Cycle de Krebs

5/16/2018 Cycle de Krebs - slidepdf.com

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Le cycle de KrebsLe cycle de l’acide citrique

Le cycle tricarboxylique

dans les mitochondries conditions AÉROBIES

Acétyl-CoA

CO2

énergie

Voie finale, COMMUNE de l’oxydation des moléculesénergétiques : acides aminés, acides gras, glucides

Figures tirées de

Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Lehninger Principles of BiochemistryFourth Edition

Chap V.



C6

C6

C5

C4

C4

C4

C4

C4

Vue générale du cycle de l’acide citrique



2 carbones entrent dans le cycle, 2 autres carbones en sortentsous forme de CO2

4 réactions d’oxydo réduction ont lieu

- 6 électrons sont transférés sur 3 NAD+

- 1 paire d’atomes d’hydrogène (2 électrons) sont transféréssur FAD

1 liaison phosphate, riche en énergie est formée à chaque tour (1 GTP)

Régénération de NAD+ et de FAD conduit à la formation de 3

ATP et de 2 ATP respectivement, dans la chaîne respiratoire

3×3 + 1×2 + 1×1 = 12 ATP



Vue détaillée du cycle de l’acide citrique



C COO

-

CH2

COO-

CH3

O

S-CoA

C COO-

HO

CH2

COO-

COO-

CH2

C COO-

HO

CH2 COO

-

CH2

S-CoA

O

1. Condensation de l’oxaloacétate et de l’acétyl coenzyme A

Oxaloacétate

+

Acétyl-CoA

+ H2O

Citrate synthétase

Acide citrique

+ HS-CoA + H+

Intermédiaire =Citryl-CoA

I. Les 9 étapes en détail



2. + 3. Isomérisation du citrate

COO -

C

OH

CH 2

-OOC

H H

C

COO-

COO -

C OH

CH 2

-OOC

H

H

COO-

COO -

C

CH2

-

OOC

H

C

COO-

Citrate Cis-Aconitate Isocitrate

aconitase aconitase

H2O H2O



4. Oxydo-réduction I

isocitrate + NAD+α-cétoglutarate + CO2 + NADH + H+

COO-

CH2

H C COO-

COO-

C OH

COO-

CH2

H C COO-

COO-

C O

COO-

CH2

COO-

C O

CH2

Isocitrate Oxalosuccinate α-cétoglutarate

Isocitrate déshydrogénase

H+ CO2NAD+

NADH + H+



5. Décarboxylation oxydative

α-cétoglutarate + NAD+ + CoA succinyl-CoA + CO2 + NADH

COO-

CH2

COO-

C O

CH2

COO-

CH2

C O

CH2

S-CoA

+ NAD+ + HS-CoA + CO2 +NADH + H+

Enz = complexe α -cétoglutarate déshydrogénase

Cofacteurs = NAD+, CoA, TPP, lipoamide, FAD



6. Formation d’une liaison riche en énergie

succinyl~CoA + Pi + GDP succinate + GTP + CoA

Succinyl CoA synthétaseTransfert sur ADP

GTP + ADP GDP + ATP

Nucléoside diphosphate kinase

7. Régénération de l’oxaloacétate

COO-

CH2

CH2

COO-

COO-

CH

HC

COO-

+ FAD + FADH2

fumaratesuccinate

succinate

déshydrogénase



8. COO-

CH

HC

COO-

COO-

C

CH2

COO-

HO H

COO-

C

CH2

COO-

HO H

COO-

CH 2

COO-

C O

fumarate L-malate

fumarase

(trans addition

stéréospécifique)

9.

+ NAD+ + NADH + H+

L-malate oxaloacétate

malate

déshydrogénase



Acétyl-CoA + 2 H2O + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi

2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA

acétyl-CoA + oxaloacétate + H2O citrate + CoA + H+

citrate cis-aconitate + H2O

cis-aconitate + H2O isocitrate

isocitrate + NAD+ α-cétoglutarate + CO2 + NADH

α-cétoglutarate + NAD+ + CoA succinyl-CoA + CO2 + NADH

succinyl-CoA + Pi + GDP succinate + GTP + CoA

succinate + FAD (lié) fumarate + FADH2 (lié)

malate + NAD+ oxaloacétate + NADH + H+

fumarate +H2O malate

II. Bilan du cycle de l’acide citrique



Bilan énergétique du cycle de Krebs

isocitrate déshydrogénase

α-cétoglutarate déshydrogénase

succinyl CoA synthétase

succinate déshydrogénase

malate déshydrogénase

1 NADH formé

1 NADH formé

1 GTP formé

1 FADH2 formé

1 NADH formé

3 liaisons ~

3 liaisons ~

3 liaisons ~

1 liaison ~

2 liaisons ~

12 liaisons ~



entrée du pyruvate dans la mitochondrie (cf. avant)

devenir des atomes de C :S-CoA

+CO2

CO2 α-cétoglutarate

isocitrate

citrate

succinyl-CoA

succinate

oxaloacétate

III. Particularités et mécanismes



complexe de l’α-cétoglutarate déshydrogénase

Très semblable au complexe pyruvate déshydrogénase

Mêmes cofacteurs : TPP, lipoamide, CoA, FAD, NAD+

3 enzymes :

