Le cycle de Krebs PDF

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Cycle de Krebs...

Description

I.

Le cycle de Krebs = cycle de l’acide citrique

On le retrouve dans les mitochondries en condition aérobies c’est à dire en présence d’oxygène. Le but est de faire de l’énergie. C’est la voie finale de la glycolyse donc des glucides, des acides aminés et des lipides. C’est une voie du catabolisme c’est à dire la dégradation, catabolisme oxydatif aérobie. Attention l’acétyl coA ne fait pas partit du cycle de Krebs. Les acides aminés et les AG participent aussi.

Localisation : Dans la mitochondrie, dans la matrice mitochondriale. Dans toutes les cellules sauf les globules rouges et fonctionne en permanence.

1. Structure de l’acétyl coenzyme A L’acétyl coA provient de : - la dégradation des lipides aussi appelée la beta oxydation des lipides - l’oxydation du pyruvate donc de la voie de la glycolyse - la dégradation oxydative des acides aminés L’acétyl CoA, est uniquement produit dans les mitochondries. Si on a a besoin dans le cytoplasme, des navettes sont la pour faire sortir l’acétyl coA et faire rentrer autre chose.

2. Les réactions Il y a 8 réactions. Productions par des réaction d’oxydo-réduction de : - 3 NADH - 1 FADH2 - 2 CO2 - 1 GTP L’oxaloacétate est condensé avec l’Acétyl CoA qui n’est pas dans le cycle de Krebs. Oxaloacétate est le substrat de la première réaction du cycle de K. Il va être régénéré en fin de cycle. • Réaction 1 : Condensation de l’acétyl CoA avec de l’oxaloacétate pour former du citrate Condensation de l’Actéyl coA avec oxalocétate il vont former un intermédiaire qui est citroyl CoA pour former du citrate - Enzyme : citrate synthase - Irréversible : utilisation de l’énergie libérée par l’hydrolyse très exergonique de la liaison thioester de l’acétyl CoA - Limitante, si elle ne fonctionne pas le cycle de Krebs ne peut pas se faire. •

Réaction 2 : isomérisation du citrate en isocitrate 1

Isomérisation du citrate en isocitrate en passant par une déshydratation en cis aconisatase puis une hydratation - Enzyme : aconitase - Réversible •

Réaction 3 : décarboxylation oxydative de l’isocitrate en α-cétoglutarate

Décarboxylation oxydative  réduction puis oxydation - Enzyme : isocitrate déshydrogénase - Réaction en deux étapes : déshydrogénation et décarboxylation - Irréversible - Limitante • Réaction 4 : décarboxylation oxydative de l’ α-cétoglutarate en succinyl-CoA Décarboxylation oxydative - Enzyme : alpha céto glutarate déshydrogénase - Complexe multi enzymatique similaire à la pyruvate déshydrogénase - Irréversible - Limitante Complexe α ceto glutarate déshydrogénase - 5 coenzymes : TPP, acide lipoique, CoA, FAD et NAD - 3 enzymes o E1 : α-cétoglutarate déshydrogénase o E2 : transsuccinylase o E3 : dihydrolipoyl déshydrogénase E1 : catalyse les étapes 1 et 2 avec la thiamine pyrophosphate (TPP) E2 : catalyse l’étape 3 avec l’acide lipoïque et la coenzyme A (CoA-SH) E3 : catalyse les étapes 4 avec le FAD et NAD+ •

Réaction 5 : phosphorylation du succinyl CoA en succinate

Phosphorylation - Enzyme : succinyl CoA synthétase ou succinate thiokinase - Réversible ➢ Différence synthase et synthétase -

Synthase : enzyme catalysant la réaction inverse d’une lyase, de manière non couplée à l’hydrolyse d’un nucléoside triphosphate. Elle on pas besoin d’hydrolyser l’ATP en ADP pour faire la réaction. Exemple : « citrate synthase »

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Synthétase, on a besoin de l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP . Enzyme réalisant une synthèse qui est nécessairement couplée à la coupure d’un nucléotide triphosphate. Exemple : « succinyl CoA synthétase »

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• Réaction 6 : Déshydrogénation du succinate en fumarate Déshydrogénation - Enzyme : succinate déshydrogénase - Membrane : reliée au complexe II de la chaine respiratoire - Réversible • Réaction 7 : hydratation du fumarate en L-malate Hydratation - Enzyme : fumarase - Réversible • Réaction 8 : oxydation du malate en oxaloacétate Déshydrogénation Enzyme : malate déshydrogénase Réversible

