Tricarbonsäurezyklus (Krebs-Zyklus)

Tricarbonsäurezyklus wurde zuerst von dem englischen Biochemiker G. Krebs entdeckt. Er postulierte als erster die Bedeutung dieses Kreislaufs für die vollständige Verbrennung von Pyruvat, dessen Hauptquelle die glykolytische Umwandlung ist Kohlenhydrate. Später wurde gezeigt, dass der Zyklus der Tricarbonsäure Säuren ist das Zentrum, in dem fast alle Stoffwechselwege zusammenlaufen. Auf diese Weise, Krebs Zyklus- gemeinsamer Endpfad Oxidation Acetyl Gruppen (in Form von Acetyl-CoA), in die es dabei umgewandelt wird Katabolismus das meiste organisch Moleküle, spielt die Rolle des "cellular Kraftstoff»: Kohlenhydrate, Fettsäuren und Aminosäuren.

Als Folge von oxidativen gebildet Decarboxylierung Pyruvat ein Mitochondrien Acetyl-CoA tritt ein Krebs Zyklus. Dieser Zyklus findet in der Matrix statt Mitochondrien und besteht aus acht aufeinanderfolgende Reaktionen(Abb. 10.9). Der Zyklus beginnt mit der Zugabe von Acetyl-CoA zu Oxalacetat und der Bildung Zitronensäure (Zitrat). Dann Zitronensäure(Sechs-Kohlenstoff-Verbindung) durch eine Reihe Dehydrierung(Wegnehmen Wasserstoff) und zwei Decarboxylierungen(Spaltung von CO 2) verliert zwei Kohlenstoff Atom und wieder rein Krebs Zyklus wird zu Oxalacetat (Vier-Kohlenstoff-Verbindung), d.h. als Ergebnis einer vollen Umdrehung des Zyklus eins Molekül Acetyl-CoA verbrennt zu CO 2 und H 2 O und Molekül Oxalacetat wird regeneriert. Betrachten Sie alle acht aufeinanderfolgende Reaktionen(Stufen) Krebs Zyklus.

Reis. 10.9.Tricarbonsäurezyklus (Krebs Zyklus).

Zuerst Reaktion katalysiert Enzym cit-rat-synthase, während Acetyl die Acetyl-CoA-Gruppe kondensiert mit Oxalacetat, was zur Bildung von führt Zitronensäure:

Anscheinend in diesem Reaktionen verknüpft mit Enzym Citril-CoA. Letztere hydrolysiert dann spontan und irreversibel zu Bildung Zitrat und HS-KoA.

Als Folge des zweiten Reaktionen gebildet Zitronensäure erfährt eine Dehydratisierung unter Bildung von cis-Aconitsäure Säuren, die durch Hinzufügen Molekül Wasser, gehört in Isocitronensäure(Isocitrat). Katalysiert diese reversibel Reaktionen Hydratation-Dehydration Enzym Aconitathydratase (Aconitase). Als Ergebnis gibt es eine gegenseitige Bewegung von H und OH in Molekül Zitrat:

Dritter Reaktion scheint die Geschwindigkeit zu begrenzen Krebs Zyklus. Isocitronensäure in Gegenwart von NAD-abhängiger Iso-Citrat-Dehydrogenase dehydriert.

Während der Isocitrat-Dehydrogenase Reaktionen Isocitronensäure gleichzeitig decarboxyliert. NAD-abhängige Isocitrat-Dehydrogenase ist allosterisch Enzym, die als spezifisch Aktivator erforderlich ADP. Außerdem, Enzym um deine auszudrücken Aktivität muss Ionen Mg 2+ oder Mn 2+ .

Während des vierten Reaktionen oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarsäure Säuren unter Bildung einer hochenergetischen Verbindung Succinyl-CoA. Der Mechanismus dieser Reaktionenähnlich dazu Reaktionen oxidativ Decarboxylierung Pyruvat zu Acetyl-CoA, ähnelt der α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex in seiner Struktur dem Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex. Sowohl im einen als auch im anderen Fall Reaktionen teilnehmen 5 Coenzyme: TPP, Amid Liponsäure, HS-KoA, FAD und NAD+.

Fünfte Reaktion katalysiert Enzym Succinyl-CoA-Synthetase. Während dessen Reaktionen Succinyl-CoA unter Beteiligung von GTP und anorganisches Phosphat verwandelt sich in Bernsteinsäure (Succinat). Gleichzeitig erfolgt die Bildung einer hochenergetischen Phosphatbindung von GTP aufgrund der hochenergetischen Thioetherbindung von Succinyl-CoA:

Als Ergebnis der sechste Reaktionen Succinat dehydriert hinein Fumarsäure. Oxidation Succinat katalysiert Succinat-Dehydrogenase, in Molekül was seit Protein fest (kovalent) gebunden Coenzym MODE. Wiederum Succinat-Dehydrogenase stark mit den inneren Mitochondrien assoziiert Membran:

siebte Reaktion unter Einfluss durchgeführt Enzym Fumarathydratase ( Fumarasen). Gleichzeitig entstanden Fumarsäure hydratisiert, Produkt Reaktionen ist ein Apfelsäure(Malat). Es sollte beachtet werden, dass Fumarat Hydratase hat Stereospezifität(siehe Kapitel 4) – während Reaktionen L-Apfel entsteht Säure:

Endlich während des achten Reaktionen Tricarbonsäurezyklus unter dem Einfluss von mitochondrialem NAD-abhängig Malatdehydrogenase los Oxidation L-Malat zu Oxalacetat:

Wie zu sehen ist, besteht in einer Umdrehung des Zyklus acht enzymatische Reaktionen, Komplett Oxidation("Verbrennung") von einem Moleküle Acetyl-CoA. Für einen kontinuierlichen Betrieb des Kreislaufs ist eine konstante Versorgung des Systems mit Acetyl-CoA erforderlich, und Coenzyme(NAD+ und FAD), die in den reduzierten Zustand übergegangen sind, müssen immer wieder oxidiert werden. Das Oxidation im Trägersystem durchgeführt Elektronen in Atmungskette(in Atmungskette Enzyme) lokalisiert in Membran Mitochondrien. Das resultierende FADH 2 ist stark mit SDH verbunden, sendet also Atome Wasserstoffüber KoQ. dadurch freigesetzt Oxidation Acetyl-CoA-Energie ist größtenteils in makroergen Phosphatbindungen konzentriert ATP. Ab 4 Dampf Atome Wasserstoff 3 Paare NADH in das Transportsystem übertragen Elektronen; während Sie auf jeden zählen Paar im System der biologischen Oxidation gebildet 3 Moleküle ATP(während konjugiert ), insgesamt also 9 Moleküle ATP(siehe Kapitel 9). Ein Paar Atome aus Succinat-Dehydrogenase-FADH 2 gelangt in das Transportsystem Elektronen durch KoQ, was nur 2 ergibt Moleküle ATP. Während Krebs Zyklus man wird auch synthetisiert Molekül GTP (Substrat Phosphorylierung), was eins entspricht Molekül ATP. Also bei Oxidation ein Moleküle Acetyl-CoA ein Krebs Zyklus und System oxidative Phosphorylierung kann 12 bilden Moleküle ATP.

