Krebs-ciklus (citromsavciklus) — definíció és működése a sejtlégzésben

Krebs-ciklus (citromsavciklus) magyarázata: működése a sejtlégzésben, szerepe az energia-termelésben, lépések és jelentőség a mitokondriumokban.

Szerző: Leandro Alegsa

13-01-2026 22:13

A Krebs-ciklus (Hans Krebsról elnevezve) a sejtlégzés része. Más elnevezései a citromsavciklus és a trikarbonsavciklus (TCA-ciklus).

A "Krebs-ciklus" egy kémiai reakciósorozat, amelyet minden aerob szervezet használ az energiaátalakítási folyamatok során. Számos biokémiai útvonal szempontjából fontos. Ez arra utal, hogy a sejtanyagcsere egyik legkorábban kialakult része volt.

A Krebs-ciklus a kapcsolódási reakció után következik, és biztosítja az elektrontranszportlánchoz szükséges hidrogént és elektronokat. Ez a mitokondriumokban zajlik.

A ciklus alapjai és kiinduló anyagai

Az acetil-KoA (acetil-koenzim A) a Krebs-ciklus bevezető molekulája: az acetilcsoport összeolvad az oxaloacetáttal, így keletkezik a citromsav (citrát). Az acetil-KoA általában a glikolízisből származó piruvátból a piruvát-dehidrogenáz komplex segítségével jön létre (ez a kapcsolódási reakció). Eukariótákban a ciklus lépései a mitokondriális mátrixban mennek végbe; prokariótákban ezek a reakciók a citoplazmában zajlanak.

Kémiai lépések (áttekintés)

A Krebs-ciklus nyolc fő enzimkatalizált lépésből áll; röviden:

Citrát-szintáz: acetil‑CoA + oxaloacetát → citrát.
Akonitáz: citrát → cis‑aconitát → izocitrát.
Izocitrát‑dehidrogenáz: izocitrát → α‑ketoglutarát + CO₂ + NADH.
α‑ketoglutarát‑dehidrogenáz komplex: α‑ketoglutarát → szukcinil‑CoA + CO₂ + NADH.
Szukcinil‑CoA‑szintetáz: szukcinil‑CoA → szukcinát + GTP (vagy ATP).
Szukcinát‑dehidrogenáz: szukcinát → fumárát + FADH₂. (Ez az enzim része az elektrontranszportláncnak is.)
Fumaráz: fumárát → malát.
Malát‑dehidrogenáz: malát → oxaloacetát + NADH.

Bevitel és kimenet: mit termel egy acetil‑CoA?

Egy acetil‑CoA molekula teljes oxidációja a Krebs-cikluson belül:

2 CO₂ (szén‑dioxid)
3 NADH
1 FADH₂
1 GTP (vagy ATP)

A keletkezett NADH és FADH₂ elektronokat szállít az elektrontranszportlánchoz, ahol oksidatív foszforiláció során ATP keletkezik. Oktatási becsléssel egy acetil‑CoA kb. 10 ATP-egyenérték előállításához járul hozzá (a modern számítások az elektrontranszport és a transzportveszteségek miatt ennél pontosíthatók: ~2,5 ATP/NADH és ~1,5 ATP/FADH₂ szabályokkal számolva kb. 9–10 ATP/acetil‑CoA).

Szabályozás és anyagcsere‑kapcsolatok

A Krebs-ciklus erősen szabályozott; több kulcsenzimet különösen érzékenyek a sejt energiaállapotára:

Citrát‑szintáz és izocitrát‑dehidrogenáz aktivitását ATP és NADH gátolja, míg ADP/AMP serkenti.
α‑ketoglutarát‑dehidrogenáz érzékeny NADH/ATP szintekre és különféle allosztérikus effektorokra; izmos szövetekben Ca²⁺ serkentő hatású (növeli az enzimaktivitást edzés során).

A ciklus amphibolic jellegű: egyszerre része a lebontó (katabolikus) folyamatoknak és alapanyagokat szolgáltat az építő (anabolikus) reakciókhoz. Több anaplerotikus reakció tölti fel a ciklus köztes termékeit (például piruvát‑karboxiláz által kialakított oxaloacetát), míg kataplerotikus reakciók ezekből prekurzorokat képeznek (amino‑savak, nukleotidok, hem szintézise stb.).

Fiziológiai és klinikai jelentőség

A Krebs-ciklus meghibásodása vagy az azt szabályozó folyamatok zavarai súlyos anyagcserezavarokhoz vezethetnek. Bizonyos enzimdefektusok öröklődő metabolikus betegségeket okoznak; mérgek és toxikus anyagok (például az arzén egyes formái) a ciklus néhány lépését blokkolhatják. A ráksejtek anyagcseréje is gyakran átalakul (Warburg‑effektus), ami a Krebs‑ciklus és a mitokondriális működés szerepét is érinti a daganatokban.

Összefoglalás

A Krebs‑ciklus a sejtek központi energiaátalakító útvonala: az acetil‑CoA teljes oxidációja révén biztosítja a redukált koenzimeket (NADH, FADH₂) az elektrontranszportlánchoz, illetve létfontosságú köztes termékeket nyújt bioszintetikus folyamatokhoz. Fontos, hogy bár a ciklus maga "ciklikus", a benne részt vevő metabolitok folyamatos cseréje és szabályozása a sejt igényeihez igazodik.

Összefoglaló

Az alábbi ábra azt mutatja, hogy a légzésnek ez a része egy folyamatosan ismétlődő ciklus, amely ATP-t termel és CO 2bocsát ki. Az ATP egy olyan molekula, amely kémiai formában hordozza az energiát, amelyet a sejt más folyamataiban felhasználhatunk. Összefoglalva:

Két molekula szén-dioxid szabadul fel.
Egy molekula GTP képződik
Három NAD+ molekula egyesül hidrogénnel (NAD+ → NADH)
Egy FAD molekula hidrogénnel egyesül (FAD → FADH₂ )

Mivel minden egyes glükózmolekulából két acetil-CoA molekula keletkezik, glükózmolekulánként két ciklusra van szükség. Ezért két ciklus végén a termékek a következők: két ATP, hat NADH, két FADH₂ két QH₂ (ubikinol) és négy CO₂ .