3. Bilan énergétique -

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3 NADH o réaction 3 : isocitrate en α cétoglutarate o réaction 4 : α cétoglutarate en succinyl CoA o réaction 8 : malate en oxaloacétate 1 FADH2 o réaction 7 : succinate en fumarate 1 GTP o réaction 6 : succinyl CoA en succinate 3

Réoxydation des nucléotides réduits permet la formation de : - 3 ATP quand 1 NAD réduit  NAD ox 3x3 ATP - 2 ATP quand 1 FAD réduit  FAD ox  1x2 ATP 1 GTP  1 ATP Donc pour 1 acétyl CoA : 9 + 2 + 1 = 12 ATP

4. Régulation ➢ Trois principes gouvernent la régulation du cycle de Krebs -

disponibilité en substrats énergétiques : glucose, pyruvate, acétyl CoA régulation en amont au niveau du complexe multienzymatique pyruvate déshydrogénase (réaction pyruvate  acétyl CoA) inhibition par les produits accumulés : inhibition allostérique

Si y a trop de citrate, par allostérie le citrate va aller se fixer sur la citrate synthase. Le cycle de Krebs ne peut fonctionner que si, en aval, la chaine mitochondriale respiratoire dispose d’un apport suffisant en O2. ➢ Les trois réactions sont irréversibles = les 3 enzymes sont régulées -

réaction 1 catalysée par la citrate synthase réaction 3 catalysée par l’isocitrate déshydrogénase réaction 4 catalysée par l’ α cétoglutarate déshydorgénase

Régulation des trois réactions limitantes - Disponibilité en substrats o Acétyl CoA pour la citrate synthase o NAD+ pour les deux déshydrogénases -

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Inhibition compétitive par les produits o Citrate pour la citrate synthase o Succinyl CoA pour l’ α cétoglutarate déshydrogénase Contrôle allostérique o ATP : inhibiteur pour citrate synthase (baisse l’affinité pour acétyl CoA) o Succinyl CoA : inhibiteur de la citrate synthase o NADH, H+ : inhibiteur pour les deux déshydrogénases o ADP : activateur de l’isocitrate déshydrogénase (augmente l’affinité pour les substrats)

Remarque : citrate = inhibiteur de la PFK1 qui régule la glycolyse et activateur de l’acétyl CoA carboxylase qui régule la synthèse des acides gras. ➢ Résumé de la régulation du cycle de Krebs 4

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Le cycle est accéléré lorsque les besoins énergétiques cellulaires sont insatisfaits avec augmentation des rapports : - NAD/ NADPH, H+, si j’ai beaucoup NADPH, je ralenti - ADP/ATP, si j’ai beaucoup ATP j’ai pas beaucoup ADP, si j’ai beaucoup ADP pas beaucoup ATP, donc j’accélère le cycle car il faut de l’ATP - Coenzyme A/ Acétyl-CoA

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Le cycle est freiné lorsque les besoins énergétiques sont satisfaits avec diminutions des 3.

Si j’ai beaucoup ATP, on ralenti la glycolyse pour avoir moins de pyruvate et je ralenti le cycle de Krebs pour avoir moins de NADPH et FAD, les régulations entre la glycolyse et cycle sont confondues.

5. Rôle du cycle du Krebs Conservation efficace de l’énergie Sert d’intermédiaire entre catabolisme et anabolisme = « amphibolique » - rôle important dans la prise en charge des produits de dégradation du catabolisme des sucres et des AG. - Rôle important dans production d’intermédiaires pour des voies de synthèse ou anabolique (AA, AG, stérols, sucres, porphyrine, hème) Réactions dites « anaplérotique » permettant de renouveler les intermédiaires métaboliques consommés du cycle de Krebs.

Maintenir le taux énergétique de la cellule constante et, est un lien entre le catabolisme et anabolisme. Intervient dans le catabolisme AG, sucre et permet la synthèse AA Notre cellule a mis en place des réaction anaplérotique qui sont spécifique du cycle de Krebs, pour que si y a des réaction que se fasse pas on puisse maintenir le cycle de Krebs. C’est surtout sur la malate et oxaloacétate que ça agit ; si y a un problème pour faire malate, du pyruvate arrive. Si problème avec oxaloactétate à partir du pyruvate, le PEP aussi permet de faire de l’oxaloacétate.

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Réactions anaplérotiques (flèches rouges)

HLBI 401 - B.BANULS

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