Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie Abitur
  3. 9 Strukturen und Reaktionen organischer Verbindungen
  4. 9.6 Chemie in Biosystemen
  5. 9.6.4 Dissimilation - Atmung
  6. Citratzyklus

Citratzyklus

Der Citratzyklus ist eine 1937 von H.A. KREBS, G. MARTIUS und F. KNOPP etwa gleichzeitig entdeckte zyklische biochemische Reaktionskette, welche in allen lebenden Zellen abläuft. Er verläuft unter Beteiligung von Zitronensäure (Citrat), die zum Zwecke der Gewinnung von Reduktionsäquivalenten in andere organische Säuren umgewandelt wird. Er oxidiert in acht Schritten Acetyl-Reste zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die dabei gewonnenen Reaktionsprodukte werden an die Atmungskette weitergegeben. Durch anschließende oxidative Phosphorylierung gewinnt die Zelle aus diesem Vorgang 10 ATP pro Acetyl-Gruppe.

Außerdem erfüllt der Citratzyklus eine Schlüsselfunktion im intermediären Stoffwechsel der Zelle. Er verbindet den energieliefernden Endabbau des aus dem Protein-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel stammenden Zwischenprodukts Acetyl-Coenzym A mit der Erzeugung zahlreicher Vorstufen für anabole Biosynthesewege.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Citratzyklus

Der Citratzyklus ist die „Drehscheibe“ des Stoffwechselsystems. Seine wichtigste Funktion ist die produktion von NADH für die Atmungskette. Der im NADH gebundene Wasserstoff wird in der Mitochondrienmembran mit molekularem Sauerstoff zu Wasser oxidiert. Die dabei frei werdende Energie wird zur ATP-Synthese genutzt. Dieser auch als oxidative Phosphorylierung bezeichnete Vorgang ist der effizienteste ATP-produzierende Prozess.

Der Citratzyklus ist ein bei allen sauerstoffverbrauchenden Lebewesen mit der Atmungskette verbundener Zyklus im Zentrum des Stoffwechsels. Er läuft in den Mitochondrien von Eukaryoten sowie im Cytoplasma von Prokaryoten ab. Er ist Teil der Zellatmung und geht bei aeroben Organismen den eigentlichen Oxidationsprozessen der Atmungskette voraus. Der Citratzyklus ist der dritte von vier Schritten im Kohlenhydrat-Katabolismus (dem Abbau von energiereichen, Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen). Er findet nach der Glykolyse und der oxidativen Decarboxylierung und unmittelbar vor der Atmungskette statt.

Unter Wasser- u. CO 2   -   Bildung erfolgt ein energieliefernder, oxidativer Abbau zugeführter Kohlenhydrate, Fette u. Eiweiße. In den Citratzyklus tritt als Kohlenstoffverbindung das Abbauprodukt der Glucose oder einer Fettsäure, die sogenannte aktivierte Essigsäure (d.h. ein an ein Coenzym gebundener Essigsäure-Rest) ein, um im Zyklus vollständig zu Energie, Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut zu werden.

Ein Transportprotein befördert das Pyruvat aus dem Cytoplasma in die Matrix des Mitochondriums. Hier wird CO 2   abgespalten, das aus der Zelle hinaus diffundiert. Unter Abgabe von Elektronen und Protonen und Aufnahme des Coenzyms A wird der Rest zu Acetyl-CoA oxidiert und NAD +   zu   NADH +   +   H + reduziert. Als Enzymkomplex wirkt Pyruvat-Dehydrogenase. Mit Acetyl-CoA ist ein Substrat entstanden, das in den Citratzyklus eintritt.

Bei der vollständigen Oxidation eines Moleküls Glucose entstehen insgesamt 38 Moleküle ATP, zwei in der Glykolyse, zwei im Citratzyklus und 34 in der oxidativen Phosphorylierung.

