Der Krebs-Zyklus, auch bekannt als der Tricarbonsäurezyklus, ist ein wichtiger Stoffwechselweg, der in den Mitochondrien von Zellen lebender Organismen auftritt. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Oxidation von Glukose und anderen Nahrungsmolekülen zur Energieproduktion.
Der Krebs-Zyklus besteht aus mehreren Reaktionen, einschließlich der Oxidation, Dehydrierung und Dekarboxylierung verschiedener Moleküle wie Oxalacetat, Isocitrat, α-Ketoglutarat und Succinat.
Wenn Sie sich jedoch nur auf die Dehydrierungsreaktionen konzentrieren, gibt es zwei von ihnen: eine Dehydrierungsreaktion des Isocitratmoleküls und eine Dehydrierungsreaktion des α-Ketoglutarat-Moleküls. Diese Reaktionen ermöglichen es, Wasserstoffatome aus diesen Molekülen zu entfernen, indem sie energetische Substrate wie NADN und FADNNN erzeugen, die weiter zur Herstellung von ATP in der oxidativen Phosphorylierung verwendet werden.
Anzahl der Reaktionen im Krebszyklus
Der Krebs-Zyklus umfasst 8 Hauptreaktionen, von denen jede durch ein spezifisches Enzym katalysiert wird. Diese Reaktionen treten in den Mitochondrien der Zelle auf und umfassen den Elektronentransfer, die Oxidation und die Dehydrierung von Molekülen.
Wenn ein einzelnes Acetyl-CoA-Molekül den Krebs-Zyklus durchläuft, treten 3 Dehydrierungs-Reaktionen auf. Diese Reaktionen dienen dazu, Wasserstoffatome aus Citratsäuren zu entfernen und hochenergetische NADN-Moleküle zu bilden, die bei der oxidativen Phosphorylierung für die ATP-Produktion verwendet werden.
Daher kann man sagen, dass im Krebs-Zyklus drei Dehydrierungs-Reaktionen auftreten, die die Moleküle ÜBER+ laden, um die Elektronen anschließend in die Atemkette zu übertragen und Energie zu erzeugen.
Dehydrierungsreaktionen im Krebszyklus
Im Rahmen des Krebs-Zyklus treten mehrere Dehydrierungs-Reaktionen auf, bei denen Wasserstoff weggenommen wird und hochenergetische Moleküle NADN und FADN2 gebildet werden. Dehydrierungsreaktionen sind die wichtigsten Phasen des Zyklus, da sie die Freisetzung von Energie ermöglichen, die dann zur Synthese von ATP - dem Hauptenergieträger in Zellen - verwendet wird.
| Reaktion | Teilnehmer | Ergebnis |
|---|---|---|
| Isocitrat-Dehydrogenase-Reaktion | Isocitrat + NAD+ → α-ketoglutarat + NADN + CO2 | Bildung von NADN und CO2 |
| α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Reaktion | α-Ketoglutarat + NAD+ + FAD → Succinat + NADN + FADN2 + CO2 | Bildung von NADN, FADN2 und CO2 |
| Malat-Dehydrogenase-Reaktion | Malat + NAD+ → Oxalacetat + NADN + CO2 | Bildung von NADN und CO2 |
Dehydrierungsreaktionen im Krebszyklus spielen eine wichtige Rolle bei der Energiegewinnung aus organischen Verbindungen. Nach dem Durchlaufen des Krebs-Zyklus wird die freigesetzte Energie weiter in der Phosphorylierung von ADP zu ATP in der Phosphorylierung der oxidativen Zugabe verwendet, wodurch die Zellen so effizient wie möglich Energie für ihre Funktion produzieren können.
Bildung von NADN und FADN während der Reaktionen
Der Krebs-Zyklus, auch bekannt als Sauerstoffring-Zyklus, spielt eine Schlüsselrolle bei der Zellatmung, die in den Mitochondrien lebender Organismen vorkommt. Innerhalb dieses Zyklus wird die Substrate vor ihrer Oxidation kreuztrocknet, gefolgt von der Bildung von NADN (Nicotinamidadenindinukleotid) und FADN (Flavinoadenindinukleotid).
