6. Découverte du cycle de Krebs
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CYCLE DE KREBS - Rôle principal : dégradation de l’acétyl-CoA provenant : o De la glycolyse. o De la β-oxydation des acides gras. o De la dégradation de certains acides aminés (Leu, Ile, Tyr, Try). La dégradation du groupement acétyle sera totale (donnera 2 CO2). Lors du cycle, l’énergie sera libérée sous forme : o De coenzymes réduits: 1 FADH2, 3 NADH par cycle. o D’ATP : 1 ATP par cycle par le succinyl-CoA. Deux mots clé: décarboxylation, oxydation. - Formation des coenzymes hydrogénés et de l’ATP. - Les acides gras doivent rentre dans la mitochondrie pour subir l’hélice de la β-oxydation. - - I. Différentes étapes 1. Amorçage du cycle : condensation 2. Isomérisation : transfert d’un groupement OH - Elle permet de passer d’un citrate symétrique à un isocitrate asymétrique. On ne sait pas déplacer directement le OH. On doit passer par une cis-aconitate grâce à une aconitase. Cet isomérisation rend le –COOH du centre instable et permet la décarboxylation. 3. Deux décarboxylation successives - Ces 2 décarboxylations sont oxydatives, et s’accompagnent d’une réduction de NAD+. - L’énergie de la liaison riche du Succinyl-CoA servira à faire de l’ATP, par l’intermédiaire du GTP. C’est le seul ATP qu’on récupère du cycle de Krebs en dehors de la chaine respiratoire. 4. Oxydation du succinate en oxalo-acétate - Principe de cette transformation : L’atome d’oxygène de l’oxalo-acétate vient de l’eau. Pour introduire une molécule d’eau, il faut créer une double liaison et l’hydrater. - Le passage de la succinate au fumarate se fait grâce à une succinate-déshydrogénase avec création d’une double liaison. - Le passage du fumarate au malate se fait grâce à une fumarase par hydratation. - Le passage du malate à l’oxalo-acétate se fait grâce à une malate-déshydrogénase par une déshydrogénation. Remarques : o La succession de ces 3 réactions se retrouve dans la β-oxydation des acides gras. o Toutes les réactions sont réversibles sauf la condensation et les 2 décarboxylations. De ce fait le cycle ne tourne que dans un sens. - 5. Etapes productrices d’énergie - - - Bilan : o 3 NADH donnent 9ATP. o 1 FADH2 donne 2 ATP. o 1 Succinyl-CoA donne 1 ATP. o Total : 12 ATP par groupe acétyl dégradé en CO2. L’OA n’est pas dégradé par le cycle car il est régénéré. Seul le groupement acétate est dégradé : les deux molécules de CO2 des décarboxylations proviennent de l’OA, mais sont remplacés par les 2 carbones de l’acétate. Pour dégrader l’OA, il faut le transformer en Acétyl-CoA. Il faut le faire sortir de la mitochondrie, le transformer en pyruvate, puis faire rentrer le pyruvate dans la mitochondrie et en faire de l’Acétyl-CoA par la pyruvate-déshydrogénase. 6. Découverte du cycle de Krebs - Matériel utilisé: muscles pectoraux de pigeons voyageurs, riches en mitochondries. Vitesse du cycle: mesurée par la consommation en O2 (couplage avec la chaine respiratoire). Ajouter des intermédiaires (pressentis): si ce sont les bons, la vitesse augmente. II. Régulation du cycle - Elle se fait par le besoin en énergie Le cycle est étroitement couplé à la chaine respiratoire : o o - FADH2 et NADH sont réoxydés au fur et à mesure de leur formation par le cycle. La succinate-déshydrogénase, un enzyme du cycle, est un des complexes de la chaine. Elle se fait essentiellement sur le premier enzyme Régulé par le rapport ADP/ATP Autres effecteurs allostériques: NADH, succinyl-CoA, acétyl-CoA. III. Origine de l’oxalo-acétate : glucose été acides aminés 1. Carboxylation du pyruvate - Le pyruvate provient du glucose (principalement), ou de certains acides ainés à deux ou trois carbones. 2. A partir des acides aminés avec au moins 4 carbones - a. Transamination de l’aspartate Cette transamination de l’aspartate se fait en perdant un groupement NH2. On obtient alors l’oxalo-acétate. ASAT : Asp-Aminotransférase - L’accepteur universel du groupe –NH2 est toujours l’α-céto-glutarate qui donnera l’acide aminé glutamate. - L’ASAT est une transaminase très présente dans le foie et le pancréas. Les transaminases sériques sont augmentées dans la lyse cellulaire de ces organes où elles seront alors libérées : o Les hépatites. o La pancréatite aigüe. b. Les acides aminés donnant des intermédiaires du cycle - - Les acides aminés peuvent se déverser dans le cycle au niveau : o De l’α-céto-glutarate. o Le succinyl-CoA. o Le fumarate. Les réactions réversibles de la fin du cycle transforment ces produits en oxalo-acétate. IV. Régulation du carrefour de l’acétyl-CoA - - L’acétyl-CoA provenant de la dégradation des trois catégories de nutriments a deux destinées possibles : o Le cycle de Krebs, si l’oxalo-acétate est en quantité suffisante. o La cétogenèse, en cas de déficit en oxalo-acétate. L’acétyl-CoA ne doit pas s’accumuler car il faut libérer le CoA qui est en quantité limitée. - L’acétyl-CoA : o Limite sa propre formation à partir du pyruvate (pyruvate-déshydrogénase). o Active sa propre entrée dans le cycle en activant la pyruvate-carboxylase et la citratesynthétase). V. Rôle du cycle - Dégradation de l’acétate pour la fourniture d’énergie. Fourniture de squelettes carbonés pour la synthèse des acides aminés non indispensables. - Fourniture de squelettes carbonés pour la synthèse : o Des bases puriques et pyrimidiques (de l’ADN et de l’ARN). o Du noyau héminique (de l’hémoglobine et des cytochromes). - - Grâce au cycle, les glucides peuvent donc se transformer en acides aminés. Inversement, mes acides aminés peuvent se déverser dans le cycle et donner l’oxalo-acétate, qui peut donner du glucose (par la néoglucogenèse). Les ruminants nous fournissent des protéines à partir de l’herbe qu’ils mangent. En effet les ruminants peuvent digérer la cellulose grâce à certaines bactéries qui sécrètent l’α-glucosidase. L’être humain ne possède que la β-glucosidase qui sert à la dégradation de l’amidon. Les bactéries des ruminants dégradent la cellulose et utilisent le glucose pour faire des acides aminés par l’intermédiaire de cycle de Krebs : les ruminant nous fournissent ainsi en protéines (acides aminés indispensables).
