Respiration cellulaire:

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1 Respiration cellulaire: 3 phases d oxydation Phase 1: production d acétyl-coa Phase 2: Cycle de Krebs (= Cycle de l acide citrique = Cycle de l acide tricarboxylique) Phase 3: phosphorylation oxydative Consommation d O2 Production de CO2

2 Production d acétyl-coa à partir du pyruvate: Matrice mitochondriale Complexe de 3 enzymes (E1, E2 et E3) catalysant 5 étapes biochimiques 5 cofacteurs

3 Complexe de la pyruvate deshydrogénase: E1: pyruvate + Thiamine pyrophosphate (TPP) CO2 + TPP-hydroxyethyl transfert de l acétyl sur la forme oxydée du bras lipoyllysine E2: tranfert de l acétyl sur le CoA-SH E3: régénère la forme oxydée du bras lipoyllysine

4 Lysine de E2 + lipoate E2: bras lipoyllysine: Forme oxydée: pont disulfure Forme acylée (acétylée) Forme réduite (2 thiols)

5 Le Coenzyme A (CoA-SH): Transport de groupes acyls, dont l acétyl Acide pantothénique: vitamine B5, hydrosoluble

6 FAD et FMN: Flavine mono- (FMN) et di-nucléotide (FAD) Riboflavine (vit B2): flavine + ribose Ribose Transport de 1 ou 2 électrons Forme oxydée, partiellement ou totalement réduite

7 Rôles: Cycle de Krebs: Energie: transformation de l énergie: acétyl-coa en ATP, NADH et FADH2 (phosphorylation oxydative) Voie catabolique: hydrates de carbone, acides gras, acides aminés Voie anabolique: intermédiaires servent de précurseurs pour le glucose, acides aminés, purines, pyrimidines, porphyrines (transport d O2 et d électrons) Mitochondrie><cytosol

8 Kre-1: formation du citrate

9 Kre-2: formation du cis-aconitate et de l isocitrate Intermédiaire réactionnel reste lié au site catalytique Réaction endergonique, mais consommation de l isocitrate 1 centre Fer-Soufre de l aconitase

10 Kre-3: formation d α-cétoglutarate et de CO2 Décarboxylation oxydative 2 intermédiaires réactionnels Mn ++ NAD + dans le cycle de Krebs

11 Kre-4: formation de succinyl-coa et de CO2 Décarboxylation oxydative et formation d une liaison thioester Complexe E1, E2 et E3 (cf complexe pyruvate déshydrogénase) Cofacteurs: TPP, lipoate, CoA-SH, FAD+ et NAD+

12 Kre-5: formation de succinate et d ATP Liaison thioester: formation d ATP ou de GTP (selon isoforme de l E) GTP + ADP GDP + ATP nucléoside diphosphate kinase G = 0 2 réactions réversibles

13 Kre-6: formation de fumarate Enzyme contenant 3 centres Fer-Soufre et 1 FAD+, fixée à la membrane interne de la mitochondrie Malonate: inhibiteur compétitif qui bloque le cycle

14 Kre-7: formation de L-malate État de transition Réaction réversible

15 Kre-8: formation d oxaloacétate Enzyme + NAD + lié L oxaloacétate produit est consommé par la 1ère étape du cycle: concentration très faible dans la cellule (<10-6 M), réaction vers la droite favorisée

16 Cycle de Krebs: conclusions Acétyl-CoA + 2H20 + 3NAD + + FAD + ADP + Pi 2CO2 + CoA-SH + 3NADH + 3H + + FADH2 + ATP

17 Glycolyse + cycle de Krebs: Au départ d un glucose formant 2 acétyl-coa

18 Réactions anaplérotiques: Rôle: maintenir constantes les concentrations des intermédiaires réactionnels du cycle de Krebs (4 flèches rouges) Sortie de métabolites du cycle: précurseurs biosynthétiques (bleus)

19 Effecteurs allostériques positifs des enzymes: Pyruvate carboxylase: acétyl-coa absolument nécessaire pour l activité de l enzyme: augmente la synthèse d oxaloacétate pour favoriser l utilisation de l acétyl-coa (favorise la présence des 2 substrats de l enzyme) PEP carboxylase: fructose 1,6-bisphosphate (<glycolyse): ce métabolite s accumule si le cycle fonctionne trop lentement

20 Régulation du cycle de Krebs: 4 réactions très exergoniques Effecteurs allostériques négatifs: produits réactionnels Effecteurs allostériques positifs: substrats réactionnels Phosphorylation inactivatrice de E1: kinase (ATP) Déphosphorylation activatrice de E1: phosphatase Ca++: contraction musculaire Citrate: effecteur allostérique négatif de la PFK-1 (couplage glycolyse et cycle de Krebs)

21 Des mutations inactivatrices de 2 enzymes du cycle de Krebs conduisent au développement de tumeurs: gènes suppresseurs de tumeurs Fumarase: tumeurs des muscles lisses (1) et du rein Succinate deshydrogénase: phéochromocytome (2) Accumulation du substrat, augmentation de la production du facteur de transcription HIF-1α (Hypoxia-Inducible transcription Factor-1α), augmentation de l expression des gènes controllés par HIF-1α. (2) (1)