Citratzyklus einfach erklärt
Der Citratzyklus, auch bekannt als Zitronensäurezyklus, ist ein entscheidender Stoffwechselweg, der in den Mitochondrien abläuft. Hier werden wichtige Energieformen produziert und Biomoleküle synthetisiert.
Inhaltsverzeichnis zum Thema Citratzyklus
Teste dein Wissen
Was ist der Citratzyklus?
Frage 1 von 5
Wo findet der Citratzyklus statt?
Frage 2 von 5
Was entsteht beim Citratzyklus?
Frage 3 von 5
Wo wird Acetyl-CoA gebildet?
Frage 4 von 5
Warum bezeichnet man den Citratzyklus als Drehscheibe des Stoffwechsels?
Frage 5 von 5
Citratzyklus im Überblick
Quelle sofatutor.com
Citratzyklus – Definition
Der Ort des Citratzyklus sind in tierischen Zellen die sogenannten Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen. Der Citratzyklus ist sowohl ein kataboler (abbauender) als auch ein anaboler (aufbauender) Stoffwechselweg. Wesentliche Funktionen des Citratzyklus sind also die direkte Energiegewinnung in Form von GTP (Guanosintriphosphat), die indirekte Energiegewinnung durch Reduktion der Cofaktoren NAD+ und FAD für die Atmungskette (ATP-Gewinnung) und die Zurverfügungstellung von Zwischenprodukten für die Synthese weiterer Biomoleküle.
Bei Bakterien findet der Citratzyklus im Cytoplasma statt. Bei manchen anaeroben Bakterien kann der Citratzyklus nur teilweise ablaufen. Außerdem können manche Bakterien den Citratzyklus auch in umgekehrter Richtung zum Aufbau von Kohlenstoffverbindungen ablaufen lassen. Das nennt man dann reduktiven Citratzyklus.
Citratzyklus – Ablauf
Um dir einen guten Überblick über die einzelnen Schritte des Citratzyklus zu geben, haben wir dir die wesentlichen Schritte in der nachfolgenden Tabelle ausführlich zusammengefasst. Statt der Strukturformeln der Kohlenstoffverbindungen findest du in dieser Tabelle bei den einzelnen Schritten des Citratzyklus die C-Körper mit der jeweiligen Anzahl der Kohlenstoffatome immer nach dem gleichen Schema. Bevor der Citratzyklus startet, werden die Endprodukte der Glykolyse (Pyruvat) aktiviert und in den Citratzyklus unter Verwendung von Acetyl-CoA (C2) (Coenzym A) beispielsweise aus dem Fettsäureabbau eingeschleust.
Für den Citratzyklus kannst du dir folgenden Satz merken: Für jedes Glucosemolekül, das durch die Glykolyse abgebaut wurde, wird der Citratzyklus zweimal durchlaufen, da zwei Pyruvatmoleküle pro Glucosemolekül entstehen.
| Citratzyklus | ||
|---|---|---|
| Einzelne Schritte | Beteiligte Enzyme | Funktion |
| Acetyl-CoA (C2) + Oxalacetat (C4) → Citrat (C6) | Citratsynthase | Übertragung des Acetylrests auf Oxalacetat |
| Citrat (C6) → Isocitrat (C6) | Aconitase | Umlagerung der OH-Gruppe des Citrats an benachbartes C-Atom |
| Isocitrat (C6) → α-Ketoglutarat (C5) | Isocitrat- Dehydrogenase |
Decarboxylierung von Isocitrat 1 NADH + H+ |
| α-Ketoglutarat (C5) → Succinyl-CoA (C4) | α-Ketoglutarat- Dehydrogenase |
Decarboxylierung von α-Ketoglutarat unter Verwendung von CoA 1 NADH + H+ |
| Succinyl-CoA (C4) → Succinat (C4) |
Succinyl-CoA- Synthetase |
Abspaltung von CoA 1 GTP |
| Succinat (C4) → Fumarat (C4) | Succinat- Dehydrogenase |
Oxidation von Succinat 1 FADH2 |
| Fumarat (C4) → Malat (C4) | Fumarat-Hydratase (Fumarase) | Hydratisierung von Fumarat |
| Malat (C4) → Oxalacetat (C4) | Malat-Dehydrogenase | Oxidation von Malat 1 NADH + H+ |
Oxalacetat steht nun wieder dem Citratzyklus für eine erneute Runde zur Verfügung.
Im Bild findest du die einzelnen Schritte übersichtlich zusammengefasst.
Citratzyklus – Reaktionsgleichung und Energiebilanz
Im Citratzyklus werden wichtige Cofaktoren wie NADH und FADH2, die in der Atmungskette zur Gewinnung von ATP genutzt werden, hergestellt. GTP wird direkt in ATP umgewandelt, pro Mol NADH entstehen 2,5 Moleküle ATP und pro Mol FADH2 1,5 Moleküle ATP.
Es gilt somit folgende Reaktionsgleichung:
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP + CoA
Häufig gestellte Fragen zum Thema Citratzyklus