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8.7: Der Citratzyklus

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The Citric Acid Cycle

8.7: The Citric Acid Cycle

8.7: Der Citratzyklus

The citric acid cycle, also known as the Krebs cycle or TCA cycle, consists of several energy-generating reactions that yield one ATP molecule, three NADH molecules, one FADH2 molecule, and two CO2 molecules.

Acetyl CoA is the point-of-entry into the citric acid cycle, which occurs in the inner membrane (i.e., matrix) of mitochondria in eukaryotic cells or the cytoplasm of prokaryotic cells. Prior to the citric acid cycle, pyruvate oxidation produced two acetyl CoA molecules per glucose molecule. Hence, the citric acid cycle runs twice per glucose molecule.

The citric acid cycle can be partitioned into eight steps, each yielding different molecules (italicized below).

With the help of catalyzing enzymes, one acetyl CoA (2-carbon) reacts with oxaloacetic acid (4-carbon), forming the 6-carbon molecule citrate.

Next, citrate is converted into one of its isomers, isocitrate, through a two-part process in which water is removed and added.

The third step yields α-ketoglutarate (5-carbon) from oxidized isocitrate. This process releases CO2 and reduces NAD+ to NADH.

The fourth step forms the unstable compound succinyl CoA from α-ketoglutarate, a process that also releases CO2 and reduces NAD+ to NADH.

The fifth step produces succinate (4-carbon) after a phosphate group replaces the CoA group of succinyl CoA. This phosphate group is passed on to ADP (or GDP) to form ATP (or GTP).

The sixth step forms fumarate (4-carbon) from the oxidation of succinate. This reaction reduces FAD to FADH2.

The seventh step, in which water is added to fumarate, generates malate (4-carbon).

The final step produces oxaloacetate, the compound that reacts with acetyl CoA in step one, from the oxidation of malate. In the process, NAD+ is reduced to NADH.

The NADH and FADH2 produced in the citric acid cycle provide electrons in the electron transport chain and, hence, aid the production of additional ATP.

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

Der Citratzyklus geht vom vorher entstandenen Acetyl CoA aus. Er läuft im inneren der Membran (d.h. der Matrix) der Mitochondrien in Eukaryontischen Zellen oder im Cytoplasma von Prokaryontischen Zellen ab. Vor dem Citratzyklus wurden bei der Pyruvat-Oxidation zwei Acetyl-CoA-Moleküle pro Glucosemolekül 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 Oxalessigsäure (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 die instabile Verbindung 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 hat. Diese Phosphatgruppe wird an ADP (oder GDP) weitergegeben, um ATP (oder GTP) zu bilden.

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

Der siebte Schritt, bei dem Wasser zu Fumarat zugegeben wird, erzeugt malat (4-Kohlenstoff).

Der letzte Schritt produziert Oxalacetat, die Verbindung, welche mit dem Acetyl-CoA in Schritt eins reagiert und aus der Oxidation von Malat entsteht. Dabei wird NAD+ zu NADH reduziert.

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

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