EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Bilanz des Citratcyclus – Eintritt des Acetyl-Coenzym A in den Cyclus 292 292 10.5 Der Citratcyclus Das Endprodukt der 2. Stufe von Fett- und Kohlenhydratabbau ist AcCoA. Dieses soll nun zur Energiegewinnung in der 3. Stufe, im Citratcyclus verwertet werden. Er wird auch als Citronensäurecyclus bezeichnet, da aber in den Zellen weitgehend neutrale pH-Bedingungen herrschen, liegen alle beteiligten Säu- ren in Form ihrer Salze vor. Nach seinem Entdecker Hans Krebs 1937 wird er auch Krebscyclus genannt. Die cyclische Reaktionsfolge läuft in den Mitochon- drien ab, und ist dort mit der 4. Stufe des Energiestoffwechsels, der Atmungs- kette, durch Enzyme eng verknüpft. Stoff- und Energiebilanz I Im Citratcyclus wird der Kohlenstoffanteil des Acetyl-CoA zu CO 2 oxidiert. Dies geschieht durch Aufnahme von Wasser und Abspaltung von Wasserstoff. Zweck des Abbauweges ist die Gewinnung einer möglichst großen Menge bio- logisch aktivierten Wasserstoffs, der dann in der Atmungskette mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird und Energie liefert. Abb. 292–1: Stoffbilanz des Citratcyclus Die Reaktionsschritte Ausgangs- bzw. Endpunkt des Citratcyclus ist Oxalacetat . c 1. Eintritt von AcCoA durch Reaktion mit Oxalacetat → Citrat Acetyl-CoA tritt durch eine Additionsreaktion mit Oxalacetat in den Citratcyclus ein. Die Reaktion kann man sich als eine Addition der Methylgruppe von AcCoA an die CO-Doppelbindung des Oxalacetats vorstellen (Abb. 292–2). Es wird dadurch eine neue C–C-Bindung gek- nüpft. Die Reaktion wäre für sich nicht möglich (endergon), sie wird erst durch die stark exergone Abspaltung des Coenzym A ermöglicht. Dazu ist ein Wassermolekül nötig, ein Proton wird abgegeben. Es ist Citrat entstanden. Aus einer C 4 -Verbindung und einer C 2 -Verbindung ist eine C 6 -Verbindung entstanden. 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 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 8 7 6 5 4 3 2 1 C 4 C 4 C 4 C 4 C 5 C 6 C C 6 C 4 C 2 CO 2 CO 2 Citrat- cyclus 3 H 2 O GDP FAD 3 NAD + GTP FADH 2 3 NADH . H + Atmungskette Acetyl-CoA Abb. 292–2: 1. Schritt im Citratcyclus O C H 2 C OO C C OO C O C S H H H CoA C O C H 2 C C OO OO C C H O H H H H S CoA H O O H NADH•H NADH• Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv