Der Krebs-Zyklus, auch bekannt als Zitratzyklus oder Tricarbonsäurezyklus (TCA-Zyklus), ist ein zentraler Stoffwechselweg in der Zellatmung. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Energieproduktion, indem er Acetyl-CoA, das aus Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen gewonnen wird, zu Kohlendioxid (CO₂) und energiereichen Molekülen wie NADH und FADH₂ oxidiert. Dieser Prozess findet in der mitochondrialen Matrix von Eukaryoten und im Zytoplasma von Prokaryoten statt.
Überblick
- Ort: Mitochondriale Matrix (Eukaryoten) und Zytoplasma (Prokaryoten).
- Funktion: Oxidation von Acetyl-CoA zur Produktion von ATP, NADH, FADH₂ und CO₂.
- Bedeutung: Dient als Drehscheibe für den Stoffwechsel und verbindet den Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen.
Schritte des Krebs-Zyklus
Der Zyklus besteht aus acht enzymatischen Schritten:
- Bildung von Citrat: Acetyl-CoA (2 Kohlenstoffe) verbindet sich mit Oxalacetat (4 Kohlenstoffe) zu Citrat (6 Kohlenstoffe), katalysiert durch Citratsynthase.
- Isomerisierung: Citrat wird durch Aconitase in Isocitrat umgewandelt.
- Decarboxylierung: Isocitrat wird zu α-Ketoglutarat (5 Kohlenstoffe) oxidiert, wobei CO₂ freigesetzt und NAD⁺ zu NADH reduziert wird.
- Zweite Decarboxylierung: α-Ketoglutarat wird zu Succinyl-CoA (4 Kohlenstoffe) umgewandelt, wobei ein weiteres CO₂ freigesetzt und NADH produziert wird.
- ATP/GTP-Bildung: Succinyl-CoA wird zu Succinat umgewandelt, wobei ein ATP oder GTP via Substratniveau-Phosphorylierung erzeugt wird.
- Oxidation: Succinat wird zu Fumarat oxidiert, wobei FADH₂ produziert wird.
- Hydratation: Fumarat wird durch Hydratation zu Malat umgewandelt.
- Regeneration von Oxalacetat: Malat wird zu Oxalacetat oxidiert, wobei NADH produziert wird.
