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8.7: Citratzyklus
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Biology

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The Citric Acid Cycle
 
PROTOKOLLE

8.7: Citratzyklus

Der Citratzyklus, der auch als Krebszyklus oder TCA-Zyklus bekannt ist, besteht aus mehreren energieerzeugenden Reaktionen. Dabei werden ein ATP-Molekül, drei NADH-Moleküle, ein FADH2-Molekül und zwei CO2-Moleküle erzeugt.

Der Citratzyklus geht von dem vorher entstandenen Acetyl CoA aus. Er läuft im inneren der Membran (d.h. der Matrix) der Mitochondrien in eukaryotischen Zellen oder im Zytoplasma von prokaryotischen Zellen ab. Vor dem Citratzyklus wurden bei der Pyruvat-Oxidation zwei Moleküle Acetyl-CoA pro Glukosemolekül erzeugt. Der Citratzyklus läuft also zweimal pro Glucosemolekül ab.

Der Citratzyklus lässt sich in acht Schritte unterteilen, die jeweils unterschiedliche Moleküle hervorbringen (unten kursiv gesetzt).

Mit Hilfe von katalysierenden Enzymen reagiert ein Acetyl-CoA (2-Kohlenstoff) mit Oxalacetat (4-Kohlenstoff) und bildet das 6-Kohlenstoff-Molekül Citrat.

Nachfolgend wird das Citrat in einem zweiteiligen Verfahren, bei welchem Wasser entfernt und hinzugefügt wird, in eines seiner Isomere, Isocitrat, umgewandelt.

Der dritte Schritt ergibt α-Ketoglutarat (5-Kohlenstoff) aus oxidiertem Isocitrat. Dieser Prozess setzt CO2 frei und reduziert NAD+ zu NADH.

Der vierte Schritt bildet das instabile Succinyl-CoA aus α-Ketoglutarat, ein Prozess, der auch CO2 freisetzt und NAD+ auf NADH reduziert.

Im fünften Schritt wird Succinat (4-Kohlenstoff) hergestellt, nachdem eine Phosphatgruppe die CoA-Gruppe von Succinyl-CoA ersetzt. Diese Phosphatgruppe wird an ADP (oder GDP) weitergegeben, um ATP (oder GTP) zu bilden.

Der sechste Schritt bildet Fumarat (4-Kohlenstoff) durch die Oxidation von Succinat. Diese Reaktion reduziert FAD zu FADH2.

Der siebte Schritt, bei dem Wasser dem Fumarat hinzugefügt wird, erzeugt Malat (4-Kohlenstoff).

Der letzte Schritt produziert Oxalacetat, die Verbindung, welche mit dem Acetyl-CoA im ersten Schritt reagiert hat und durch die Oxidation von Malat entsteht. Dabei wird NAD+ zu NADH reduziert.

Die im Citratzyklus produzierten NADH und FADH2 liefern Elektronen für die Elektronentransportkette und unterstützen damit die Produktion von zusätzlichem ATP.


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