Elemente und Moleküle, Schulbuch

230 13 DeR StoffWeCHseL 13.4 DER CItRAtcYcLUS Das Endprodukt der 2. Stufe von Fett- und Kohlenhydratabbau ist Acetyl-Coenzym A. Dieses soll nun zur Energiegewinnung verwertet werden. Dazu tritt Acetyl-CoA in die 3. Abbaustufe ein – den Citratcyclus (Abb. 230.1). Er wird nach seinem Entde- cker Hans Krebs (1900–1981) auch Krebscyclus genannt. Im Citratcyclus wird der Kohlenstoffanteil des Acetyl-CoA zu Kohlenstoffdioxid oxi- diert. Dies geschieht durch Aufnahme von Wasser und Abspaltung von Wasserstoff. Zweck des Abbauweges ist die Gewinnung einer möglichst großen Menge biologisch aktivierten Wasserstoffs, der dann in der 4. und letzten Abbaustufe mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird. Acetyl-CoA tritt durch Reaktion mit Oxalacetat in den Citratcyclus ein. Bei der Reak- tion wird ein Wassermolekül aufgenommen. Es entstehen Citrat und ein freies Co- enzym A (Abb. 230.2). Im nächsten Schritt wird Citrat zu Isocitrat isomerisiert. Dieses wird danach mit NAD + oxidiert, wobei es decarboxyliert. Das erste CO 2 ist gebildet, außerdem wird ein Molekül NADH gewonnen. Das Produkt der Reaktionen ist α -Ketoglutarat. α -Ketoglutarat wird nochmals oxidativ decarboxyliert. Wieder entstehen ein CO 2 - und ein NADH-Molekül. Die Energie der Reaktion reicht aus, um die entstehende Bernsteinsäure als Coenzym A zu erhalten (Succinyl-CoA). Das Succinyl-CoA spaltet die Coenzym-A-Gruppe ab. Die Energie wird ausgenützt, um ein GTP (Guanosintriphosphat, ein Energiespeicher ähnlich wie ATP) aus GDP und Phosphat zu erzeugen. GTP dient zur Synthese bestimmter Aminosäuren, kann aber durch Reaktion mit ADP auch in ATP umgesetzt werden. Als Produkt entsteht Succinat, ein C4-Körper wie Oxalacetat. Die 2 C-Atome des Acetyl-CoA sind bereits zu CO 2 oxidiert. Nun muss das Succinat wieder in Oxalacetat zurückverwandelt werden. Dazu wird es mit FAD oxidiert (siehe b -Oxidation der Fettsäuren). Es entstehen FADH 2 und Fu- marat. An dieses wird Wasser addiert, wobei Malat entsteht. Diese Hydroxycarbon- säure wird mit NAD + zu Oxalacetat oxidiert. Dabei entsteht das 3. Molekül NADH. H 2 C C C OO H O H 2 C C OO C OO Atmungskette Ausscheidung Oxalacetat Acetyl-CoA Citrat Isocitrat H 2 C HC C OO C H C OO C OO -Ketoglutarat Malat Succinat Succinyl-CoA H O Fumarat H 2 C CH 2 C C OO O C OO H 2 C CH 2 C C OO O S CoA H 2 C H 2 C C OO C OO C C H C OO H OO C H 2 C C H C OO C OO H O H 2 C C O C OO C OO H 3 C C S CoA O HS CoA H 2 O H C O 2 NAD NADH NAD NADH H 2 O HS CoA C O 2 NAD NADH H G DP G TP + P H 2 O HS CoA FAD.H 2 FAD H 2 O Ausscheidung Abb. 230.1: Stoffbilanz im Citratcyclus Abb. 230.2: Der Citrat-Cyclus GTP FAD.H 2 3 NADH 2 CO 2 + HS–CoA Citrat- cyclus Acetyl- CoA 3 H 2 O GDP FAD 3 NAD + Atmungs- kette Energiereiche Moleküle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv