Citratzyklus

Einführung

• Citratzyklus wandelt Acetyl-CoA in CO2, ATP, GTP, NADH/H+, FADH2 um.
• Findet in Mitochondrien statt, nicht in Erythrozyten.

Bedeutung

• Zentrum und Drehscheibe des Stoffwechsels.
• Verbindet Abbau- und Biosynthesewege (Kohlenhydrate, Aminosäuren, Lipide).
• Entdeckt 1937 von Hans Krebs (auch Krebs-Zyklus genannt).

Hauptfunktion

• Abbau von Acetyl-CoA zu CO2, NADH/H+, FADH2, GTP.
• CO2 wird abgeatmet.
• Bietet Ein- und Ausgangsmöglichkeiten für Biosynthesewege.

Reaktionen des Citratzyklus

• Abschnitt 1: Citrat zu Succinat, Abbau Acetyl-Rest zu CO2.
• Abschnitt 2: Succinat zu Oxalacetat, erneuter Start des Zyklus.
• Energielieferung in Form von GTP, NADH/H+, FADH2.

Katabole Funktionen

• 4 von 8 Reaktionen sind Oxidationen.
• Elektronentransporter: NAD+ und FAD.
• Kreisprozess: Oxalacetat wird regeneriert.

Anabole Funktionen

• Zwischenstufen sind Vorstufen für Glukose, Aminosäuren, Häm, Fettsäuren.
• Anaplerotische Reaktionen füllen Zwischenstufen auf.

Reaktionen im Detail

Bildung von Citrat

• Acetyl-CoA + Oxalacetat = Citrat.
• Reaktion katalysiert von Citrat-Synthase.

Bildung von Isocitrat

• Umlagerung der Hydroxylgruppe (Citrat zu Isocitrat).

Oxidation von Isocitrat

• Isocitrat zu α-Ketoglutarat, CO2 und NADH/H+ entsteht.

Oxidation von α-Ketoglutarat

• Zu Succinyl-CoA, weitere oxidative Decarboxylierung.

Regeneration von Oxalacetat

• Involviert Succinat zu Fumarat, Fumarat zu Malat, Malat zu Oxalacetat.

Anaplerose

• Nachfüllen von Zwischenprodukten durch Pyruvat-Carboxylase, Glutamat-Dehydrogenase, Malat-Enzym.

Regulation

Enzymatische Kontrolle

• Citrat-Synthase, Isocitrat-Dehydrogenase, Succinat-Dehydrogenase sind Schlüsselregulatoren.
• Regulation geschieht allosterisch, nicht hormonell.

Einfluss von Acetyl-CoA

• Pyruvat-Dehydrogenase liefert Acetyl-CoA.
• Aktivität durch Phosphorylierung reguliert.

Energieausbeute

• Pro Glukose: 2 ATP (Glykolyse), 2 GTP (Citratzyklus).
• Elektronentransporter NADH/H+ und FADH2 liefern Elektronen an Atmungskette.
• Insgesamt 32 ATP pro Glukose (aerob).

Reduktionsäquivalente

NADH, FADH2, NADPH

• Redox-Coenzyme wichtig für Elektronentransport.
• NADH und FADH2: Elektronenaufnahme während Katabolismus.
• NADPH: Elektronenspender in Anabolismus.