Wenn wir den Gesamtenergieeffekt der glykolytischen Spaltung berechnen Glucose und anschließend Oxidation zwei entstehen Moleküle Pyruvat zu CO 2 und H 2 O, dann wird es viel größer sein.

Wie gesagt, eins Molekül NADH (3 Moleküle ATP) entsteht während der oxidativen Decarboxylierung Pyruvat zu Acetyl-CoA. Beim Splitten eines Moleküle Glucose gebildet 2 Moleküle Pyruvat und Oxidation bis zu 2 Moleküle Acetyl-CoA und anschließend 2 Umdrehungen Tricarbonsäurezyklus synthetisiert 30 Moleküle ATP(somit, Oxidation Moleküle Pyruvat zu CO 2 und H 2 O ergibt 15 Moleküle ATP). Zu dieser Zahl muss 2 hinzugefügt werden Moleküle ATP während der Aerobic gebildet Glykolyse, und 6 Moleküle ATP, synthetisiert von Oxidation 2 Moleküle extramitochondriale NADH, die während gebildet werden Oxidation 2 Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat in Dehydrogenase Reaktionen Glykolyse. Daher beim Aufteilen in Gewebe ein Moleküle Glucose gemäß der Gleichung C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O wird 38 synthetisiert Moleküle ATP. Zweifellos, in Bezug auf die Energie, die vollständige Aufspaltung Glucose ist ein effizienterer Prozess als anaerob Glykolyse.

Zu beachten ist, dass die 2 Moleküle NADH zukünftig mit Oxidation kann keine 6 geben Moleküle ATP, aber nur 4. Tatsache ist, dass sie selbst Moleküle extramitochondriale NADH können nicht durchdringen Membran Innerhalb Mitochondrien. Allerdings geben sie Elektronen kann in die mitochondriale Kette von biologischen aufgenommen werden Oxidationüber den sogenannten Glycerinphosphat-Shuttle-Mechanismus (Abb. 10.10). Zytoplasmatisches NADH reagiert zunächst mit zytoplasmatischem Dihydroxyacetonphosphat, um Glycerin-3-phosphat zu bilden. Reaktion Katalyse

Reis. 10.10. Glycerinphosphat-Shuttle-Mechanismus. Erklärung im Text.

wird durch NAD-abhängige zytoplasmatische Glycerol-3-Phosphat-Dehydrogenase kontrolliert:

Dihydroxyacetonphosphat + NADH + H +<=>Glycerin-3-Phosphat + NAD +.

Das entstehende Glycerol-3-phosphat dringt leicht durch die Mitochondrien ein Membran. Innerhalb Mitochondrien eine andere (mitochondriale) Glycerol-3-Phosphat-Dehydrogenase (Flavin Enzym) oxidiert Glycerin-3-phosphat wieder zu Dihydroxyacetonphosphat:

Glycerin-3-phosphat + FAD<=>Dihydroxyacetonphosphat + FADH 2.

restauriert Flavoprotein(Enzym-FADH 2) führt auf der Ebene des von ihm erworbenen KoQ ein Elektronen in die Kette der biologischen Oxidation und damit verbunden oxidative Phosphorylierung, und Dihydroxyacetonphosphat kommt heraus Mitochondrien in Zytoplasma und kann wiederum mit zytoplasmatischem NADH + H + interagieren. Auf diese Weise, Paar Elektronen(von einem Moleküle zytoplasmatisches NADH + H +), eingeführt in Atmungskette unter Verwendung eines Glycerolphosphat-Shuttle-Mechanismus ergibt nicht 3, sondern 2 ATP.

Reis. 10.11. Malat-Aspartat-Shuttlesystem für den Transfer von Reduktionsäquivalenten von zytosolischem NADH in die mitochondriale Matrix. Erklärung im Text.

Anschließend wurde gezeigt, dass dieser Shuttle-Mechanismus nur in der Skelettmuskulatur und im Gehirn genutzt wird, um reduzierte Äquivalente aus zytosolischem NADH + H + zu übertragen Mitochondrien.

BEIM Zellen Leber, Nieren und Herz, arbeitet ein komplexeres Malate-as-Partate-Shuttle-System. Der Betrieb eines solchen Pendelmechanismus wird aufgrund des Vorhandenseins möglich Malatdehydrogenase und Aspartat-Aminotransferasen sowohl im Cytosol als auch in Mitochondrien.

Es wurde festgestellt, dass NADH + H + aus dem Zytosol zunächst unter Beteiligung von Äquivalenten reduziert wurde Enzym Malatdehydrogenase(Abb. 10.11) werden auf zytosolisches Oxalacetat übertragen. Als Ergebnis wird Malat gebildet, das mit Hilfe eines Systems transportiert wird Dicarbonsäuren, geht durch das Innere Membran Mitochondrien in die Matrix. Dabei wird Malat zu Oxalacetat oxidiert und Matrix-NAD + zu NADH + H + reduziert, das nun sein abgeben kann Elektronen in Atmungskette Enzyme, auf der Innenseite lokalisiert Membran Mitochondrien. Das entstehende Oxalacetat wiederum wird in Gegenwart von Glutamat u Enzym ASAT tritt ein Reaktion Transaminierung. Das entstehende Aspartat und α-Ketoglutarat können mit Hilfe spezieller Transportsysteme passieren Membran Mitochondrien.