A’ : α-cétoglutarate déshydrogénase

B’ : transsuccinylaseC’ : dihydrolipoyl déshydrogénase

C’BA

CBA

CB’A’

C’B’A’

Complexes fonctionnels



La citrate synthétase

oxaloacétate + acétyl-CoA citrate + CoA

- enzyme = 2 monomères en interaction

- (a) = enzyme sans substrat

- (b) = enzyme avec substrats changement conformationnel,le site actif « se referme »- présence d’histidines dans le site actif qui stabilisent lesdifférents intermédiaires



L’aconitase

• Aspect structural :

COO-

C

HO

CH2

COO-

H2

C

COO-

COO-

C

CH2

COO-

H

C

COO-

COO-

C

CH2

COO-

H

C

COO-

COO-

CO

CH2

COO-

H

H C

COO-

COO-

C OH

CH2

COO-

H

HC

COO-

ou

cis aconitate

isocitrate

ou

1

2

3

5

4

1

2

3

5

4

1

2

3

5

4

1

2

3

5

4

citrate

A B



Comment l’enzyme peut elle être spécifique sur unemolécule symétrique

•

••

Molécule symétrique reconnue de manière asymétrique

Site OH

CH2COO-Site

Site COO-

CH2COO-



• Aspect fonctionnel : Dichapetelum cymosum

Aconitase inhibée par fluoroacétate

Site OH

Site

Site COO-

CH2COO-

COO-

C

HO

C

COO-

H2

C

COO-

H

COO-

CH2F

F CH2

O

C

S-CoA

CoA-SH

fluoroacétate fuoroacétyl CoA

oxaloacétate

fluorocitrate Aconitase

Fe2+

Fluor Blocage

Attention…



IV. Régulation du cycle de Krebs



Régulation du cycle :

Complexe pyruvate déshydrogénase :

• Acétyl-CoA inhibe la transacétylase

• NADH inh. Dihydrolipoyl déshydrogénase

P si élevés

• déphosphorylation si pyruvate élevé

ATP, NADH, Acétyl-CoA

ADP NAD+ CoA

• modification covalente : P de Ser

Citrate synthétase :

• inhibée allostériquement par ATP

(ATP baisse l’affinité de l’enzyme par l’Acétyl-CoA)



Isocitrate déshydrogénase :

• stimulation allostérique par ADP

(ADP augmente l’affinité pour les substrats)

• NADH inhibe l’enzyme car déplace le NAD+

α -cétoglutarate déshydrogénase :

• inhibition par succinyl-CoA et par NADH

Résumé : si taux énergétique cellulaire élevé, vitesse ducycle et vitesse d’incorporation de C2 réduites



V. Le cycle de l’acide citrique : source de précurseurs



Remarques :

• Dans situation alimentaire désespérée :

voie néoglucogenèse : oxaloacétate

glucides (glucose pour le cerveau)

• Compensation par réactions anaplérotiques :

Ex : pyruvate + CO2 + ATP + H2O

oxaloacétate + ADP + Pi + 2 H+

pyruvate carboxylase



paralysie / tremblement mains + pieds, parfois tout le corps

provoqué par carence en vitamine B1 = thiamine

TPP = groupe prosthétique de 3 enzymes importants

• pyruvate déshydrogénase

• α-cétoglutarate déshydrogénaseCycle de Krebs

• transcétolasesVoie despentoses

Activités enzymatiques faibles

Extrême Orient / riz, faible teneur en vit. B1

VI. Cycle de Krebs et Béribéri



VII. Le cycle glyoxylique

Bilan : 2 Acétyl-CoA + NAD+ + 2 H2O succinate + 2 CoA + NADH + H+

Remarque : Acétate + CoA + ATP Acétyl-CoA + AMP + PPi

Oxaloacétate

Citrate

Acétyl-CoA

CoASH

Isocitrate

CO2

α-cétoglutarate

Succinyl CoA

Succinate

Fumarate

Isocitrate lyase

Glyoxylate

Malate

synthase

Acétyl-CoA

CoASH

MalateGlucose

NAD+

NADH + H+

Malate

déshydrogénase

CO2

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