Reaktionsschritte:
(1)Acetyl-CoA reagiert mit Oxalacetat zu Citrat. Das freigesetzte Coenzym A kann ein weiteres Pyruvat binden. Da alle Substrate als Ionen vorliegen, verwendet man heute die Bezeichnung der Anionen. Früher benannte man die beteiligten Säuren z. B. Zitronensäure.
(2)Unter Abspaltung und gleichzeitiger Aufnahme von Wasser wird das Isomer Isocitrat gebildet.
(3)Aus dem Substrat wird CO 2   abgespalten und Elektronen und Protonen an NAD +   übertragen.
(4)Ein weiteres CO 2   -Molekül wird abgespalten. Unter Abgabe von Elektronen und Protonen an NAD +   wird das Restsubstrat oxidiert und an das Coenzym A gekoppelt.
(5)Das Coenzym A wird wieder freigesetzt. Über Zwischenreaktionen entstehen 2 Moleküle ATP, der einzige Energiegewinn im Citratzyklus.
(6)Bei der Oxidation des Substrates werden die Wasserstoffatome auf FAD übertragen. FAD ist dem NAD +   ähnlich. Es wirkt auch als Elektronenakzeptor (FAD = Flavinadenindinucleotid ).
(7)Bei dieser Reaktion werden Bindungen im Substrat unter Addition von Wasser umgelagert.
(8)Durch Elektronen- und Protonenübertragung auf NAD +   entsteht wieder Oxalacetat. Die Regeneration dieser Verbindung ist die Ursache für den zyklischen Verlauf.

Enzyme im Citratzyklus

Folgende Enzyme sind am Citratzyklus beteiligt:
1Citrat-Synthase
2Aconitase
3Isocitrat-Dehydrogenase
4Ketoglutarat-Dehydrogenase
5Succinyl-CoA-Synthase
6Succinat-Dehydrogenase
7Fumarase
8

Malat-Dehydrogenase

  • Citronensäurezyklus
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Citratzyklus." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/citratzyklus (Abgerufen: 24. May 2025, 03:38 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Glucose
  • Zellatmung
  • Decarboxylierung
  • Citratzyklus
  • Kohlenhydrat-Katabolismus
  • Atmungskette
  • Tricarbonsäurezyklus
  • Citronensäurezyklus
  • Mitochondrien
  • Citrat
  • Glykolyse
  • Krebs-Zyklus
  • Zitronensäurezyklus
  • Energiegewinn
  • Enzyme
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Der Kreislauf des Kohlenstoffs

Das Element Kohlenstoff ist in allen vier Umweltbereichen in Form unterschiedlicher Verbindungen enthalten. Der Hauptanteil, etwa 99,8 % der Gesamtmenge, befindet sich in der Lithosphäre.

Die chemischen Umwandlungen kohlenstoffhaltiger Verbindungen und den Austausch dieser Verbindungen zwischen den vier Umweltbereichen bezeichnet man als gobalen Kohlenstoffkreislauf oder Kohlenstoffzyklus.

Der Kreislauf des Phosphors

Alle Lebewesen enthalten Phosphor in Nucleinsäuren und im Energiespeicherstoff ATP. Bei den Wirbeltieren bildet Calciumphosphat einen wichtigen Bestandteil der Knochensubstanz.

Im Phosphorkreislauf wird der Weg des Elements Phosphor in Form seiner anorganischen und organischen Verbindungen in der Umwelt betrachtet.

Der Kreislauf des Stickstoffs

Stickstoff ist eines der Elemente, das alle Lebewesen der Erde für körpereigene Eiweiße benötigen.
Der mit den Lebewesen verknüpfte Kreislauf des Stickstoffs lässt sich in mehrere Abschnitte unterteilen: Fixierung des Luftstickstoffs, Assimilation von Stickstoff in Pflanzen, Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen und Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen in anorganische.

Zellatmung

Zellen nehmen zu ihrer Energieversorgung Glucose (Traubenzucker) auf, welche im Cytoplasma und in den Mitochondrien von Eukaryoten vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird. Am Ende des Abbauweges gewinnt die Zelle mit Hilfe der frei werdenden Energie die energiereiche Verbindung ATP, die für viele Stoffwechselvorgänge als universelle Energiequelle für den Organismus erforderlich ist. Zur Zellatmung zählen die Prozesse der Glykolyse, des Citratzyklus und der Atmungskette.

Ergänzungsstoffe

Zu den Ergänzungsstoffen zählen Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe und Wasser. Zusätzlich benötigt der Körper besondere Stoffe in relativ geringen Mengen, sogenannte Spurenelemente.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025