Durch den Transport im Zytosol wird das Oxalacetat regeneriert, was den nächsten Zyklus auslöst. In der Regel ist der Vorgang leicht reversibel Reaktionen, erfolgt ohne Energieverbrauch, seine „Antriebskraft“ ist eine Konstante Wiederherstellung NAD+ im Cytosol durch Glycerinaldehyd-3-phosphat, das währenddessen gebildet wird Katabolismus Glucose.

Wenn also der Malat-Aspartat-Mechanismus funktioniert, dann als Ergebnis des Ganzen Oxidation ein Moleküle Glucose kann nicht 36, sondern 38 bilden Moleküle ATP(Tabelle 10.1).

Im Tisch. 10.1 gegeben sind Reaktionen, bei der während der Bildung hochenergetischer Phosphatbindungen auftritt Katabolismus Glucose, was die Effizienz des Prozesses unter aeroben und anaeroben Bedingungen anzeigt

Bildungsministerium der Russischen Föderation

Samara Staatliche Technische Universität

Institut für Organische Chemie

Zusammenfassung zum Thema:

"DER ZYKLUS DER TRIKABOXSÄUREN (KREBS-ZYKLUS)"

Vom Schüler ausgefüllt: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Geprüft.

Die Prozesse der anaeroben Gärung dienten in jenen Tagen, als es in der Erdatmosphäre keinen Sauerstoff gab, als Hauptenergiequelle für alle Lebewesen. Sein Erscheinen eröffnete grundlegend neue Möglichkeiten der Energiegewinnung. Sauerstoff ist ein gutes Oxidationsmittel, und bei der Oxidation organischer Substanzen wird zehnmal mehr Energie freigesetzt als bei der Fermentation. So werden bei der Oxidation von Glucose C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + 6CO 2 686 kcal pro mol freigesetzt, während bei der Reaktion der Milchsäuregärung nur 47 kcal pro mol freigesetzt werden.

Natürlich begannen die Zellen, die sich bietenden Möglichkeiten zu nutzen. Die ATP-Synthese unter aeroben Bedingungen ist viel effizienter als die anaerobe Synthese: Wenn bei der Verwertung von 1 Glucosemolekül während der Fermentation 2 ATP-Moleküle gebildet werden, dann bei der oxidativen Phosphorylierung - etwa 30 (nach alten Daten - 38). Wir werden in Lektion 12 mehr über die Energiebilanz sprechen.

Verschiedene organische Substanzen unterliegen oxidativen Umwandlungen - Zwischenprodukte des Stoffwechsels von Aminosäuren, Zuckern, Fettsäuren usw. Es wäre unlogisch, für jede von ihnen einen eigenen Stoffwechselweg zu schaffen. Es ist viel bequemer, alle diese Substanzen zuerst mit einem einheitlichen Oxidationsmittel zu oxidieren und dann die resultierende reduzierte Form eines solchen "universellen Oxidationsmittels" mit Sauerstoff zu oxidieren. Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid, NAD, wird als dieses universelle Redox-Zwischenprodukt in der Zelle verwendet; wir haben bereits in Lektion 10 über diese Verbindung gesprochen. Wie in Lektion 10 angedeutet, kann diese Substanz in zwei Formen existieren: oxidiertes NAD + und reduziertes NAD∙H. Die Umwandlung der ersten Form in die zweite erfordert die Zufuhr von zwei Elektronen und einem H + -Ion.

System spielt die Rolle eines Redox-Shuttles, das Elektronen von verschiedenen organischen Substanzen auf Sauerstoff überträgt: In der ersten Stufe nimmt NAD + Elektronen von organischen Substanzen auf und oxidiert sie schließlich zu CO 2 und H 2 O (natürlich nicht in einer Stufe, aber durch zahlreiche Zwischenverbindungen); in der zweiten Stufe oxidiert Sauerstoff das in der ersten Stufe gebildete NAD∙H und führt es wieder in den oxidierten Zustand zurück.

In der allgemeinsten Form kann die Menge der Zersetzungsreaktionen verschiedener Substanzen unter aeroben Bedingungen (dh in Gegenwart von Sauerstoff) wie folgt dargestellt werden:

1)	organische Verbindungen +
2)

Die Reaktionen der ersten Stufe finden entweder im Cytoplasma oder in den Mitochondrien statt, während die Reaktionen der zweiten Stufe nur in den Mitochondrien stattfinden. In dieser Lektion werden wir nur die Reaktionen der ersten Gruppe betrachten, die Reaktionen der zweiten Gruppe werden in der 12. Lektion untersucht.

Es gibt ein weiteres Coenzym in der Zelle – FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) – das ebenfalls als Redox-Shuttle dient, aber in weniger Reaktionen als NAD verwendet wird; es wird aus Vitamin B 2 - Riboflavin synthetisiert.

Betrachten wir spezifische Stoffwechselwege – die oxidative Umwandlung von Glukose und Fettsäuren. Die aerobe Glykolyse beginnt mit denselben Reaktionen wie die bereits betrachtete anaerobe Glykolyse (siehe Lektion 10). Die letzten Phasen des Prozesses werden jedoch anders verlaufen. Bei der anaeroben Glykolyse stand die Zelle vor einem Problem: Was tun mit dem reduzierten NAD∙H, das bei der Glycerinaldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase-Reaktion entsteht? Wenn es nicht zu NAD + zurückoxidiert wird, stoppt der Prozess schnell, daher diente bei der anaeroben Glykolyse die letzte Reaktion - Laktatdehydrogenase - nur dazu, dieses Coenzym in seine ursprüngliche Form zurückzubringen. Unter aeroben Bedingungen gibt es kein solches Problem. Im Gegensatz dazu dient NAD∙H im Sauerstoffstoffwechsel als wertvollste Energiequelle – ein spezielles Trägersystem transportiert es aus dem Cytosol zu den Mitochondrien, wo es oxidiert und aufgrund dieser Energie ATP synthetisiert wird.

Wenn die Glykolyse unter aeroben Bedingungen stattfindet, wird Brenztraubensäure nicht reduziert, sondern zu den Mitochondrien transportiert und oxidiert. Zunächst verwandelt es sich in einen Essigsäurerest, Acetyl, der kovalent an ein spezielles Coenzym gebunden ist – das sogenannte Coenzym A.

