Krebsprozesse

Krebsprozesse, auch als Zellatmung bezeichnet, umfassen die Reihe biochemischer Reaktionswege, durch die Zellen energiereiche Verbindungen aus organischen Substraten gewinnen. Dabei arbeiten Glykolyse, Pyruvatoxidation, der Zitronensäurezyklus und die oxidative Phosphorylierung zusammen, um Adenosintriphosphat (ATP) und Reduktionsäquivalente zu erzeugen, die in der gesamten Zelle genutzt werden.

Glykolyse erfolgt im Cytosol und zerlegt Glucose zu zwei Pyruvat-Molekülen. Dabei entstehen netto 2 ATP und 2 NADH. Die Pyruvatoxidation, deren Reaktionen in der mitochondrialen Matrix stattfinden, wandelt Pyruvat in Acetyl-CoA um und setzt ein CO2 frei, während NADH entsteht. Der Zitronensäurezyklus läuft pro Acetyl-CoA-Durchlauf in der Matrix der Mitochondrien und erzeugt pro Durchlauf 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (oder ATP) sowie 2 CO2; der Zyklus läuft zweimal pro Glucose-Molekül.

Die NADH- und FADH2-Moleküle liefern Elektronen an die Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran. Durch den Elektronentransport entsteht ein Protonengradient, der die ATP-Synthese durch die ATP-Synthase antreibt. Die oxidative Phosphorylierung liefert den Großteil des zellulären ATP; theoretisch entstehen pro Glucose ca. 30 bis 32 ATP, variiert je nach Zelltyp und Shuttle-Systemen, die NADH ins Mitochondrieninnere transportieren.

Krebsprozesse sind zentral für den Energiestoffwechsel, verknüpfen Energieregulation mit der Biosynthese und reagieren sensibel auf Sauerstoffverfügbarkeit sowie regulatorische Signale. Sie liefern auch Vorstufen für viele Anabolismen und sind in der Regulation des gesamten Stoffwechsels von grundlegender Bedeutung.