Ist der Krebszyklus aerob oder anaerob?
Der Hauptunterschied zwischen anaeroben und aeroben Bedingungen ist der Sauerstoffbedarf. Anaerobe Prozesse benötigen keinen Sauerstoff, während aerobe Prozesse Sauerstoff benötigen. Der Krebs-Zyklus ist jedoch nicht so einfach. Es ist ein Teil eines komplexen mehrstufigen Prozesses, der Zellatmung genannt wird. Obwohl die Verwendung von Sauerstoff nicht direkt am Krebs-Zyklus beteiligt ist, wird dies als aerober Prozess angesehen.
Tafel mit Periodensystem für Oxygen (Bild: michaklootwijk / iStock / Getty Images)Überblick über die aerobe Zellatmung
Aerobe Zellatmung tritt auf, wenn Zellen Nahrung aufnehmen, um Energie in Form von Adenintriphosphat oder ATP zu erzeugen. Der Katabolismus der Zuckerglukose markiert den Beginn der Zellatmung, da Energie aus seinen chemischen Bindungen freigesetzt wird. Der komplexe Prozess besteht aus mehreren voneinander abhängigen Komponenten wie der Glykolyse, dem Krebs-Zyklus und der Elektronentransportkette. Insgesamt benötigt das Verfahren 6 Moleküle Sauerstoff für jedes Glukosemolekül. Die chemische Formel lautet 6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + ATP-Energie.
Der Krebszyklus-Vorgänger: Glykolyse
Die Glykolyse findet im Zytoplasma der Zelle statt und muss dem Krebszyklus vorausgehen. Das Verfahren erfordert die Verwendung von zwei ATP-Molekülen. Da jedoch Glukose von einem Zuckermolekül mit sechs Kohlenstoffen in zwei Zuckermoleküle mit drei Kohlenstoffen zerlegt wird, entstehen vier ATP- und zwei NADH-Moleküle. Der Drei-Kohlenstoff-Zucker, bekannt als Pyruvat, und NADH werden in den Krebs-Zyklus gebracht, um unter aeroben Bedingungen mehr ATP zu erzeugen. Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, darf Pyruvat nicht in den Krebs-Zyklus eintreten und es wird weiter oxidiert, um Milchsäure herzustellen.
Krebs Zyklus
Der Krebszyklus tritt in den Mitochondrien auf, die auch als Krafthaus der Zelle bezeichnet werden. Nachdem Pyruvat aus dem Zytoplasma gelangt ist, wird jedes Molekül vollständig von einem Zucker mit drei Kohlenstoffatomen in ein Fragment mit zwei Kohlenstoffatomen gespalten. Das resultierende Molekül ist an ein Coenzym gebunden, das den Krebszyklus startet. Während sich das Zwei-Kohlenstoff-Fragment durch den Zyklus bewegt, hat es eine Nettoproduktion von vier Molekülen Kohlendioxid, sechs Molekülen NADH und zwei Molekülen ATP und FADH2.
Die Bedeutung der Elektronentransportkette
Wenn NADH zu NAD reduziert wird, akzeptiert die Elektronentransportkette die Elektronen aus den Molekülen. Wenn die Elektronen auf jeden Träger innerhalb der Elektronentransportkette übertragen werden, wird freie Energie freigesetzt und zur Bildung von ATP verwendet. Sauerstoff ist der endgültige Akzeptor von Elektronen in der Elektronentransportkette. Ohne Sauerstoff staut sich die Elektronentransportkette mit Elektronen. Folglich kann kein NAD hergestellt werden, wodurch die Glykolyse anstelle von Pyruvat, das ein notwendiger Bestandteil des Krebs-Zyklus ist, Milchsäure produziert. Daher ist der Krebs-Zyklus stark von Sauerstoff abhängig und hält ihn für einen aeroben Prozess.