Diese irreversible Reaktion wird durch das mitochondriale Enzym Pyruvat-Dehydrogenase durchgeführt, das Brenztraubensäure unter Freisetzung von Kohlendioxid zu Acetyl-Coenzym A oxidiert. Dieses Enzym enthält mehrere Coenzyme, die für seine Arbeit notwendig sind: Thiaminpyrophosphat (gebildet aus Vitamin B 1 - Thiamin), Liponsäure (wird manchmal als gesundheitsförderndes Nahrungsergänzungsmittel verwendet) und FAD (wir haben bereits oben darüber geschrieben). Es ist ein sehr komplexes Protein, bestehend aus vielen Untereinheiten, sein Molekulargewicht beträgt mehrere Millionen Dalton.

Coenzym A, an das ein Acetylrest gebunden ist, wird aus Pantothensäure synthetisiert, die ebenfalls ein Vitamin ist (Vitamin B 5). Acetyl-Coenzym A ist ein Makroerg, das so energiereich ist wie ATP (siehe Lektion 9).

Pyruvatdehydrogenase spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des aeroben Glukoseabbaus. Dieses Enzym wird durch NAD∙H und Acetyl-CoA, seine Endprodukte, in einer negativen Rückkopplungsart gehemmt. Die Regulation erfolgt über einen komplexen Mechanismus, der sowohl Allosterie als auch kovalente Modifikation dieses Proteins umfasst. Auch dieses Enzym wird durch Fettsäuren gehemmt. Fettsäuren sind eine kalorienreichere Energiequelle und außerdem weniger wertvoll für die Durchführung synthetischer Prozesse in der Zelle, daher in Gegenwart von sowohl Glukose (immerhin wird daraus Pyruvat gebildet) als auch Fettsäuren ratsam, Fettsäuren zuerst zu oxidieren.

Dann wird Acetyl-Coenzym A in einem als Krebs-Zyklus bezeichneten Prozess zu CO 2 und H 2 O oxidiert (zu Ehren von G. Krebs, der ihn erstmals 1937 beschrieb).

Die Hauptaufgabe des Krebszyklus im Energiestoffwechsel der Zelle besteht darin, reduzierte Coenzyme NAD∙H und FAD∙H 2 zu erhalten, die dann durch Sauerstoff oxidiert werden, um aus ADP und Phosphat ATP zu synthetisieren (wir werden diesen Prozess in der Lektion betrachten 12). Die Wiederherstellung von Coenzymen wird durch vollständige Oxidation des Essigsäurerests zu CO 2 und H 2 O erreicht.

Der Zyklus beginnt mit der Übertragung des Essigsäurerests von Acetyl-CoA auf Oxalessigsäure (in neutraler Umgebung ist dies das Oxalacetat-Ion), wodurch Citronensäure (genauer das Citration) gebildet wird, und Coenzym A wird freigesetzt. Diese Reaktion wird durch das Enzym Citratsynthase katalysiert und ist irreversibel.

Die in diesem Stadium beteiligten organischen Säuren haben drei Carboxylgruppen, manchmal wird der gesamte Zyklus als „Tricarbonsäurezyklus“ bezeichnet, aber dieser Name ist unglücklich – bereits im nächsten Schritt geht eine Carboxylgruppe verloren. Daher wird der Zyklus oft als "Tricarbonsäure- und Dicarbonsäurezyklus" bezeichnet.

In beiden Fällen wird Kohlendioxid freigesetzt, das Oxidationsmittel NAD + zu NAD ∙ H reduziert und der verkürzte Säurerest während der Reaktion an Coenzym A addiert A. Die α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Reaktion ist ebenso irreversibel wie die Pyruvat-Dehydrogenase Reaktion, und das sie katalysierende Enzym enthält die gleichen Coenzyme.

Das Reaktionsprodukt Succinyl-Coenzym A ist genauso energiereich wie Acetyl-Coenzym A. Es wäre töricht, diese Energie in Wärme umzuwandeln, und die Zelle lässt eine solche Verschwendung nicht zu. Succinyl-CoA wird nicht einfach zu Bernsteinsäure (genauer Succinat-Ion) und Coenzym A hydrolysiert, während dieser Reaktion wird GTP aus GDP und Phosphat synthetisiert, und GTP ist so makroergisch wie ATP.

Bernsteinsäure unterliegt einer weiteren Oxidation. Sein Oxidationsmittel ist jedoch nicht das übliche NAD+, sondern ein anderes Coenzym – FAD. Die Natur benutzte dieses spezielle Coenzym überhaupt nicht, um das Leben von Studenten und Schulkindern zu vergiften, die den Krebszyklus studieren. Tatsache ist, dass in Bernsteinsäure eine sehr inerte Gruppe -CH 2 -CH 2 - der Oxidation unterzogen wird. Denken Sie an den Verlauf der organischen Chemie - Alkane sind im Allgemeinen im Vergleich zu Alkoholen und Aldehyden leicht reaktiv, es ist viel schwieriger, sie zu oxidieren. Auch hier ist die Zelle gezwungen, ein stärkeres Flavin-Oxidationsmittel zu verwenden, und nicht das übliche Nicotinamid. Gleichzeitig wird aus Bernsteinsäure Fumarsäure, die Reaktion wird durch das Enzym Succinat-Dehydrogenase beschleunigt.

Die letzte Reaktion des Zyklus ist die Oxidation von Äpfelsäure zu Oxalessigsäure, das bekannte NAD+ dient als Oxidationsmittel, und die Reaktion wird durch das Enzym Malatdehydrogenase katalysiert.

Das resultierende NAD∙H und FAD∙H 2 werden dann in Mitochondrien oxidiert und liefern Energie für die ATP-Synthese. Der Krebszyklus produziert auch 1 Molekül GTP, eine energiereiche Verbindung, die in der Lage ist, einen Phosphatrest auf ADP zu übertragen und ATP zu bilden. Das Oxalessigsäure-Molekül verlässt den Kreislauf unverändert – es dient als Katalysator für die Oxidation von Acetyl-Coenzym A und kehrt am Ende jeder Kreislaufrunde selbst in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Die Enzyme des Krebszyklus befinden sich in der mitochondrialen Matrix (mit Ausnahme der Succinatdehydrogenase befindet sie sich auf der inneren mitochondrialen Membran).

