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Citratzyklus, Überblick

Der in den Mitochondrien ablaufende Citratzyklus (Zitronensäurezyklus) ist einer der wichtigsten Stoffwechselwege der eukaryotischen Zelle überhaupt und nimmt eine zentrale Stellung im Rahmen der aeroben Dissimilation ein.

Ein ganz einfacher Überblick

Veränderungen des Kohlenstoff-Gerüstes während des Citratzyklus

Das Grundprinzip des Citratzyklus, Version 1

Hier sehen wir das Grundprinzip des Citratzyklus, auf das Wesentliche beschränkt. Oben links kommt ein Pyruvat-Molekül aus der Glycolyse an, es enthält drei Kohlenstoff-Atome, daher wurde das Pyruvat hier durch drei graue Kreise dargestellt.

In einem ersten Schritt, der eigentlich noch gar nicht zum Citratzyklus gehört, wird Kohlendioxid aus dem Pyruvat abgespalten (1). Es verbleibt ein Molekül, das zwei Kohlenstoff-Atome enthält. Wir nennen es hier einfach mal ein C2-Molekül.

Dieses C2-Molekül verbindet sich nun mit einem C4-Molekül zu einem C6-Molekül (2). Dieses C6-Molekül ist die Zitronensäure bzw. das Salz der Zitronensäure, das Citrat. Daher hat der Zyklus auch seinen Namen, weil das erste nennenswerte Produkt des Zyklus die Zitronensäure bzw. das Citrat ist.

Im nächsten Schritt wird Kohlendioxid aus dem Citrat abgespalten (3), und es bleibt ein C5-Molekül zurück. Aus diesem C5-Molekül wird noch mal ein Kohlendioxid abgespalten (4), so dass ein C4-Molekül zurück bleibt. Dieses C4-Molekül wird etwas umgewandelt, bleibt dabei aber ein C4-Molekül. Dieser Schritt wird unten links in dem Zyklus angedeutet (5).

Das veränderte C4-Molekül schließlich verbindet sich wieder mit einem neuen C2-Molekül (2), und der Zyklus ist geschlossen. Es entsteht wieder ein Citrat-Molekül, und alles geht von vorn los.

Jetzt wollen wir's genauer wissen

Umbau des C-Gerüstes sowie Wasserstoff- und GTP-Produktion im Überblick

Umbau des C-Gerüstes sowie Wasserstoff- und GTP-Produktion im Überblick

In dieser Abbildung wird der Umbau des Kohlenstoff-Gerüstes dargestellt und durch weitere Fakten ergänzt, zum Beispiel die Namen einiger wichtiger Verbindungen. Die kleinen blauen Kreise stehen für je ein Wasserstoff-Atom, der kleine rote Kreis bei (5) für ein GTP-Molekül. GTP ist ein Verwandter des ATP, also ebenfalls ein Energieträger.

Aus diesem Bild geht hervor, dass aus jedem Pyruvat-Molekül der Glycolyse drei Kohlendioxid-Moleküle entstehen. Da in der Glycolyse ein Glucose-Molekül in zwei Pyruvat-Moleküle abgebaut wird, entstehen pro Glucose-Molekül also sechs CO2-Moleküle, genau, wie es die Grundgleichung der Atmung ja besagt.

Außerdem entstehen aus jedem Pyruvat-Molekül 8 Wasserstoff-Atome, die allerdings chemisch an ein Coenzym wie NAD+ oder FAD gebunden sind. Reiner Wasserstoff kann in der Zelle nicht existieren. Pro Glucose-Molekül sind das sogar 16 H-Atome.

Der an NAD+ oder FAD gebundene Wasserstoff ist zwar harmlos für die Zelle, enthält aber fast genau so viel Energie wie elementarer Wasserstoff, mit dem man ja bekanntlich Raketen antreiben kann. In der Atmungskette, dem dritten Abschnitt der aeroben Dissimilation, wird dem im Citratzyklus gebildeten Wasserstoff dann die Energie entzogen und für die Bildung von ATP genutzt.

Wenn Sie jetzt Einzelheiten zum Citratzyklus und zu den einzelnen Schritten wissen möchten, besuchen Sie doch bitte die Detailseiten zum Citratzyklus.

Der Citratzyklus ist der zweite Schritt bei der aeroben Dissimilation von Glucose zu Kohlendioxid und Wasser.

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