Der Hauptunterschied zwischen anaeroben und aeroben Bedingungen ist der Sauerstoffbedarf. Anaerobe Prozesse benötigen keinen Sauerstoff, während aerobe Prozesse Sauerstoff benötigen. Der Krebs-Zyklus ist jedoch nicht so einfach. Es ist Teil eines komplexen mehrstufigen Prozesses, der Zellatmung genannt wird. Obwohl die Verwendung von Sauerstoff nicht direkt am Krebs-Zyklus beteiligt ist, wird sie als aerober Prozess angesehen.
Übersicht über die aerobe Zellatmung
Aerobe Zellatmung tritt auf, wenn Zellen Nahrung aufnehmen, um Energie in Form von Adenintriphosphat oder ATP zu produzieren. Der Abbau des Zuckers Glucose markiert den Beginn der Zellatmung, da Energie aus seinen chemischen Bindungen freigesetzt wird. Der komplexe Prozess besteht aus mehreren voneinander abhängigen Komponenten wie der Glykolyse, dem Krebs-Zyklus und der Elektronentransportkette. Insgesamt benötigt der Prozess 6 Sauerstoffmoleküle für jedes Glukosemolekül. Die chemische Formel lautet 6O2 + C6H12O6 --> 6CO2 + 6H2O + ATP-Energie.
Der Vorgänger des Krebszyklus: Glykolyse
Die Glykolyse findet im Zytoplasma der Zelle statt und muss dem Krebs-Zyklus vorausgehen. Der Prozess erfordert die Verwendung von zwei ATP-Molekülen, aber da Glukose von einem Zuckermolekül mit sechs Kohlenstoffatomen in zwei Zuckermoleküle mit drei Kohlenstoffatomen zerlegt wird, werden vier ATP- und zwei NADH-Moleküle erzeugt. Der Drei-Kohlenstoff-Zucker, bekannt als Pyruvat, und NADH werden in den Krebs-Zyklus transportiert, um unter aeroben Bedingungen mehr ATP zu erzeugen. Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, darf Pyruvat nicht in den Krebs-Zyklus eintreten und es wird weiter oxidiert, um Milchsäure zu produzieren.
Krebs Zyklus
Der Krebs-Zyklus findet in den Mitochondrien statt, die auch als Kraftwerk der Zelle bekannt sind. Nachdem Pyruvat aus dem Zytoplasma angekommen ist, wird jedes Molekül vollständig von einem Drei-Kohlenstoff-Zucker in ein Zwei-Kohlenstoff-Fragment zerlegt. Das resultierende Molekül ist an ein Co-Enzym gebunden, das den Krebs-Zyklus startet. Während das Zwei-Kohlenstoff-Fragment den Zyklus durchläuft, produziert es netto vier Moleküle Kohlendioxid, sechs Moleküle NADH und zwei Moleküle ATP und FADH2.
Die Bedeutung der Elektronentransportkette
Wenn NADH zu NAD reduziert wird, nimmt die Elektronentransportkette die Elektronen von den Molekülen auf. Wenn die Elektronen auf jeden Träger innerhalb der Elektronentransportkette übertragen werden, wird freie Energie freigesetzt und zur Bildung von ATP verwendet. Sauerstoff ist der letzte Elektronenakzeptor in der Elektronentransportkette. Ohne Sauerstoff wird die Elektronentransportkette mit Elektronen blockiert. Folglich kann NAD nicht produziert werden, wodurch bewirkt wird, dass die Glykolyse Milchsäure anstelle von Pyruvat produziert, das eine notwendige Komponente des Krebs-Zyklus ist. Daher ist der Krebs-Zyklus stark sauerstoffabhängig und wird als aerober Prozess angesehen.