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 nature cyclique de cette séquence réactionnelle a été découverte par Hans Adolf Krebs. Sa fonction principale 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.

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.

[modifier] Étapes du cycle de Krebs

Image:Cycle de krebs.gif

[modifier] Synthèse du citrate

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

[modifier] 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.

[modifier] 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.

[modifier] Oxydation de l'isocitrate

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

[modifier] 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.

[modifier] 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.

[modifier] 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)

[modifier] Oxydation du succinate

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

[modifier] Hydratation du fumarate

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

[modifier] Oxydation du malate : fermeture du cycle

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

[modifier] Moyen Mémotechnique

Si le citron isole l'acétone, le succinct succès fumera moins haut

(citrate, isocitrate, alphacétoglutarate, succinyl CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacétate)

[modifier] 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 CO_2</sup> et H₂O :

2 moles de CO₂
3 moles de NADH,H⁺
1 mole de FADH₂
1 mole d'ATP

Bilan

Consommation	Production
1 Glucose 10 NAD⁺ 2 FAD 2 ADP 2 GDP 4 P_i 2 H₂0	4 CO₂ 10 (NADH, H⁺) 2 FADH₂ 2 ATP 2 GTP

<math> 1Glucose + 10NAD^{+} + 2FAD + 2ADP + 2GDP+ 4P_{i} + 2 H_{2}O </math><math>

\rightarrow </math><math>

4 CO_{2} + 10 NADH,H^{+} + 2FADH_{2} + 2ATP + 2GTP </math>

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.