Was ist der Citratzyklus
Der Citratzyklus ist ein zyklischer Stoffwechselweg, welcher im Matrixraum der Mitchondrien stattfindet. Hier treffen die Abbauwege des Kohlenhydrat-, Protein- und Fettstoffwechsels aufeinander. Seine Hauptaufgabe ist es, Elektronen von Acetylresten zu gewinnen, in dem er diese Oxidiert. Die Acetylreste werden zu CO2 und H2O abgebaut. Dabei werden sowohl für den Aufbau organischer Körperbestandteile des Lebewesens nutzbare Zwischenprodukte gebildet, wie auch Energie in Form von 3 NADH/H+, 1 FADH2 und 1 GTP. Die Elektronen von NADH/H+ und FADH2 werden in der Atmungskette zur Gewinnung von Energie benötigt. Aus 3 NADH/H+ werden ca. 7,5 ATP gewonnen, aus 1 FADH2 ca. 1.5 ATP. Zusätlich wird aus 1 GTP, 1 ATP (nicht in der Atmungskette). Dies resultiert in einer ungefähren Energiebilanz von 10 ATP pro Zyklus.
Regulation
Der Citratzyklus unterliegt starken regulatorischen Einflüssen, da er eine zentrale Rolle im aeroben Metabolismus hat. Zwischenverbindungen wie NAD+/NADH, ADP/ATP und Ca2+ spielen als Effektoren eine große Rolle. Besonders exergone Teilschritte werden reguliert.
Darunter die Citrat-Synthese, Ketoglutarat- und Succinyl- CoA bildung. Ist viel NADH vorzufinden, werden diese Teilschritte gehemmt. Dies kann zum Beispiel durch Sauerstoffmangel passieren, da die Atmungskette weniger NADH verbraucht.
Auch bei hoher ATP-Konzentration wird der Zyklus gebremst. Die ATP-Konzentration steigt zum Beispiel während des Schlafes, da man weniger Energie benötigt. Durch eine hohen ADP-konzentration wird der Zitrazyklus "beschleunigt". Auch wird der Citrazyklus vom Angebot der Substrate und der Hemmung durch Rückkopplung reguliert (siehe Graph).
Rolle im Stoffwechsel
Acetyl-CoA ist das Abbauprodukt verschiedener Nährstoffklassen. So werden zum Beispiel aus Fettsäuren mithilfe der β-Oxidation Acetyl-CoA Moleküle gebildet.
In der Glykolyse werden Kohlenhydrate zu Pyruvat abgebaut, welches dann durch den Pyruvatdehydrogenase-Komplex Decarboxyliert wird. Es entsteht eine Bindung (Thiosterbindung) zwischen dem Acetatrest und dem Coenzym A.
Proteine werden zu Aminosäuren wie Oxalacetat oder α-Ketoglutarat hydrolisiert. Diese Ketosäuren sind häufig Zwischenprodukte des Citratzyklus und fließen direkt darin ein.
Citratzyklus
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