Ein Kraftwerk mit Abteilungen
Pyruvat wandert aus dem Cytoplasma ins Mitochondrium — dort laufen die nächsten Schritte in getrennten Räumen ab.
- Außenmembran: Glatte Hülle, für kleine Moleküle gut durchlässig.
- Intermembranraum: Schmaler Raum zwischen den beiden Membranen.
- Innere Membran: Kaum durchlässig und zu Cristae gefaltet → große Oberfläche für die Atmungskette und die ATP-Synthase.
- Matrix: Innenraum mit den Enzymen der oxidativen Decarboxylierung und des Citratzyklus.
- Kompartimentierung: Getrennte Reaktionsräume: Stoffe können sich in einem Raum anreichern, Reaktionen stören sich nicht gegenseitig.
- Oxidative Decarboxylierung: In der Matrix wird von Pyruvat (C3) CO₂ abgespalten, der Rest oxidiert und an Coenzym A gebunden → Acetyl-CoA (C2).
Oxidative Decarboxylierung: Pyruvat + CoA + NAD+ → Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+ · je Glucose zweimal
Ein Kreislauf, der sich selbst erneuert
Der Citratzyklus baut die Acetylgruppe vollständig zu CO₂ ab — ihre Elektronen landen in NADH + H⁺ und FADH₂.
- Start: Acetyl (C2) wird auf Oxalacetat (C4) übertragen → Citrat (C6); Coenzym A wird frei.
- Decarboxylierungen: Zweimal wird CO₂ abgespalten: C6 → C5 → C4. Beide Male wird NAD⁺ zu NADH + H⁺ reduziert.
- Weitere Oxidationen: Ein FAD wird zu FADH₂ reduziert, ein weiteres NAD⁺ zu NADH + H⁺.
- ATP: Einmal entsteht GTP (gleichwertig zu ATP) durch Substratkettenphosphorylierung.
- Kreislauf: Am Ende ist Oxalacetat regeneriert und nimmt das nächste Acetyl-CoA auf. Je Glucose läuft der Zyklus zweimal.
Die Glykolyse gibt noch kein CO₂ ab.
Je Pyruvat ein CO₂; übrig bleiben zwei Acetylgruppen (C2).
Je Umlauf zwei CO₂.
Alle sechs C-Atome der Glucose verlassen die Zelle als CO₂.
Bilanz je Acetyl-CoA: 2 CO₂ · 3 NADH + H⁺ · 1 FADH₂ · 1 ATP (GTP) — Oxalacetat wird regeneriert; je Glucose das Doppelte.
Rolle das Rad über die Spur: am Rad ziehen, den Regler bewegen oder das Rad mit Tab wählen und mit → eine Station weiterrollen (Shift+→ in kleinen Schritten, Home zurück). Jede Station, die unten ankommt, legt ihre Produkte auf der Spur ab. Nach einer vollen Umdrehung startet „Zweiter Umlauf“ das zweite Acetyl-CoA einer Glucose.
Halte fest: Eine Umdrehung des Zyklus verarbeitet ein Acetyl-CoA und liefert 2 CO₂, 3 NADH + H⁺, 1 FADH₂ und 1 ATP (GTP). Oxalacetat ist danach wieder da — es wird nicht verbraucht. Je Glucose dreht sich der Zyklus zweimal.
Allgemeine Hinweise
Kein O₂ im Zyklus — aber nicht ohne O₂
Der Citratzyklus verbraucht selbst keinen Sauerstoff. Er läuft trotzdem nur mit O₂, weil NAD⁺ und FAD erst in der Atmungskette zurückgewonnen werden.
Je Glucose verdoppeln
Eine Glucose liefert zwei Pyruvat und damit zwei Acetyl-CoA. Alle Zahlen je Umlauf mal zwei nehmen.
Oxalacetat ist kein Produkt
Oxalacetat wird in jedem Umlauf zurückgebildet. Es wirkt wie ein Träger — netto entsteht aus Acetyl-CoA kein Oxalacetat.