Citratzyklus

In den Citratzyklus tritt als einfache Kohlenstoffverbindung das Abbauprodukt der Glukose oder einer Fettsäure die so genannte aktivierte Essigsäure (das heißt ein an ein Coenzym gebundener Essigsäure -Rest Acetyl-CoA) ein um im Zyklus vollständig Energie Kohlendioxid und Wasserstoff abgebaut zu werden.

Die Bezeichnung Krebs-Zyklus ist benannt nach Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) der 1953 den Nobelpreis für Medizin für seine Entdeckung metabolischer Abbauwege erhielt.

Der Citratzyklus läuft in den Mitochondrien von Eukaryoten sowie im Cytoplasma von Prokaryoten ab. Er ist Teil der Zellatmung und geht bei aeroben Organismen den eigentlichen Oxidationsprozessen innerhalb der Atmungskette voraus. Anaerobe Organismen verwenden zunächst die Abbauwege für energiereiche organische Substanzen z.B. die Glykolyse dann aber andere nicht Sauerstoff -abhängige Fermentationsprozesse um Energie zu gewinnen. Siehe Gärung .

Inhaltsverzeichnis

1 Stellung im Kohlehydrat-Katabolismus 2 Darstellung des Zitronensäurezyklus 2.1 vereinfachte schematische Darstellung des Citratzyklus 2.2 tabelleraische Auflistung der einzelnen Reaktionsfolgen 3 Summarische Zusammenfassung 4 Der Citratzyklus im Stoffwechsel 5 Weblinks

Stellung im Kohlehydrat-Katabolismus

  Glykolyse  | V  oxidativen Decarboxylierung  | V Zitronensäurezyklus | V  Atmungskette   

Darstellung des Zitronensäurezyklus

Acetyl-CoA tritt in den Citratzyklus ein: Citrat ( I ) ist das erste Produkt des Zyklus 1) und wird durch die Kondensation von Oxalacetat ( X ) und dem Acetylrest des Acetyl-CoA ( XI ) gebildet. Dabei ist Acetyl-CoA ein Produkt vorangegangenen Abbauweges z.B. der Glykolyse des Protein-Katabolismus des Fett-Katabolismus (→Abbildung 2).

vereinfachte schematische Darstellung des Citratzyklus

Abbildung 1a/b : Schematische Darstellung des Citratzyklus.

tabelleraische Auflistung der einzelnen Reaktionsfolgen

Summarische Zusammenfassung

Acetyl-CoA + 3 NAD ⁺ + FAD + GDP + P _i + 3 H ₂ O →
CoA-SH + 3 NADH + 3 ⁺ + FADH ₂ + GTP + 2 CO ₂

• Zwei Kohlenstoffatome verlassen innerhalb des Citratzyklus als CO ₂ sozusagen die Citronensäure so dass am des Zyklus das Oxalacetat entsteht das zwei Kohlenstoffatome die in Form des Acetyl-CoA angeliefert aufnehmen kann. Das heißt ein sechs C-Atome Molekül (die Citronensäure) wird in mehreren Schritten einem vier C-Atome enthaltenden Molekül (Oxalacetat) abgebaut. ein neuer Zyklus durchlaufen werden kann muss Oxalacetat wieder zwei neue Kohlenstoffatome aufnehmen um Citronensäure zu werden. Die dafür nötigen zwei liefert das Acetyl-CoA.
• Des weiteren wird die Energie die bei den einzelnen Reaktionsschritten frei an einer Stelle in GTP (wie ATP eine "universelle Energiewährung" der Zelle) und allem in Reduktionsäquivalenten (NADH + H ⁺ und FADH ₂ ) gespeichert. Letztere werden dann in der Atmungskette für die Synthese einer Vielzahl von genutzt was dem Hauptenergiegewinn bei der Zellatmung Damit der Citratzyklus ablaufen kann ist es dass vorher z.B. Kohlehydrate zu aktivierten Essigsäureresten abgebaut werden die in Form von in den Zyklus eintreten. NADH + H ⁺ und FADH ₂ sind Coenzyme die Wasserstoffionen und Elektronen aufnehmen und bei Bedarf abgeben können.
• Die Gesamtenergie die im Citratzyklus gewonnen wird entspricht ATP (genauer: GTP) die Gesamtenergie aller vier der Zellatmung (inklusive der Endoxidation in der Atmungskette ) entspricht 38 ATP jeweils pro eingesetztem Glukose.

Der Citratzyklus im Stoffwechsel

Im oberen Teil der Abbildung 2 (mit den Ziffern 1 bis 3 bezeichnet braun unterlegt) die drei Klassen von Nährstoffen eingetragen die im Stoffwechsel abgebaut werden: Proteine Fette und Kohlehydrate . Durch Abbau der Proteine entstehen Aminosäuren 4) durch Abbau der Kohlehydrate Pyruvat (Brenztraubensäure Ziffer 6). Weitere Reaktionen lassen aus den Aminosäuren als auch aus dem Acetyl-CoA (Ziffer 5) entstehen. Aus Fettsäuren (Ziffer 2) werden durch Beta-Oxidation direkt gebildet. Acetyl-CoA kann daher als zentrales Abbauprodukt drei Nährstoffklassen bezeichnet werden. Sein Essigsäure -Rest tritt in den Citratzyklus ein und dort zwecks Gewinnung von Energie (GTP in der Abb. fälschlich ATP und von Reduktionsäquivalenten (NADH + H ⁺ FADH ₂ ) und unter Kohlenstoffdioxid -Abgabe weiter abgebaut. Der im Citratzyklus gewonnene Coenzyme gebundene Wasserstoff wird der Atmungskette zugeführt um dort bei der biologischen Knallgasreaktion den Hauptanteil an Zellenergie zu liefern in vielen ATP -Molekülen gespeichert wird.

Siehe auch: Glyoxylat-Zyklus Biochemische Zyklen

Weblinks

• http://www.foerstner.org/konrad/bco/grundlagen/citratcyclus.html
• http://www.u-helmich.de/bio/stw/reihe3/citrat1.htm

Bücher zum Thema Citratzyklus

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