Im Krebszyklus werden mehrere Enzyme gleichzeitig reguliert. Die Isocitrat-Dehydrogenase wird durch NAD∙H, das Endprodukt des Zyklus, gehemmt und durch ADP, eine Substanz, die während des Energieverbrauchs gebildet wird, aktiviert. Auch die Reversibilität der Malat-Dehydrogenase-Reaktion spielt eine wichtige Rolle bei der Zyklusregulation. Bei hohen NAD∙H-Konzentrationen verläuft diese Reaktion von rechts nach links in Richtung Malatbildung. Als Ergebnis fällt die Konzentration an Oxalacetat und die Geschwindigkeit der Citratsynthase-Reaktion nimmt ab. Das dabei entstehende Malat kann in anderen Stoffwechselprozessen verwendet werden. Auch die Citratsynthase wird durch ATP allosterisch gehemmt. Auch die Aktivität der α-Ketoglutarat-Dehydrogenase wird reguliert.

Der Krebszyklus ist nicht nur an der oxidativen Umwandlung von Glukose, sondern auch von Fettsäuren und Aminosäuren beteiligt. Nach dem Durchdringen der äußeren Membran werden zunächst im Zytoplasma Fettsäuren durch die Zugabe von Coenzym A aktiviert, während zwei makroerge Bindungen von ATP verbraucht werden:

R–COOH + HS–KoA + ATP = R–CO–S–KoA + AMP + P–P.

Pyrophosphat wird sofort durch das Enzym Pyrophosphatase gespalten, wodurch sich das Reaktionsgleichgewicht nach rechts verschiebt.

Acyl-Coenzym A wird dann in die Mitochondrien übertragen.

In diesen Organellen arbeitet ein enzymatisches System der sogenannten β-Oxidation von Fettsäuren. Der Prozess der β-Oxidation verläuft in Stufen. Auf jeder Stufe wird ein Zwei-Kohlenstoff-Fragment in Form von Acetyl-Coenzym A von der Fettsäure abgespalten, und NAD + wird zu NAD ∙ H und FAD zu FAD ∙ H 2 reduziert.

Während der ersten Reaktion wird die -CH 2 -CH 2 -Gruppe, die sich in der Nähe des Carbonylkohlenstoffatoms befindet, oxidiert. Wie bei der Succinat-Oxidation im Krebs-Zyklus dient FAD als Oxidationsmittel. Dann (die zweite Reaktion) wird die Doppelbindung der resultierenden ungesättigten Verbindung hydratisiert, während das dritte Kohlenstoffatom hydroxyliert wird – eine an Coenzym A gebundene β-Hydroxysäure wird gebildet. Während der dritten Reaktion wird diese Alkoholgruppe zu einem Keto oxidiert Gruppe wird NAD + als Oxidationsmittel verwendet. Schließlich reagiert ein weiteres Molekül Coenzym A mit dem entstandenen β-Ketoacyl-Coenzym A. Dabei wird Acetyl-Coenzym A abgespalten und Acyl-CoA um zwei Kohlenstoffatome verkürzt. Nun setzt sich der Kreisprozess im zweiten Durchgang fort, der Fettsäurerest wird um ein weiteres Acetyl-CoA verkürzt, und so weiter, bis die Fettsäure vollständig gespalten ist. Von den vier Reaktionen der β-Oxidation ist nur die erste irreversibel, die übrigen sind reversibel, ihr Durchgang von links nach rechts wird durch die konstante Ausgabe von Endprodukten sichergestellt.

Insgesamt verläuft die β-Oxidation von Palmitoyl-Coenzym A nach der Gleichung:

Acetyl-CoA tritt dann in den Krebszyklus ein. NAD∙H und FAD∙H 2 werden in Mitochondrien oxidiert und liefern Energie für die ATP-Synthese.

Der Aminosäurekatabolismus schreitet auch durch den Krebszyklus fort. Unterschiedliche Aminosäuren gelangen über unterschiedliche Stoffwechselwege in den Kreislauf, deren Betrachtung für diesen Kurs zu kompliziert ist.

Der Krebszyklus wird von der Zelle nicht nur für den Energiebedarf verwendet, sondern auch für die Synthese einer Reihe von Substanzen, die sie benötigt. Es ist der zentrale Stoffwechselweg sowohl in den katabolen als auch in den anabolen Prozessen der Zelle.

Hans Krebs selbst schlug zunächst theoretisch vor, dass die Umwandlungen von Di- und Tricarbonsäuren zyklisch ablaufen, und führte dann eine Reihe von Experimenten durch, in denen er die gegenseitigen Umwandlungen dieser Säuren und ihre Fähigkeit zur Stimulierung der aeroben Glykolyse zeigte. Starke Beweise dafür, dass dieser Stoffwechselweg auf diese Weise und nicht auf andere Weise abläuft, wurden jedoch unter Verwendung von Experimenten mit Isotopenmarkierung erhalten.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein gewöhnliches natürliches Isotop durch ein radioaktives in einem bestimmten Zwischenmetaboliten des Krebszyklus ersetzt. Nun trägt diese Substanz gewissermaßen ein radioaktives Etikett, das es ermöglicht, ihr weiteres Schicksal nachzuvollziehen. Eine solche markierte Verbindung kann dem Zellextrakt hinzugefügt werden und nach einer Weile sehen, was daraus wird. Dazu können Sie kleine Moleküle von Makromolekülen trennen (z. B. durch Fällung der letzteren) und deren Mischung mit einer chromatographischen Methode trennen (siehe Lektion 8). Dann bleibt nur noch festzustellen, welche Stoffe Radioaktivität enthalten. Fügt man dem Extrakt beispielsweise radioaktiv markierte Zitronensäure hinzu, findet man die Markierung sehr bald in cis-Aconit- und Isocitronensäure und nach einiger Zeit in α-Ketoglutarsäure. Wird markierte α-Ketoglutarsäure zugesetzt, so geht die Markierung zunächst in Succinyl-Coenzym A und Bernsteinsäure, dann in Fumarsäure über. Durch die Zugabe verschiedener radioaktiv markierter Substanzen und die Bestimmung, wohin die radioaktive Markierung gegangen ist, ist es also möglich, die Reaktionsabfolge auf jeder Stufe des Stoffwechselwegs herauszufinden.