Im ersten Stadium des Krebszyklus verbindet sich Acetyl-CoA mit Oxalacetat und bildet Citrat. Das Citrat unterliegt dann einer Reihe von Reaktionen, einschließlich Dehydrogenation, Decarboxylierung und Hydratation, die zur Bildung von Alpha-Ketoglutaten und Succinaten führen. Während dieser Reaktionen findet eine Oxidation und Wiederherstellung von NADa und FAD statt, was zur Bildung von NADA und FAD führt.
Als nächstes wird Alpha-Ketoglutarat zu Succinaten oxidiert, während sich NADN bildet. Dieses NADN wird dann in die Atemkette übertragen, wo seine Elektronen zur Synthese von ATP verwendet werden. Das Succinat wird zu Fumarat dehydriert, wobei FADN gebildet wird. FADN wird auch an die Atmungskette übertragen, wo seine Elektronen zur Synthese von ATP verwendet werden.
| Substrate | Lebensmittel |
|---|---|
| Zitrat | Alpha-Ketoglutarat + NADN + CO2 |
| Alpha-Ketoglutarat | Succinat + NADN + CO2 |
| Succinat | Fumarat + FADN |
Daher treten im Krebs-Zyklus drei Dehydrierungs-Reaktionen auf, die zur Bildung von NADN und FADN führen. Diese Coenzyme werden dann in der Atemkette verwendet, um ATP, die primäre Energieeinheit in Zellen, zu synthetisieren.
Katabolismus-Prozesse im Krebs-Zyklus
Im Krebs-Zyklus treten neun Reaktionen auf, bei denen Acetyl-CoA oxidiert und in Dicylsalz - Citrat übergeht. Eine wichtige Reaktion ist die Dehydrierung von Isocitrat zu α-Ketoglutarat. Während dieser Reaktion wird ein hochenergetisches molekulares Zwischenprodukt, NADN, gebildet, das dann an späteren Oxidationsstufen beteiligt ist. Andere Reaktionen, wie die Dehydrogenation von Alpha-Ketoglutarat und Oxalacetat, umfassen auch die Dehydrierung sowie katabole Prozesse wie Decarboxylierung und Transketolyse.
Der Krebs-Zyklus ist ein wichtiger Schritt im gesamten Katabolismus-Prozess, da er grundlegende Moleküle für andere biochemische Reaktionen in der Zelle bereitstellt, wie die ATP-Synthese und das Energiestoffwechselgleichgewicht. Dank der Katabolismus-Prozesse im Krebszyklus können Zellen organische Moleküle wie Glukose verwenden, um Energie zu synthetisieren.
Die Rolle des Krebszyklus bei der aeroben Atmung
Der Krebs-Zyklus ist eine komplexe Abfolge von Reaktionen, die in den Mitochondrien von Zellen auftreten. Es besteht aus acht Reaktionen, die jeweils an der Dehydrierung und /oder Carboxylierung von Molekülen beteiligt sind und diese in neue Verbindungen umwandeln. Als Ergebnis dieser Reaktionen wird Energie in Form von ATP, Kohlendioxid und Wasser freigesetzt.
Der Krebs-Zyklus beginnt mit der Verbindung von Acetyl-CoA mit freiem Oxalacetat und bildet einen Citrat, einen sechsgliedrigen Ring von Molekülen. Das Citrat durchläuft dann mehrere Dehydrierungsphasen, durch die überschüssige Wasserstoffatome entfernt und auf einen Energieträger – NADN oder FADN2 - übertragen werden. Somit geht die in den ursprünglichen Molekülen enthaltene Energie in die Energiebindungen von ATP über.
Jede Bildung von NADN oder FADN2 während des Krebszyklus spielt eine wichtige Rolle im weiteren Prozess der aeroben Atmung. Sie treten in Oxidationsreaktionen mit einem Transferproton ein, das zu der Bildung von ATP-Molekülen in den Mitochondrien führt. Die Teilnahme des Krebszyklus an der aeroben Atmung garantiert eine konstante Energieversorgung der Körperzellen.
Daher spielt der Krebs-Zyklus eine wichtige Rolle bei der aeroben Atmung und versorgt die Zellen des Körpers mit Energie, die aus Glukose gewonnen wird. Es wandelt Pyruvat, das Produkt der Glykolyse, in ATP um – die Hauptenergiequelle der Zellen.
