Cycle de Krebs

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Le cycle de Krebs ou cycle des acides tricarboxyliques ou encore cycle de l'acide citrique (citrate) est au centre du métabolisme cellulaire. Il a été découvert par le biologiste Hans Adolf Krebs en 1937. Il est le point final et commun du catabolisme des glucides, lipides et protides. La fonction principale de cette séquence réactionnelle de nature cyclique est l'oxydation des groupements acétyl provenant du pyruvate et qui entrent dans
Cycle de Krebs

Le cycle de Krebs ou cycle des acides tricarboxyliques ou encore cycle de l'acide citrique (citrate) est au centre du métabolisme cellulaire. Il a été découvert par le biologiste Hans Adolf Krebs en 1937. Il est le point final et commun du catabolisme des glucides, lipides et protides. La fonction principale de cette séquence réactionnelle de nature cyclique est l'oxydation des groupements acétyl provenant du pyruvate et qui entrent dans le cycle sous forme d'acetyl-coA (acétylcoenzyme A). Une fois dégradé par la glycolyse, la voie des pentoses phosphates ou la voie d'Entner-Doudoroff, le glucose en pyruvate est transformé en acétylcoenzyme A et oxaloacétate. Ces deux composés sont le point de départ du cycle de Krebs qui vont être condensés en citrate (d'où le nom du cycle). Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice de la mitochondrie, en aérobiose. Les enzymes catalysant cette suite de réactions sont localisées dans la matrice mitochondriale ou au niveau de la membrane interne mitochondriale. Cycle de Krebs ou cycle de l'acide citrique Avec la chaîne respiratoire, le cycle de Krebs est le processus ultime de dégradation des différents métabolites qui seront dégradés en dioxyde de carbone et eau.

Étapes du cycle de Krebs

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Synthèse du citrate

La réaction de condensation irréversible est catalysée par la citrate synthase mais présente un intermédiaire transitoire: le cytroyl CoA. center

Déshydratation du citrate

Cette réaction de déshydratation réversible, catalysée par une lyase (cis-aconitase), produit du cis-aconitate (ou mieux : Z-aconitate). Bien que le citrate semble être symétrique, on a pu démontrer que le départ d'eau a lieu entre les carbones de l'oxaloacétate. center

Hydratation du cis-aconitate

Cette réaction est réversible et catalysée par la même enzyme qu'a l'étape précédente. L'addition d'eau sur la double liaison a lieu dans une position différente : c'est l'isocitrate. center

Oxydation de l'isocitrate

Cette réaction réversible est catalysée par une oxydoréductase, l'isocitrate déshydrogénase. center

Décarboxylation de l'oxalosuccinate

Il y a libération du dioxyde de carbone lors de cette réaction irréversible et spontanée, l'oxalosuccinate étant un composé instable. center

Décarboxylation oxydative de l'α-cétoglutarate

Cette réaction est la même que celle permettant le passage du pyruvate à l'acétylCoA. Le complexe enzymatique fait intervenir 5 coenzymes successifs (thiamine pyrophosphate ou TPP), le lipoate, le NAD, le coenzyme A et le FAD. Cette réaction est irréversible. center

Formation du succinate

Lors de cette réaction, il y a transfert de l'énergie du succinylcoenzyme A (par sa liaison acylthioester) à la guanosine diphosphate. Cette réaction réversible est catalysée par une transférase, la succinate thiokinase. Formation d'une liaison ~P (GTP chez les animaux et ATP chez les végétaux) center

Oxydation du succinate

Cette réaction est catalysée par une enzyme flavoprotéique à FAD, inhibée par le malonate, la succinate déshydrogénase (oxydoréductase). center

Hydratation du fumarate

Cette réaction d'addition est catalysée par une lyase, la fumarase. center

Oxydation du malate : fermeture du cycle

Cette réaction referme le cycle. Il y a formation d'oxaloacétate catalysé par le malate déshydrogénase (oxydoréductase). center

Moyen Mnémotechnique

Si le citron isole 'acéto'ne, le succinct succès fumera moins haut (citrate, isocitrate, alphacétoglutarate, succinyl CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacétate)