Die Radioaktivität kann auf verschiedene Weise bestimmt werden. Am einfachsten ist es, eine fotografische Emulsion zu beleuchten, denn die Radioaktivität selbst wurde von A. Becquerel gerade wegen der Fähigkeit radioaktiver Strahlung entdeckt, eine fotografische Platte zu beleuchten. Wenn wir beispielsweise ein Stoffgemisch dünnschichtchromatographisch aufgetrennt haben und wissen, wo sich der Fleck eines bestimmten Stoffes befindet, dann können wir unserem Chromatogramm einfach eine Fotoplatte beifügen. Dann wird der Bereich der Fotoplatte beleuchtet, der mit dem radioaktiven Fleck in Kontakt war. Es bleibt nur zu sehen, welche Substanzen die Fotoemulsion in der Nähe der Flecken aufleuchtete, und man kann sofort sagen, dass die radioaktive Markierung in diese Substanzen übergegangen ist.

Diese Methode wird aufgerufen Autoradiographie . Mit seiner Hilfe lassen sich nicht nur kleine, sondern auch große Moleküle untersuchen – zum Beispiel durch Zugabe von radioaktiv markiertem Uridin zu einer lebenden Zelle. Wie wir in Lektion 7 gesagt haben, sind Uridinnukleotide Teil der RNA, also wird dieses Makromolekül bald radioaktiv markiert werden. Nun ist es möglich, den Ort und den Transport von RNA in der Zelle zu verfolgen. Dazu müssen Sie die Zellen fixieren, damit die Makromoleküle ausfallen und bei weiteren Verfahren nicht wegschwimmen, sie mit Fotoemulsion füllen und nach einer Weile durch das Mikroskop schauen, wo die beleuchteten Bereiche erscheinen.

Die Autoradiographie ermöglicht es, das Schicksal von Molekülen in einer Zelle direkt zu beobachten. Das Verfahren hat jedoch auch einen Nachteil – es liefert nur ein qualitatives Merkmal des Vorhandenseins einer radioaktiven Markierung und erlaubt nicht, es quantitativ zu messen. Für genaue quantitative Messungen wird eine andere Methode verwendet. Von radioaktiven Isotopen emittierte β-Teilchen verursachen das Leuchten spezieller Substanzen - Szintillatoren. Die Intensität dieses Leuchtens kann mit einem speziellen Gerät - einem Szintillationszähler - genau gemessen werden. Indem wir das Leuchten genau messen, können wir die Menge an radioaktivem Isotop genau bestimmen. Die Verwendung eines Szintillationszählers misst jedoch nur die Gesamtmenge an radioaktivem Isotop in der Probe. Wenn wir eine Zellsuspension mit einer Szintillatorlösung fluten, können wir die Gesamtmenge einer radioaktiven Verbindung bestimmen, aber nicht ihre Verteilung auf Organellen. Dazu müssen wir einzelne Zellorganellen isolieren und die Radioaktivität in ihnen messen.

Üblicherweise werden in der biochemischen Forschung solche Isotope wie Tritium 3 H, Kohlenstoff 14 C, Phosphor 32 P und Schwefel 35 S verwendet.

Der Großteil der chemischen Energie des Kohlenstoffs wird unter aeroben Bedingungen unter Beteiligung von Sauerstoff freigesetzt. Der Krebszyklus wird auch Zitronensäurezyklus oder Zellatmung genannt. Viele Wissenschaftler waren an der Entschlüsselung der einzelnen Reaktionen dieses Prozesses beteiligt: ​​A. Szent-Gyorgyi, A. Lehninger, X. Krebs, nach dem der Zyklus benannt ist, S. E. Severin und andere.

Es besteht eine enge Korrelation zwischen anaerober und aerober Verdauung von Kohlenhydraten. Zunächst wird es in Gegenwart von Brenztraubensäure exprimiert, die den anaeroben Abbau von Kohlenhydraten vervollständigt und die Zellatmung (den Krebszyklus) einleitet. Beide Phasen werden durch dieselben Enzyme katalysiert. Während der Phosphorylierung wird chemische Energie freigesetzt und in Form von ATP-Makroergen reserviert. Die gleichen Coenzyme (NAD, NADP) und Kationen nehmen an chemischen Reaktionen teil. Die Unterschiede sind folgende: Wenn die anaerobe Verdauung von Kohlenhydraten überwiegend im Hyaloplasma lokalisiert ist, dann finden die Reaktionen der Zellatmung hauptsächlich in den Mitochondrien statt.

Unter bestimmten Bedingungen wird ein Antagonismus zwischen den beiden Phasen beobachtet. In Gegenwart von Sauerstoff nimmt die Glykolyse also stark ab (Pasteur-Effekt). Glykolyseprodukte können den aeroben Stoffwechsel von Kohlenhydraten hemmen (Crabtree-Effekt).

Der Krebszyklus hat eine Reihe chemischer Reaktionen, wodurch die Abbauprodukte von Kohlenhydraten zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden und chemische Energie in makroergen Verbindungen angesammelt wird. Während der Bildung eines "Trägers" - Oxalessigsäure (SOC). Anschließend erfolgt die Kondensation mit dem "Träger" des aktivierten Essigsäurerestes. Es gibt Tricarbonsäure - Zitronensäure. Bei chemischen Reaktionen findet ein „Umschlag“ des Essigsäurerestes im Kreislauf statt. Aus jedem Molekül Brenztraubensäure werden achtzehn Moleküle Adenosintriphosphat gebildet. Am Ende des Zyklus wird ein „Träger“ freigesetzt, der mit neuen Molekülen des aktivierten Essigsäurerests reagiert.

Krebszyklus: Reaktionen

Ist das Endprodukt der anaeroben Kohlenhydratverdauung Milchsäure, so wird diese unter dem Einfluss der Lactatdehydrogenase zu Brenztraubensäure oxidiert. Ein Teil der Brenztraubensäuremoleküle wird für die Synthese des "Trägers" von BJC unter dem Einfluss des Pyruvat-Carboxylase-Enzyms und in Gegenwart von Mg2 + -Ionen verwendet. Ein Teil der Brenztraubensäuremoleküle ist die Quelle für die Bildung von "aktivem Acetat" - Acetylcoenzym A (Acetyl-CoA). Die Reaktion wird unter dem Einfluss von Pyruvatdehydrogenase durchgeführt. Acetyl-CoA enthält, das etwa 5-7% der Energie ansammelt. Die Hauptmasse der chemischen Energie entsteht durch die Oxidation von "aktivem Acetat".

Unter dem Einfluss der Citratsynthetase beginnt der Krebszyklus selbst zu funktionieren, was zur Bildung von Citratsäure führt. Diese Säure dehydriert unter dem Einfluss der Aconitathydratase und verwandelt sich in cis-Aconitsäure, die nach Zugabe eines Wassermoleküls isozitronisch wird. Zwischen den drei Tricarbonsäuren stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein.

