hap V. Le cycle de Krebs Le cycle de l acide citrique Le cycle tricarboxylique dans les mitochondries conditions AÉROBIES Acétyl-oA énergie O 2 Voie finale, OMMUNE de l oxydation des molécules énergétiques : acides aminés, acides gras, glucides Figures tirées de Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition opyright 2004 by W. H. Freeman & ompany
Vue générale du cycle de l acide citrique 6 4 6 4 5 4 4 4
2 carbones entrent dans le cycle, 2 autres carbones en sortent sous forme de O 2 4 réactions d oxydo réduction ont lieu - 6 électrons sont transférés sur 3 NAD + - 1 paire d atomes d hydrogène (2 électrons) sont transférés sur 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
I. Les 9 étapes en détail 1. ondensation de l oxaloacétate et de l acétyl coenzyme A OO- O + H 3 + H 2 O Oxaloacétate S-oA Acétyl-oA itrate synthétase HO + HS-oA + H + O Acide citrique Intermédiaire = itryl-oa HO S-oA
2. + 3. Isomérisation du citrate H H H 2 O H H 2 O H OH - OO OH - OO - OO H aconitase aconitase itrate is-aconitate Isocitrate
4. Oxydo-réduction I isocitrate + NAD + α-cétoglutarate + O 2 + NADH + H + NAD + H + O 2 H H H OH NADH + H + O O Isocitrate Oxalosuccinate α-cétoglutarate Isocitrate déshydrogénase
5. Décarboxylation oxydative α-cétoglutarate + NAD + + oa succinyl-oa + O 2 + NADH + NAD + + HS-oA + O 2 + NADH + H + O O S-oA Enz = complexe α-cétoglutarate déshydrogénase ofacteurs = NAD +, oa, TPP, lipoamide, FAD
6. Formation d une liaison riche en énergie succinyl~oa + Pi + GDP succinate + GTP + oa Succinyl oa synthétase Transfert sur ADP GTP + ADP GDP + ATP Nucléoside diphosphate kinase 7. Régénération de l oxaloacétate succinate H + FAD + FADH 2 succinate H déshydrogénase fumarate
8. H HO H H fumarate fumarase (trans addition stéréospécifique) L-malate 9. HO H L-malate + NAD + O + NADH + H + malate déshydrogénas e oxaloacétate
II. Bilan du cycle de l acide citrique acétyl-oa + oxaloacétate + H 2 O citrate + oa + H + citrate cis-aconitate + H 2 O cis-aconitate + H 2 O isocitrate isocitrate + NAD + α-cétoglutarate + O 2 + NADH α-cétoglutarate + NAD + + oa succinyl-oa + O 2 + NADH succinyl-oa + Pi + GDP succinate + GTP + oa succinate + FAD (lié) fumarate + FADH 2 (lié) fumarate +H 2 O malate malate + NAD + oxaloacétate + NADH + H + Acétyl-oA + 2 H 2 O + 3 NAD + + FAD + GDP + Pi 2 O 2 + 3 NADH + FADH 2 + GTP + 2 H + + oa
Bilan énergétique du cycle de Krebs isocitrate déshydrogénase 1 NADH formé 3 liaisons ~ α-cétoglutarate déshydrogénase 1 NADH formé 3 liaisons ~ succinyl oa synthétase 1 GTP formé 1 liaison ~ succinate déshydrogénase 1 FADH 2 formé malate déshydrogénase 1 NADH formé 2 liaisons ~ 3 liaisons ~ 12 liaisons ~
III. Particularités et mécanismes entrée du pyruvate dans la mitochondrie (cf. avant) devenir des atomes de : oxaloacétate S-oA citrate isocitrate succinate + O2 succinyl-oa O 2 α-cétoglutarate
complexe de l α-cétoglutarate déshydrogénase Très semblable au complexe pyruvate déshydrogénase Mêmes cofacteurs : TPP, lipoamide, oa, FAD, NAD + 3 enzymes : A : α-cétoglutarate déshydrogénase B : transsuccinylase : dihydrolipoyl déshydrogénase A B A B A B A B omplexes fonctionnels
La citrate synthétase oxaloacétate + acétyl-oa citrate + oa - 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 les différents intermédiaires
L aconitase Aspect structural : H 2 HO citrate HO 1 2 3 4 5 H 1 2 3 H 4 5 A B H ou cis aconitate ou H isocitrate 1 2 3 4 5 H 1 2 3 H 4 5 OH
omment l enzyme peut elle être spécifique sur une molécule symétrique Site OH Site Site Molécule symétrique reconnue de manière asymétrique
Aspect fonctionnel : Dichapetelum cymosum Aconitase inhibée par fluoroacétate F oa-sh O F S-oA fluoroacétate fuoroacétyl oa oxaloacétate Fluor Blocage H 2 Fe 2+ Site Site OH Site Aconitase HO F H fluorocitrate
IV. Régulation du cycle de Krebs
Régulation du cycle : omplexe pyruvate déshydrogénase : Acétyl-oA inhibe la transacétylase NADH inh. Dihydrolipoyl déshydrogénase modification covalente : P de Ser ATP, NADH, Acétyl-oA P si ADP NAD + oa déphosphorylation si pyruvate élevé élevés itrate synthétase : inhibée allostériquement par ATP (ATP baisse l affinité de l enzyme par l Acétyl-oA)
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-oa et par NADH Résumé : si taux énergétique cellulaire élevé, vitesse du cycle et vitesse d incorporation de 2 réduites
V. Le cycle de l acide citrique : source de précurseurs
Remarques : Dans situation alimentaire désespérée : voie néoglucogenèse : oxaloacétate glucides (glucose pour le cerveau) ompensation par réactions anaplérotiques : Ex : pyruvate + O 2 + ATP + H 2 O pyruvate carboxylase oxaloacétate + ADP + Pi + 2 H +
VI. ycle de Krebs et Béribéri paralysie / tremblement mains + pieds, parfois tout le corps provoqué par carence en vitamine B1 = thiamine TPP = groupe prosthétique de 3 enzymes importants ycle de Krebs Voie des pentoses pyruvate déshydrogénase α-cétoglutarate déshydrogénase transcétolases Activités enzymatiques faibles Extrême Orient / riz, faible teneur en vit. B1
VII. Le cycle glyoxylique NAD + NADH + H + Oxaloacétate Malate déshydrogénase Acétyl-oA oash Glucose Malate Fumarate oash Malate synthase Acétyl-oA Glyoxylate itrate Isocitrate Isocitrate lyase O 2 Succinate α-cétoglutarate Succinyl oa O 2 Bilan : 2 Acétyl-oA + NAD + + 2 H 2 O succinate + 2 oa + NADH + H + Remarque : Acétate + oa + ATP Acétyl-oA + AMP + PPi