25.10.2007, 15:32:51 - [Medizin] - Lukas Brausch
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Der Citratzyklus, auch Citronensäurezyklus oder, nach seinem Entdecker, Krebs-Zyklus genannt, ist ein zentraler Kreislauf in der Biochemie. Er spielt eine ausgesprochen wichtige Rolle beim Stoffwechsel und der Energiegewinnung aerober Organismen. Er läuft also unter Zuhilfenahme von Sauerstoff ab und ist in der Lage Fette, Zucker und Proteine in lebenswichtige Energie umzuwandeln. Der Zyklus selbst findet bei Eukaryoten in der Matrix der » Mitochondrien statt und soll im Folgenden detailliert erläutert werden.

Als Ausgangspunkt für den Citratzyklus dient die einfachste Ketonsäure Brenztraubensäure, welche zuvor aus der » Glykolyse durch zweifache Phosphorylierung der Glucose entstanden ist.
Die Brenztraubensäure wird zunächst zu Acetyl-Coenzym-A decarboxyliert. Das bedeutet, dass unter Abspaltung eines Wasserstoffatoms ein Kohlenstoffatom „eliminiert“ bzw. in Form von Kohlenstoffdioxid gebunden wird. Bei diesem Vorgang entsteht auch das erste Molekül NADH+H aus NAD, welches der Zelle vorrangig als Oxidationsmittel dient.
Hiernach tritt die Acetylgruppe in den eigentlichen Zyklus ein, indem sie sich mit der bereits vorhandenen Oxalessigsäure und Wasser verbindet. Die Oxalessigsäure enthält vier Kohlenstoffatome und verbindet sich mit Acetyl-Coenzym-A zu Citronensäure. Dieser Vorgang wurde für den gesamten Zyklus namensgebend.
Eine isomerierte Form der Citronensäure, die Isocitronensäure wird daraufhin decarboxyliert, wobei das zweite Molekül NADH+H aus NAD+ unter Ausbildung von Kohlenstoffdioxid entsteht.
Nun liegt die Alpha-Ketoglutarsäure vor, welche zu Bernsteinsäure-CoA umgewandelt wird. Auch bei diesem Schritt wird erneut NAD+ in NADH+H umgewandelt, was unter Ausbildung von Kohlenstoffdioxid geschieht.
Bernsteinsäure-CoA erfährt dann eine Umwandlung zu Bernsteinsäure, was mit der Bildung von GTP aus GDP, einem freien Phosphatrest und Wasser einhergeht. GTP stellt einen ähnlichen Energieträger wie » ATP dar. Statt der Nukleinbase Adenin beinhaltet dieser jedoch das namensgebende Guanin.
Im darauf folgenden Schritt wird die Bernsteinsäure zu Fumarsäure umgewandelt, was unter Ausbildung von FADH² aus FAD vonstatten geht.
Die Fumarsäure wird dann zu Äpfelsäure umgewandelt, was eine Abspaltung von Wasser zur Folge hat. Der abschließende Schritt des Citratzyklus` stellt nun die Umwandlung von Äpfelsäure zu Oxalessigsäure dar. Hiermit schließt sich der Kreis unter nochmaliger Ausbildung von NADH+H aus NAD+.

Zusammenfassend ist besonders die Betrachtung der Energiebilanz für den Energiehaushalt der Zelle von Bedeutung. Insgesamt entstehen aus der ursprünglichen Brenztraubensäure 4 Moleküle des energiereichen NADH+H, ein Molekül FADH², ein Molekül GTP und Coenzym A. Hierbei entstehen ebenso 3 Moleküle Kohlenstoffdioxid. Der Citratzyklus bezeichnet den zweiten Schritt der Zellatmung und wird von der Endoxidation gefolgt, welche wir im nächsten Artikel ein wenig genauer unter die Lupe nehmen möchten.



Autor: Lukas Brausch
Quellen: Printmedien

Weiterführende Links zum Thema


» Grafische Darstellung des Citratzyklus`

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