Das Krebs Zyklus, auch Zitronensäurezyklus oder Tricarbonsäurezyklus (TCA) genannt, findet in den Mitochondrien eukaryontischer Organismen statt. Es ist der erste von zwei formalen Prozessen im Zusammenhang mit aerobe Atmung. Die zweite ist die Elektronentransportkette (ETC)-Reaktionen.
Dem Krebs-Zyklus geht Glykolyse, das ist der Abbau von Glukose in Pyruvat, mit einer kleinen Menge ATP (Adenosintriphosphat, das "Energiewährung" der Zellen) und NADH (die reduzierte Form von Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid), die in der Prozess. Die Glykolyse und die beiden darauf folgenden aeroben Prozesse stellen eine vollständige Zellatmung dar.
Obwohl er letztendlich darauf abzielt, ATP zu erzeugen, trägt der Krebs-Zyklus indirekt, wenn auch entscheidend, zur letztendlich hohen ATP-Ausbeute der aeroben Atmung bei.
Glykolyse
Das Ausgangsmolekül für die Glykolyse ist der Sechs-Kohlenstoff-Zucker Glucose, welches das universelle Nährstoffmolekül in der Natur ist. Nachdem Glukose in eine Zelle gelangt ist, wird sie phosphoryliert (d. h. sie hat eine Phosphatgruppe daran gebunden), umgelagert, ein zweites Mal phosphoryliert und in ein Paar von Drei-Kohlenstoff-Molekülen mit jeweils eigener Phosphatgruppe gespalten angebracht.
Jedes Mitglied dieses Paares identischer Moleküle durchläuft eine weitere Phosphorylierung. Dieses Molekül wird in einer Reihe von Schritten zu Pyruvat umgelagert, die ein NADH pro Molekül erzeugen. Die vier Phosphatgruppen (zwei von jedem Molekül) werden verwendet, um vier ATP zu erzeugen. Da der erste Teil der Glykolyse jedoch eine Zufuhr von zwei ATP erfordert, das Nettoergebnis von Glukose ist zwei Pyruvat, ein ATP und zwei NADH.
Übersicht über den Krebszyklus
Ein Krebs-Zyklus-Diagramm ist unverzichtbar, um den Prozess zu visualisieren. Es beginnt mit der Einführung von Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) in die mitochondriale Matrix oder das Innere der Organellen. Acetyl-CoA ist ein Zwei-Kohlenstoff-Molekül, das aus den Drei-Kohlenstoff-Pyruvatmolekülen der Glykolyse mit CO. entsteht2 (Kohlendioxid) wird dabei freigesetzt.
Acetyl-CoA verbindet sich mit einem Vier-Kohlenstoff-Molekül, um den Zyklus zu starten, wodurch ein Sechs-Kohlenstoff-Molekül entsteht. In einer Reihe von Schritten mit dem Verlust von Kohlenstoffatomen als CO2 und der Erzeugung von etwas ATP zusammen mit einigen wertvollen Elektronenüberträgern wird das Sechs-Kohlenstoff-Zwischenprodukt-Molekül auf ein Vier-Kohlenstoff-Molekül reduziert. Aber das macht dies zu einem Kreislauf: Dieses Vier-Kohlenstoff-Produkt ist das gleiche Molekül, das sich zu Beginn des Prozesses mit Acetyl-CoA verbindet.
Der Krebs-Zyklus ist ein Rad, das nie aufhört, sich zu drehen, solange ihm Acetyl-CoA zugeführt wird, um es weiterzudrehen.
Krebs-Zyklus-Reaktanten
Die einzigen Reaktanten des eigentlichen Krebs-Zyklus sind Acetyl-CoA und das oben erwähnte Vier-Kohlenstoff-Molekül. Oxalacetat. Die Verfügbarkeit von Acetyl-CoA hängt davon ab, dass ausreichende Mengen an Sauerstoff vorhanden sind, um den Bedürfnissen einer bestimmten Zelle gerecht zu werden. Wenn der Besitzer der Zelle kräftig trainiert, muss sich die Zelle möglicherweise fast ausschließlich auf die Glykolyse verlassen, bis die Sauerstoff-„Schulden“ bei reduzierter Trainingsintensität „bezahlt“ werden können.
Oxalacetat kombiniert mit Acetyl-CoA unter dem Einfluss des Enzyms Citrat-Synthase zu Zitratoder äquivalent Zitronensäure. Dadurch wird der Coenzym-Anteil des Acetyl-CoA-Moleküls freigesetzt, sodass es für die vorgeschalteten Reaktionen der Zellatmung verwendet werden kann.
Produkte für den Krebszyklus
Citrat wird sequentiell in converted umgewandelt Isocitrat, Alpha-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Fumarat und Malat bevor der Schritt zur Regenerierung von Oxalacetat stattfindet. Dabei werden zwei CO2 Moleküle pro Zyklusumdrehung (und damit vier pro Molekül Glukose stromaufwärts) gehen an die Umwelt verloren, während die bei ihrer Freisetzung freigesetzte Energie verwendet wird, um insgesamt zwei ATP, sechs NADH und zwei FADH2 (ein Elektronenträger ähnlich NADH) pro Glukosemolekül, das in die Glykolyse eintritt.
Anders betrachtet, Oxalacetat ganz aus der Mischung zu nehmen, wenn ein Molekül Acetyl-CoA in den Krebs-Zyklus eintritt, das Nettoergebnis ist etwas ATP und viele Elektronenüberträger für die nachfolgenden ETC-Reaktionen in den Mitochondrien Membran.