Isocitronensäure wird zu Oxalbernsteinsäure oxidiert, die decarboxyliert und in Alpha-Ketoglutarsäure umgewandelt wird. Die Reaktion wird durch das Enzym Isocitrat-Dehydrogenase katalysiert. Alpha-Ketoglutarsäure wird unter dem Einfluss des Enzyms 2-Oxo-(alpha-Keto)-Glutarat-Dehydrogenase decarboxyliert, was zur Bildung von Succinyl-CoA führt, das eine makroerge Bindung enthält.

In der nächsten Stufe überträgt Succinyl-CoA unter der Wirkung des Enzyms Succinyl-CoA-Synthetase die makroerge Bindung auf GDP (Guanosindiphosphatsäure). GTP (Guanosintriphosphatsäure) ergibt unter dem Einfluss des Enzyms GTP-Adenylatkinase eine makroerge Bindung zu AMP (Adenosinmonophosphatsäure). Krebszyklus: Formeln - GTP + AMP - BIP + ADP.

Unter dem Einfluss des Enzyms Succinat-Dehydrogenase (SDH) wird es zu Fumarsäure oxidiert. Das Coenzym von SDH ist Flavin-Adenin-Dinukleotid. Fumarat wird unter dem Einfluss des Enzyms Fumarathydratase in Äpfelsäure umgewandelt, die wiederum oxidiert wird und BOC bildet. In Anwesenheit von Acetyl-CoA im Reaktionssystem wird BFA wieder in den Tricarbonsäurezyklus eingeschlossen.

Aus einem Glukosemolekül werden also bis zu 38 ATP-Moleküle gebildet (zwei - aufgrund anaerober Glykolyse, sechs - infolge der Oxidation von zwei NAD H + H + -Molekülen, die während der glykolytischen Oxidation entstanden sind, und 30 - aufgrund von TKA). Der Wirkungsgrad des CTC beträgt 0,5. Der Rest der Energie wird als Wärme abgeführt. In der TCA werden 16-33% der Milchsäure oxidiert, der Rest seiner Masse wird für die Glykogen-Resynthese verwendet.

Der Tricarbonsäurezyklus ist auch als Krebszyklus bekannt, da die Existenz eines solchen Zyklus 1937 von Hans Krebs vorgeschlagen wurde.
Dafür erhielt er 16 Jahre später den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Entdeckung ist also sehr bedeutsam. Was bedeutet dieser Zyklus und warum ist er so wichtig?

Was auch immer man sagen mag, man muss immer noch ziemlich weit anfangen. Wenn Sie sich vorgenommen haben, diesen Artikel zu lesen, wissen Sie zumindest vom Hörensagen, dass die Hauptenergiequelle für Zellen Glukose ist. Es ist ständig in nahezu unveränderter Konzentration im Blut vorhanden – dafür gibt es spezielle Mechanismen, die Glukose speichern oder freisetzen.

In jeder Zelle befinden sich Mitochondrien – getrennte Organellen („Organe“ der Zelle), die Glukose verarbeiten, um eine intrazelluläre Energiequelle – ATP – zu erhalten. ATP (Adenosintriphosphorsäure) ist ein vielseitiger und sehr praktischer Energielieferant: Es wird direkt in Proteine ​​eingebaut und versorgt diese mit Energie. Das einfachste Beispiel ist das Protein Myosin, dank dessen sich Muskeln zusammenziehen können.

Glukose kann nicht in ATP umgewandelt werden, obwohl sie viel Energie enthält. Wie kann man diese Energie extrahieren und in die richtige Richtung lenken, ohne auf (nach zellulären Maßstäben) barbarische Mittel wie das Verbrennen zurückzugreifen? Es ist notwendig, Workarounds zu verwenden, da Enzyme (Proteinkatalysatoren) einige Reaktionen viel schneller und effizienter ablaufen lassen.

Der erste Schritt ist die Umwandlung eines Glucosemoleküls in zwei Moleküle Pyruvat (Brenztraubensäure) oder Lactat (Milchsäure). Dabei wird ein kleiner Teil (ca. 5%) der im Glukosemolekül gespeicherten Energie freigesetzt. Laktat entsteht durch anaerobe Oxidation – also unter Ausschluss von Sauerstoff. Es gibt auch eine Möglichkeit, Glucose unter anaeroben Bedingungen in zwei Moleküle Ethanol und Kohlendioxid umzuwandeln. Dies wird als Fermentation bezeichnet, und wir werden diese Methode nicht berücksichtigen.


... Genauso wie wir den Mechanismus der Glykolyse selbst, dh den Abbau von Glukose zu Pyruvat, nicht im Detail betrachten werden. Denn, um Leinger zu zitieren: „Die Umwandlung von Glukose in Pyruvat wird durch zehn hintereinander wirkende Enzyme katalysiert.“ Wer möchte, kann ein Lehrbuch der Biochemie öffnen und sich ausführlich mit allen Phasen des Prozesses vertraut machen - es wurde sehr gut studiert.

Es scheint, dass der Weg von Pyruvat zu Kohlendioxid ziemlich einfach sein sollte. Es stellte sich jedoch heraus, dass dies durch einen neunstufigen Prozess erfolgt, der als Tricarbonsäurezyklus bezeichnet wird. Dieser scheinbare Widerspruch zum Ökonomieprinzip (geht es nicht einfacher?) liegt unter anderem daran, dass der Kreislauf mehrere Stoffwechselwege verbindet: Die im Kreislauf gebildeten Stoffe sind Vorläufer anderer Moleküle, die nicht mehr mit der Atmung in Verbindung stehen ( zum Beispiel Aminosäuren) und andere zu entsorgende Verbindungen gelangen in den Kreislauf und werden entweder energetisch „verbrannt“ oder zu knappen Stoffen recycelt.

Der erste Schritt, der traditionell in Bezug auf den Krebszyklus betrachtet wird, ist die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu einem Acetylrest (Acetyl-CoA). CoA ist, falls es jemand nicht weiß, Coenzym A, das in seiner Zusammensetzung eine Thiolgruppe hat, an der es einen Acetylrest tragen kann.


