Citratzyklus

Krebs-Zyklus Überblick

• Bezeichnung: Krebs-Zyklus, Zitronensäurezyklus oder TCA-Zyklus.
• Funktion: Endstrecke der Nahrungsmittelverwertung; Umwandlung von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen zu CO2 und Energie.
• Ort: Mitochondrien.
• Endprodukte: CO2, NADH + H+, FADH2 und GTP (umgewandelt in 10 ATP durch die Atmungskette).
• Zentraler Stoffwechselweg: Vielzahl an Stoffwechselwegen starten mit Substraten aus dem Krebs-Zyklus.

Ablauf und Phasen des Krebs-Zyklus

Erster Teil: Kataboler Teil

• Acetyl-CoA Eintritt: Acetyl-CoA wird weiter abgebaut, um Energie zu gewinnen.
• Produkte dieses Abschnitts: Succinat, zwei NADH + H+, ein GTP und CO2.

Zweiter Teil: Regeneration von Oxalacetat

• Oxalacetat Regeneration: Wichtig, da Oxalacetat der Ausgangsstoff für den Krebs-Zyklus ist.

Detaillierte Reaktionsschritte

1. Kondensation:
   • Reaktanten: Acetyl-CoA und Oxalacetat.
   • Produkt: Citrat.
   • Enzym: Citratsynthase.
2. Isomerisierung:
   • Substrat: Citrat.
   • Produkt: Isocitrat.
   • Enzym: Aconitase.
3. Dehydratisierung und Dekarboxylierung:
   • Substrat: Isocitrat.
   • Produkt: Alpha-Ketoglutarat.
   • Enzym: Isocitrat-Dehydrogenase.
   • Beiprodukte: NADH + H+ und CO2.
4. Oxidative Dekarboxylierung:
   • Substrat: Alpha-Ketoglutarat.
   • Produkt: Succinyl-CoA.
   • Enzym: Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex.
   • Beiprodukte: NADH + H+ und CO2.
5. Substratkettenphosphorylierung:
   • Substrat: Succinyl-CoA.
   • Produkt: Succinat.
   • Enzym: Succinyl-CoA-Synthetase.
   • Beiprodukt: GTP.
6. Oxidation:
   • Substrat: Succinat.
   • Produkt: Fumarat.
   • Enzym: Succinat-Dehydrogenase.
   • Beiprodukt: FADH2.
7. Hydratisierung:
   • Substrat: Fumarat.
   • Produkt: Malat.
   • Enzym: Fumarase.
8. Oxidation:
   • Substrat: Malat.
   • Produkt: Oxalacetat.
   • Enzym: Malat-Dehydrogenase.
   • Beiprodukt: NADH + H+.

Regulation des Krebs-Zyklus

• Regulatorische Enzyme:
  • Citrat-Synthase.
  • Isocitrat-Dehydrogenase.
  • Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase.
• Rolle: Reguliert Energieproduktion und liefert Vorstufen für anabole Prozesse.

Anaplerotische Reaktionen

• Funktion: Auffüllen von Zwischenprodukten, die für andere Stoffwechselwege verwendet werden.
• Beispiel: Pyruvat-Carboxylase-Reaktion, die Oxalacetat aus Pyruvat synthetisiert.

Gesamtenergieausbeute

• Pro Molekül Acetyl-CoA: 3 NADH + H+, 1 FADH2, 1 GTP.
• Gesamtausbeute in der Atmungskette: 10 ATP.