Overview
Die Vorlesung behandelt den Citratzyklus als zentrales Element der Zellatmung, dessen Funktion und wesentliche Reaktionen sowie seine Rolle für die Bildung energiereicher Moleküle erklärt werden.
Zellatmung und Energiegewinnung
- Zellatmung baut Glukose aerob ab und setzt Energie als ATP frei.
- Die Energie treibt stoffwechselintensive Prozesse der Zelle an.
- Glukose wird über mehrere Stoffwechselwege, darunter den Citratzyklus, abgebaut.
Überblick Citratzyklus
- Citratzyklus findet in den Mitochondrien statt.
- Acetyl-CoA (2C) wird mit Oxalacetat (4C) zu Citrat (6C) verbunden.
- Pro Glucose entstehen 2 Acetyl-CoA, daher wird der Zyklus pro Glucose zweimal durchlaufen.
Ablauf und Reaktionsschritte
- Acetyl-CoA stammt aus der Oxidation von Pyruvat (Glykolyse-Endprodukt).
- Im Zyklus werden 2 CO₂ pro Umlauf gebildet (gesamt 4 CO₂ pro Glukose).
- 8 Reaktionsschritte führen zur vollständigen Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂.
- NADH, FADH₂ und GTP werden als energiereiche Produkte gebildet.
Produkte des Citratzyklus
- Pro Acetyl-CoA: 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP entstehen (pro Glucose jeweils doppelt).
- CO₂ wird als Abfallprodukt abgegeben.
- GTP kann zu ATP umgewandelt werden.
Wichtige Reaktionsschritte
- Schritt 1: Bildung von Citrat aus Acetyl-CoA und Oxalacetat.
- Schritt 2: Umlagerung von Citrat zu Isocitrat.
- Schritt 3: Oxidation von Isocitrat zu Alpha-Ketoglutarat, NAD+ wird zu NADH reduziert, CO₂ entsteht.
- Schritt 4: Alpha-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA, erneute NADH- und CO₂-Bildung.
- Schritt 5: GTP-Synthese aus GDP und Pi; Succinyl-CoA wird zu Succinat.
- Schritt 6: Oxidation von Succinat zu Fumarat, FAD zu FADH₂ reduziert.
- Schritte 7/8: Fumarat zu Malat, anschließend Oxalacetat regeneriert und erneut oxidiert (NADH entsteht).
Bedeutung und zentrale Rolle
- Citratzyklus liefert Elektronenträger für die Atmungskette (NADH, FADH₂).
- Nur geringe Menge ATP/GTP im Vergleich zur Atmungskette gebildet.
- Citratzyklus ist zentrale Schaltstelle im Zellstoffwechsel, Zwischenprodukte dienen auch der Biosynthese.
Key Terms & Definitions
- Citratzyklus — Zyklus zur Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂, zentrale Rolle im Energiestoffwechsel.
- Acetyl-CoA — Aktivierter Essigsäurerest, Ausgangsstoff des Citratzyklus.
- NADH/FADH₂ — Elektronenträger, liefern Elektronen an die Atmungskette.
- Redoxreaktion — Kopplung von Oxidation (Elektronenabgabe) und Reduktion (Elektronenaufnahme).
- GTP — Energieträger, kann in ATP umgewandelt werden.
Action Items / Next Steps
- Nettoreaktionsgleichung des Citratzyklus nachschlagen und verstehen.
- Verknüpfung Citratzyklus mit Atmungskette und anderen Stoffwechselwegen wiederholen.