Ausgangsstoff für den Citratzyklus ist das Coenzym Acetyl-CoA, ein aus zwei Kohlenstoff bestehendes Molekül.
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⚠️ Für jedes abzuabauende Glukosemolekül läuft der Citratzyklus getrennt ab. Das heißt, dass dadurch, dass zwei Pyruvatmoleküle in der oxidaten Decarboxylierung die Ausgangslage waren, der Citratzyklus je Acetyl-CoA ebenfallls einmal abläuft.
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grober Ablauf
- Acetyl-CoA wird auf das Molekül Oxalacetat mit vier Kohlenstoffatomen übertragen = Citrat (sechs Kohlenstoffatome)
- Von dem Citrat werden jeweils ein $CO_2$ und damit jeweils eine C1-Verbindung abgespalten.
- Übrig bleibt zunächst ein C5-Körper: α-Ketoglutarat
- und anschließend ein C4-Körper: Succinyl-CoA → dieses behält den ganzen Zyklus über sein Grundgerüst und wird schließlich in Oxalacetat umgewandelt, damit gewährleistet wird, dass Acetyl-CoA dauerhaft in den Zyklus eingespeißt werden kann.
→ insgesamt sind jedoch acht Reaktionsschritte erforderlich, um den Zyklus einmal zu durchlaufen.
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♻️ Produkte des Citratzyklus:
- $4CO_2-Moleküle$
- $6 NADH$
- $2 FADH_2$
- $2 GTP$
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detailierter Ablauf
- Acetyl-CoA wird auf das Molekül Oxalacetat mit vier Kohlenstoffatomen übertragen = Citrat (sechs Kohlenstoffatome)
- Citrat wird zu Isocitrat (vier H-Atome) umgelagert.
- Isocitrat wird oxidiert zu α-Ketoglutarat (fünf H-Atome) und $NAD^+$ wird zu $NADH$
Energie wird frei, indem ein $CO_2$-Molekül und ein positiv geladenes Wasserstoffion und zwei Elektronen abgespalten werden. Die Oxidation ist hier die Abgabe der Elektronen bzw. die Abgabe der Wasserstoffatome, da diese immer mit der Abgabe von Elektronen einhergeht.
Den Vorgang von NAD+ zu NADH bezeichnet man als Reduktion, weil NAD+ wird reduziert, weil es Elektronen aufnimmt.
⇒ Redoxreaktion
- α-Ketoglutarat wird zu Succinyl-CoA oxidiert.
Wieder wird ein $CO_2$-Molekül freigesetzt und $NAD^+$ wird zu $NADH$. Trotz der Oxidation behält Succinyl-CoA weiter vier H-Atome, weil CoA ein H-Atom überträgt.
- Succinyl-CoA wird zu Succinat und spaltet dabei als Produkt GTP ab, welches durch GDP + die abgespaltene Phosphatgruppe entsteht und später durch ADP+P zu ATP wird.
- Succinat verliert zwei seiner Wasserstoffatome und somit zu Fumarat wird. Bei der Oxidation werden die Wasserstoffatome und damit die Elektronen auf den Elektronenüberträgerstoff $FADH_2$ übertragen.
- Fumarat reagiert mit Wasser ($H_2O$) zu Malat
- Malat wird zu Oxalacetat oxdiert und $NAD^+$ wird zu $NADH$ reduziert.