Bilan du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs se compose de 8 étapes, chacune est catalysée par une enzyme spécifique. Au cours du cycle sont produites, à partir d'une mole de glucose et jusqu'au stade CO2 et H2O :
- 2 moles de CO2
- 4 moles de NADH, H+
- 1 mole de FADH2
- 1 mole d'ATP. Attention, il est faux de considérer que le cycle de Krebs est trés énergétique.En effet, il produit d' un point de vue brut un seul ATP, sous forme de GTP, ce qui est moins que la simple glycolyse(2 ATP). Le cycle de Krebs est cependant POTENTIELLEMENT énergétique lorsqu' il est couplé à la chaine respiratoire mitochondriale(CRM). Le cycle du citrate va réduire des coenzymes(NAD et FAD) qui seront par la suite oxydés par cette CRM qui via un gradient de concentration et un phénoméne d' osmose va par l' enzyme ATP synthase produire les 11 autres ATP attribués, souvent par erreur, au seul et unique cycle de Krebs. Bilan ou 1Glucose + 10NAD^ + 2FAD + 2ADP + 2GDP+ 4P_ + 2 H_O \rightarrow 6 CO_ + 10 NADH, H^ + 2FADH_ + 2ATP + 2GTP Ce qui correspond, après réduction des coenzymes NAD et FAD par la chaîne respiratoire à 38 ATP (maximum théorique possible). Conclusion, l'utilisation du glucose par respiration aérobie est plus énergétique que les fermentations. En présence d'une grande quantité d'acétylCoA, le cycle de Krebs peut être débordé en particulier chez les diabétiques ayant un déficit sévère en insuline ou après un jeûne prolongé, voir Cétoacidose diabétique.

Régulation du cycle

Les étapes irréversibles du cycle de Krebs peuvent être régulées : étape de la citrate synthase, de l'isocitrate déshydrogénase et de α-cétoglutarate déshydrogénase.
- La citrate synthase est activée par l'ADP mais inhibée par le NADH, l'ATP et le citrate. Elle est donc respectivement inhibée par le pouvoir réducteur, la charge énergétique et le produit de la réaction qu'elle catalyse.
- L'isocitrate déshydrogénase est activée par le calcium, l'ADP et inhibée par le NADH et l'ATP.
- L'α-cétoglutarate déshydrogénase est activée par le calcium et inhibée par le NADH, l'ATP et son produit le succinyl-CoA. Il y a donc une régulation selon la disponibilité du substrat, le pouvoir réducteur, la concentration en produit et la charge énergétique. On peut noter qu'il n'y a pas de régulation par covalence (phosphorylation des protéines).

Voir aussi

- Chaîne respiratoire : le devenir des NADH, H+
- Glycolyse
- Les principales voies du métabolisme (sur wikibooks)

Lien externe

- Catégorie:Métabolisme Catégorie:Bioénergétique Catégorie:Respiration cellulaire ar:دورة حمض الستريك bg:Цикъл на Кребс cs:Citrátový cyklus da:Citronsyrecyklus de:Citratzyklus en:Citric acid cycle eo:Ciklo de Krebs es:Ciclo de Krebs fi:Sitruunahappokierto he:מעגל קרבס hr:Krebsov ciklus hu:Citromsavciklus it:Ciclo di Krebs ja:クエン酸回路 ko:TCA 회로 lb:Zitratzyklus lt:Krebso ciklas lv:Trikarbonskābju cikls mk:Кребсов циклус nl:Citroenzuurcyclus no:Sitronsyresyklus oc:Cicle de Krebs pl:Cykl kwasu cytrynowego pt:Ciclo de Krebs ru:Цикл трикарбоновых кислот sk:Krebsov cyklus sl:Krebsov cikel sr:Кребсов циклус su:Daur asam sitrat sv:Citronsyracykeln tl:Pag-ikot ng asido sitriko tr:Krebs döngüsü vi:Chu trình Krebs zh:三羧酸循环
Sujets connexes
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