Citratzyklus
Der Citratzyklus, auch als Tricarbonsäurezyklus oder Krebs-Zyklus bezeichnet, ist ein zentraler stoffwechselbiochemischer Kreislauf, der eine Schlüsselrolle in der zellulären Energiegewinnung spielt. Er findet in der Mitochondrienmatrix nahezu aller aeroben Zellen statt und dient der vollständigen Oxidation energiereicher Moleküle. Charakteristisch für den Citratzyklus ist die schrittweise Oxidation von Acetyl-CoA, das aus Kohlenhydraten, Fetten und Aminosäuren stammt. Dabei entstehen energiereiche Reduktionsäquivalente, die in der Atmungskette zur ATP-Synthese genutzt werden. Der Citratzyklus stellt somit eine zentrale Drehscheibe des Stoffwechsels dar.
Welche Funktionen erfüllt der Citratzyklus im Körper?
- Zentrale Energiegewinnung: Der Citratzyklus liefert die Grundlage für die ATP-Produktion.
- Verknüpfung der Stoffwechselwege: Kohlenhydrat-, Fett- und Eiweißstoffwechsel laufen hier zusammen.
- Bildung von Reduktionsäquivalenten: NADH und FADH₂ entstehen für die Atmungskette.
- Bereitstellung von Zwischenprodukten: Metabolite dienen als Ausgangsstoffe für Biosynthesen.
- Unterstützung des aeroben Stoffwechsels: Der Zyklus ist auf Sauerstoff angewiesen.
- Regulation des Energiestatus der Zelle: Die Aktivität passt sich dem Energiebedarf an.
Wie läuft der Citratzyklus im Körper ab?
Der Ablauf erfolgt in mehreren enzymatischen Schritten:
- Kondensation von Acetyl-CoA mit Oxalacetat: Bildung von Citrat als Startpunkt des Zyklus.
- Isomerisierung zu Isocitrat: Umlagerung zur weiteren Verarbeitung.
- Oxidative Decarboxylierungen: Abspaltung von Kohlendioxid und Bildung von NADH.
- Substratkettenphosphorylierung: Direkte Bildung von GTP (ATP-Äquivalent).
- Regeneration von Oxalacetat: Vorbereitung für einen neuen Zyklusdurchlauf.
Wie wird der Citratzyklus reguliert?
Die Regulation erfolgt über Schlüsselenzyme und Energiesignale:
- ATP- und ADP-Verhältnis
- NADH/NAD⁺-Spiegel
- Calciumionen (insbesondere in Muskelzellen)
Ein hoher Energiezustand hemmt, ein niedriger aktiviert den Zyklus.
Wann ist der Citratzyklus besonders aktiv?
Hoher Energiebedarf
- Körperliche Belastung
- Wachstum und Regeneration
Ausreichende Sauerstoffversorgung
- Aerobe Stoffwechsellagen
Hohe Substratverfügbarkeit
- Verfügbarkeit von Acetyl-CoA
Fazit
Der Citratzyklus ist ein zentraler Knotenpunkt des Energiestoffwechsels und essenziell für die effiziente ATP-Gewinnung unter aeroben Bedingungen. Durch seine Verknüpfung verschiedener Stoffwechselwege und die Bereitstellung wichtiger Zwischenprodukte stellt er eine unverzichtbare Grundlage für den zellulären Stoffwechsel dar.