8.12 : Produkte des Citratzyklus

Die Zellen der meisten Organismen, dazu gehören Tiere und Pflanzen, gewinnen nutzbare Energie durch aerobe Atmung, bzw. sauerstoffabhängige Variante der Zellatmung. Die aerobe Atmung besteht aus vier Hauptschritten: Glykolyse, die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat, dem Citratzyklus und der oxidativen Phosphorylierung. Die dritte Hauptschritt, der Citratzyklus, wird auch als Krebs-zyklus oder Tricarbonsäurezyklus (TCA)-Zyklus bezeichnet.

Für jedes Glukosemolekül, das die Zellatmung durchläuft, wird der Citratzyklus zweimal durchgeführt, da die Glykolyse (die erste Stufe der aeroben Atmung) zwei Pyruvatmoleküle pro Glukosemolekül produziert. Bei der oxidativen Decarboxylierung des Pyruvats (der zweiten Stufe der aeroben Atmung) wird jedes Pyruvat-Molekül in ein Molekül Acetyl-CoA umgewandelt. Dieses tritt dann in den Citratzyklus ein. Daher werden für jedes Glukosemolekül zwei Acetyl-CoA-Moleküle produziert. Jedes der beiden Acetyl-CoA-Moleküle läuft einmal durch den Citratzyklus.

Der Citratzyklus beginnt mit der Reaktion von Acetyl-CoA mit Oxalacetat unter Bildung von Citronensäure. Für jedes Acetyl-CoA-Molekül produziert der Citratzyklus zwei Kohlenstoffdioxidmoleküle, drei NADH-Moleküle, ein FADH₂ -Molekül und ein GTP/ATP-Molekül. Somit ergibt der Citratzyklus für jedes Glukosemolekül (das zwei Acetyl-CoA-Moleküle erzeugt) vier Kohlenstoffdioxidmoleküle, sechs NADH-Moleküle, zwei FADH2-Moleküle und zwei GTP/ATP-Moleküle. Der Citratzyklus regeneriert auch Oxalacetat, das Molekül, mit dem der Zyklus beginnt.

Während die ATP-Ausbeute des Citratzyklus recht bescheiden ist, spielt die Bildung der Coenzyme NADH und FADH₂ eine entscheidende Rolle für die ATP-Produktion in der letzten Phase der Zellatmung. Diese letzte Phase ist die oxidative Phosphorylierung. Die Koenzyme fungieren als Elektronenträger und geben ihre Elektronen in die Elektronentransportkette ab, wodurch letztlich die Produktion des größten Teils des ATPs, das durch die Zellatmung erzeugt wird, vorangetrieben wird.