La glycolyse :
1.
A. Phosphorylation des hexoses :
Activation du glucose par phosphorylation
Le 1,3-bisphosphoglycérate à liaison anhydride mixte riche transfère, grâce à une
phosphoglycérate kinase, son groupement phosphate à un ADP.
Cette phosphorylation liée au substrat aboutit au 3-phosphoglycérate.
Formation du pyruvate et production d’un 2ème ATP :
A son entrée dans la cellule, le glucose est phosphorylé sur sa fonction alcool primaire en
glucose-6-phosphate par une hexokinase, consommant un ATP.
7.
2.
Le groupement phosphate du 3-phosphoglycérate va donc, par la phosphoglycéro
mutase, être transféré sur le carbone 2 pour former le 2-phosphoglycérate.
Isomérisation du G-6-P
Le glucose-6-phosphate est isomérisé en son cétose, le fructose-6-phosphate, par
la phophoglucose
isomérase.
Cette réaction réversible permet la génération d'un groupement phosphorylable sur le
carbone 1.
3.
Phosphorylation du F-6-P
Réaction de transphosphorylation du fructose-6-phosphate en fructose-1,6biphosphate catalysée par la phosphofructo-kinase. Cette réaction consomme une
molécule d’ATP.
4.
B. Formation de 2 Glyceraldehyde 3-phosphate
Coupure du fructose 1,6-bisP
L'aldolase clive donc la fructose-1,6-bisphosphate en deux trioses phosphates activés :
le glycéraldéhyde-3-phosphate et la dihydroxyacétone phosphate.
Isomérisation
Réaction d’isomérisation du dihydroacétone-phosphate en glycéraldéhyde-3-phosphate
catalysée par la triosephosphate-isomérase.
5.
C. Extraction de l’énergie
Conversion d’un GA 3-P en 1,3 PG
Réaction
de phosphorylation du
glycéraldéhyde-3-phosphate
en
1,3bisphosphoglycérate catalysée par la glycéraldéhyde-3-phosphate-déshydrogénase.
Cette réaction nécessite une molécule de phosphate ; elle permet également la formation
de NADH, H+ à partir de NAD+.
6.
Formation d’1 ATP
8.
Mutation du 3-phosphoglycérate
Déshydratation du 2-phosphoglycérate
Réaction
de
déshydratation
(énolisation)
du
2-phosphoglycérate
en
phosphoénolpyruvate catalysée par l’énolase. Cette réaction relargue une molécule
d’H2O.
9.
Phosphorylation d'un ADP
La pyruvate kinase transfère irréversiblement un groupement phosphate du
phosphoénolpyruvate à un ADP formant le pyruvate, produit ultime de la glycolyse. Cette
réaction permet la formation d’ATP à partir d’ADP.
Bilan
Glucose + 2NAD+ + 2Pi + 2ADP --> 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
→ 2 ATP et 2 (NADH + H+) formés
Détail du mécanisme de la réaction catalysée par le complexe de la pyruvate
déshydrogénase
La décarboxylation du pyruvate est une décarboxylation oxydative catalysée par la
pyruvate déshydrogénase. Il s'agit d'un complexe multienzymatique formé de
l'association de trois enzymes et coenzymes :
-
Pyruvate déshydrogénase et TPP
dihydropolytransacétylase et lipoate ou lipoamide (intervention du CoA)
dihydrolipodéshydrogénase et FAD (intervention du NAD+)
1ère étape : la sous-unité E1 (pyruvate déshydrogénase) catalyse la
décarboxylation du pyruvate (partie gauche du schéma ci-dessous).
Le pyruvate réagit avec le groupe prosthétique de la sous-unité E1 : le pyrophosphate de
thiamine ou TPP.
Après le départ du CO2, il reste un intermédiaire à 2 carbones : le pyrophosphate
d'hydroxyéthylthiamine (HETPP).
2ème étape : HETPP est transféré de la sous-unité E1 au groupe prosthétique
lipoamide de la sous-unité E2 (dihydrolipoamide acétyltransférase).
Cette étape ferait d'abord intervenir l'oxydation de HETPP par la forme disulfure du
groupe lipoamide pour former l'acétyl TPP.
Il y aurait ensuite transfert du groupe acétyle à la forme dihydro du groupe lipoamide.
Enfin, le coenzyme A (CoASH) réagirait avec le groupe acétyle pour former l'acétyl-CoA et
la forme réduite (sulfhydryle - SH) du groupe lipoamide.
3ème étape : La sous-unité E3 (dihydrolipoamide déshydrogénase) catalyse la
réoxydation du groupe lipoamide réduit et la sous-unité E2 peut participer à un nouveau
cycle catalytique.
Le groupe prosthétique de E3 est la flavine adénine dinucléotide (ou FAD) qui est réduite
en FADH2 au cours de cette réaction.
La réoxydation en FAD est couplée à la réduction du NAD+ en (NADH + H+).
Le Cycle de Krebs
Le cycle est composé de 9 grandes étapes, faisant intervenir 8 enzymes :
1.
Condensation de l’oxaloacetate et de l’acetyl-CoA
Réaction de condensation de l’acétylcoenzyme A (ACoA) et de l’oxaloacétate en citrate
catalysée par lacitrate-synthase. Cette réaction nécessite une molécule d’H2O et relargue
une molécule de CoA-SH.
2.
Isomerisation du citrate
L’aconitase déshydrate le citrate créant un composé intermédiaire : le cis-aconitate.
Celui-ci est hydraté et forme l'isocitrate.
3.
Décarboxylation et déshydrogénation de l'isocitrate
Réaction de déshydrogénation/oxydation de l’isocitrate en oxalosuccinate catalysée par
l’isocitrate-déshydrogénase. Cette réaction permet la formation de NADH, H+ à partir de
NAD+.
Réaction de β-décarboxylation non oxydative de l’oxalosuccinate en α-cétoglutarate.
Cette réaction entraîne un dégagement de CO 2.
4.
Décarboxylation et déshydrogénation de l'alpha-cétoglutarate
Réaction de α-décarboxylation oxydative de l’α-cétoglutarate en succinyl-CoA catalysée
par l’α-cétoglutarate-déshydrogénase. Cette réaction nécessite une molécule de CoA-SH
et entraîne un dégagement de CO2 ; elle permet également la formation de NADH, H+ à
partir de NAD+.
5.
Phosphorylation
Réaction de transphosphorylation du succiny-CoA en succinate catalysée par la SuccinylCoA synthase. Cette réaction nécessite une molécule de phosphate et relargue une
molécule de CoA-SH ; elle permet également la formation de GTP à partir de GDP qui
permettra la formation d’ATP grâce à une nucléoside diphosphate kinase.
6.
Déshydrogénation du succinate
Réaction de déshydrogénation du succinate en fumarate catalysée par la succinatedéshydrogénase. Cette réaction permet la formation de FADH2 à partir de FAD.
7.
Hydratation du fumarate
Réaction d’hydratation du fumarate en malate catalysée par la fumarase. Cette réaction
nécessite une molécule d’H2O.
8.
Déshydrogénation du malate
Réaction de déshydrogénation du malate en oxaloacétate catalysée par la malatedéshydrogénase. Cette réaction permet la formation de NADH, H+ à partir de NAD+.
Bilan :
Acétyl-CoA + 2 H2O + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2H+ +
CoA-SH
Bilan en équivalent ATP de l’oxydation aérobie du glucose : 32 ATP