In diesem Video betrachten wir uns den Citratzyklus als einen Teilschritt der Zellatmung - einem Prozess, bei dem die über unsere Nahrung aufgenommene Glucose als unser Hauptenergiestoff in Anwesenheit von Sauerstoff (aerob) abgebaut wird. Bei dem Abbau von Glucose über den Prozess der Zellatmung wird die Energie, die ursprünglich in den chemischen Verbindungen der Glucose gespeichert ist, freigesetzt und in Form von ATP gespeichert - sie steht nun der Zelle zur Verfügung, um energieaufwendige Stoffwechselprozesse anzutreiben. Der Glucoseabbau geschieht dabei über eine Vielzahl von Stoffwechselwegen - und einer von ihnen ist der in den Mitochondrien stattfindende Citratzyklus.
Schauen wir uns den Citratzyklus zunächst ganz grob an. Das Ausgangsprodukt, das in den Citratzyklus eingeschleust wird und damit sämtliche Reaktionen des Citratzyklus antreibt, ist ein Molekül namens Acetyl-CoA, ein aus zwei Kohlenstoffatomen bestehendes Molekül, das entsprechend hier mit zwei Kreisen dargestellt ist. Wie im vorherigen Video über die oxidative Decarboxylierung bereits erklärt, entsteht Acetyl-CoA infolge der Oxidation des aus der Glykolyse stammenden Moleküls Pyruvat als C3-Körper. Bei der Oxidation von Pyruvat, die dem Citratzyklus unmittelbar vorausgeht, wird Kohlenstoffdioxid und damit ein C-Atom abgespalten. Sowohl für die oxidative Decarboxylierung als auch für den Citratzyklus gilt, dass sie für jedes abzubauende Glucosemolekül zweimal ablaufen, denn ein Glucosemolekül wurde in der Glykolyse in zwei Moleküle Pyruvat gespalten. Möchte man Aussagen über die Energiebilanz des Abbaus von einem Molekül Glucose ziehen, muss nach der Glykolyse entsprechend der Abbau beider Moleküle Pyruvat (und damit auch Acetyl-CoA) betrachtet werden.
Das Akzeptormolekül, auf das Acetyl-CoA zu Beginn des Citratzyklus übertragen wird, ist ein Molekül mit 4 Kohlenstoffatomen (nämlich Oxalacetat), sodass ein Molekül mit 6 Kohlenstoffatomen entsteht (Citrat). Es handelt sich dabei um das Molekül Citrat - das Molekül, dass dem Stoffwechselweg seinen Namen gibt. Im weiteren Verlauf wird zweimal Kohlenstoffdioxid und damit zweimal eine C1-Verbindung abgespalten. So wird aus dem C6-Körper zunächst ein C5-Körper (a-Ketoglutarat) und anschließend ein C4-Körper (Succinyl-CoA). Auch dieses Molekül wird durch weitere Reaktionsschritte in andere Moleküle und schließlich wieder in Oxalacetat umgewandelt - es behält dabei trotzdem sein Grundgerüst mit 4 Kohlenstoffatomen. Die Regeneration von Oxalacetat gewährleistet, dass fortlaufend Acetyl-CoA in den Citratzyklus eingeschleust werden kann und diesen dadurch aufrecht erhält - indem es nämlich wieder an das C4-Molekül bindet und Citrat als C6-Molekül entsteht.
Diese, stark vereinfachte Darstellung, lässt wesentliche Fragen zunächst unbeantwortet, wie z.B.: Welche Produkte entstehen beim Citratzyklus? Und welchen Beitrag leisten die Produkte oder generell der Citratzyklus im Hinblick auf die Zellatmung? Und wie steht der Citratzyklus mit der nachfolgenden Atmungskette in Verbindung?
Antworten auf diese Fragen werden im Video gegeben. :)
22 авг 2024