Der Abbau von Fetten führt auch zu Acetylen, die ebenfalls in den Krebszyklus eintreten. (Sie werden ähnlich synthetisiert - aus Acetyl-CoA, was die Tatsache erklärt, dass in Fetten fast immer nur Säuren mit einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomen vorhanden sind).

Acetyl-CoA kondensiert mit Oxalacetat zu Citrat. Dabei werden Coenzym A und ein Wassermolekül freigesetzt. Dieses Stadium ist irreversibel.

Citrat wird zu cis-Aconitat, der zweiten Tricarbonsäure im Zyklus, dehydriert.

Cis-Aconitat bindet ein Wassermolekül zurück und verwandelt sich bereits in Isocitronensäure. Diese und die vorherigen Stufen sind reversibel. (Enzyme katalysieren sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsreaktionen – wissen Sie, oder?)

Isocitronensäure wird (irreversibel) decarboxyliert und gleichzeitig zu Ketoglutarsäure oxidiert. Gleichzeitig verwandelt sich NAD + bei der Erholung in NADH.

Der nächste Schritt ist die oxidative Decarboxylierung. In diesem Fall wird jedoch kein Succinat gebildet, sondern Succinyl-CoA, das im nächsten Schritt hydrolysiert wird und die freigesetzte Energie zur ATP-Synthese leitet.

Dadurch entsteht ein weiteres NADH-Molekül und ein FADH2-Molekül (ein anderes Coenzym als NAD, das jedoch auch oxidiert und reduziert werden kann, Energie speichert und freisetzt).

Es stellt sich heraus, dass Oxalacetat als Katalysator wirkt – es sammelt sich nicht an und wird dabei nicht verbraucht. So ist es – die Konzentration von Oxalacetat in den Mitochondrien wird ziemlich niedrig gehalten. Aber wie kann man die Anhäufung anderer Produkte vermeiden, wie alle acht Phasen des Kreislaufs koordinieren?

Wie sich herausstellte, gibt es dafür spezielle Mechanismen - eine Art negatives Feedback. Sobald die Konzentration eines bestimmten Produkts über die Norm steigt, blockiert dies die Arbeit des für seine Synthese verantwortlichen Enzyms. Und bei reversiblen Reaktionen ist es noch einfacher: Wenn die Konzentration des Produkts überschritten wird, beginnt die Reaktion einfach in die entgegengesetzte Richtung zu laufen.

Und ein paar kleine Bemerkungen

Jeder weiß, dass der Körper, um richtig zu funktionieren, eine regelmäßige Zufuhr einer Reihe von Nährstoffen benötigt, die für einen gesunden Stoffwechsel und dementsprechend das Gleichgewicht der Energieerzeugungs- und -verbrauchsprozesse benötigt werden. Wie Sie wissen, findet der Prozess der Energieerzeugung in den Mitochondrien statt, die dank dieser Eigenschaft die Energiezentren der Zellen genannt werden. Und die Abfolge chemischer Reaktionen, die es Ihnen ermöglichen, Energie für die Arbeit jeder Körperzelle zu gewinnen, wird als Krebszyklus bezeichnet.

Der Krebszyklus - Wunder, die in den Mitochondrien geschehen

Die durch den Krebszyklus (auch TCA - Zyklus der Tricarbonsäuren) erhaltene Energie wird den Bedürfnissen einzelner Zellen zugeführt, die wiederum verschiedene Gewebe und dementsprechend Organe und Systeme unseres Körpers bilden. Da der Körper ohne Energie einfach nicht existieren kann, arbeiten die Mitochondrien ständig daran, die Zellen kontinuierlich mit der benötigten Energie zu versorgen.

Adenosintriphosphat (ATP) - diese Verbindung ist eine universelle Energiequelle, die für den Ablauf aller biochemischen Prozesse in unserem Körper notwendig ist.

TCA ist der zentrale Stoffwechselweg, wodurch die Oxidation von Metaboliten abgeschlossen wird:

• Fettsäuren;
• Aminosäuren;
• Monosaccharide.

Im Prozess des aeroben Zerfalls werden diese Biomoleküle in kleinere Moleküle zerlegt, die für Energie oder die Synthese neuer Moleküle verwendet werden.

Der Tricarbonsäurezyklus besteht aus 8 Stufen, d.h. Reaktionen:

1. Bildung von Zitronensäure:

2. Bildung von Isocitronensäure:

3. Dehydrierung und direkte Decarboxylierung von Isocitronensäure.

4. Oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarsäure

5. Substratphosphorylierung

6. Dehydrierung von Bernsteinsäure durch Succinat-Dehydrogenase

7. Bildung von Apfelsäure durch das Enzym Fumarase

8. Bildung von Oxalacetat

Somit gilt nach Abschluss der Reaktionen, die den Krebs-Zyklus bilden:

• ein Molekül Acetyl-CoA (entstanden durch den Abbau von Glukose) wird zu zwei Molekülen Kohlendioxid oxidiert;
• drei NAD-Moleküle werden zu NADH reduziert;
• ein FAD-Molekül wird zu FADH 2 reduziert;
• ein Molekül GTP (äquivalent zu ATP) wird produziert.

NADH- und FADH 2 -Moleküle fungieren als Elektronenüberträger und werden zur Erzeugung von ATP im nächsten Schritt des Glukosestoffwechsels, der oxidativen Phosphorylierung, verwendet.

Funktionen des Krebszyklus:

• katabol (Oxidation von Acetylresten von Brennstoffmolekülen zu Endprodukten des Stoffwechsels);
• anabol (Substrate des Krebszyklus - die Grundlage für die Synthese von Molekülen, einschließlich Aminosäuren und Glukose);
• integrativ (CTK - eine Verbindung zwischen anabolen und katabolischen Reaktionen);
• Wasserstoffspender (Abgabe von 3 NADH.H + und 1 FADH 2 an die Atmungskette der Mitochondrien);
• Energie.

Der Mangel an Elementen, die für den normalen Verlauf des Krebszyklus notwendig sind, kann zu ernsthaften Problemen im Körper führen, die mit Energiemangel verbunden sind.

Aufgrund der metabolischen Flexibilität ist der Körper in der Lage, nicht nur Glukose als Energiequelle zu nutzen, sondern auch Fette, deren Abbau auch Moleküle ergibt, die Brenztraubensäure bilden (beteiligt am Krebszyklus). So liefert richtig fließendes CTC Energie und Bausteine ​​für die Bildung neuer Moleküle.