Krebssyklus

Der Krebssyklus, auch Citratzyklus oder Zitratzyklus genannt, ist ein zentraler Stoffwechselweg der aeroben Zellatmung. Er findet in der Matrix der Mitochondrien statt und verarbeitet das zwei Kohlenstoffatome enthaltende Acetyl-CoA zu Kohlendioxid. Dabei liefert er Reduktionsäquivalente in Form von NADH und FADH2 sowie ein GTP/ATP, die in der Elektronentransportkette zur Energiegewinnung genutzt werden. Der Zyklus dient außerdem als Quelle wichtiger Vorstufen für den Biosynthese-Weg anderer Nährstoffe.

Zu den Ablauf-Schritten gehört der Start mit der Reaktion von Acetyl-CoA und Oxaloacetat zu Citrat (Citrat-Synthase). Citrat wird zu Isocitrat umgewandelt (Akonitase). Isocitrat wird oxidativ decarboxyliert zu α-Ketoglutarat, dabei entstehen CO2 und NADH. α-Ketoglutarat wird weiter zu Succinyl-CoA dehydrogeniert, erneut mit CO2-Abspaltung und NADH. Anschließend erzeugt Succinyl-CoA-Synthetase GTP (ATP) aus GDP. Succinat wird zu Fumarat oxidiert (FADH2 entsteht), Fumarat hydratisiert zu Malat, und Malat wird schließlich zu Oxaloacetat oxidiert (NADH). Eine vollständige Runde ergibt pro Acetyl-CoA: 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (bzw. ATP) und 2 CO2.

Das Enzymsystem des Zyklus liegt in der Mitochondrienmatrix. Die Reaktionsfolge ist eng mit Regulation verbunden; Hauptregulatoren sind Citrat-Synthase, Isocitrat-Dehydrogenase und α-Ketoglutarat-Dehydrogenase. ADP/ATP-Verhältnis und NADH/NAD+, sowie Succinyl-CoA beeinflussen die Aktivität.

Der Zyklus ist integraler Bestandteil der aeroben Energiegewinnung und liefert gleichzeitig Vorstufen für Lipide, Aminosäuren und Nukleotide. Er kann durch anaplerotische Reaktionen wie Pyruvat-Carboxylase repleniert werden, um Oxaloacetat wiederherzustellen. Historisch benannt ist er nach Hans Adolf Krebs, der ihn in den 1930er Jahren identifizierte; der Nobelpreis für Medizin ging 1953 an Krebs.