Cycle de Krebs
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C- Le cycle de KREBS, ou cycle du citrate ! I- Introduction ! Le premier composé synthétisé est le citrate. Le composé qui rentre dans le cycle est l'acéthyl CoA, ce cycle correspond a la voie finale commune de l'oxydation des glucides, lipides et protéines et se situe dans la mitochondrie. Carrefour métabolique, qui va utiliser l'acétylCoA de manière a le dégrader en CO2 et H2O, de manière a obtenir des composés riches en énergie pour aboutir a la synthèse d'ATP dans la chaine respiratoire. Tous les composés vont converger vers le cycle de Krebs pour leur dégradation. METABOLISME CELLULAIRE Amino acides Acides gras Glucides Glycolyse !-oxydation METABOLISME CELLULAIRE CYCLE DU CITRATE OU CYCLE DE KREBS Pyruvate Amino acides I – INTRODUCTION: Acétyl-CoA Voie finale commune de l’ l’oxydation des glucides, lipides et proté protéines (mitochondrie) KREBS II - DIFFERENTES ETAPES H+ et é Glucides Glycolyse Pyruvate ATP Chaîne respiratoire III - BILAN ENERGETIQUE DU CYCLE 2 CO2 Acétyl-CoA IV - ROLE AMPHIBOLIQUE DU CYCLE TRICARBOXYLIQUE II-V -Les différentes étapesoudu cycle ANAPLÉ de krebs FORMATION D ’OXALOACETATE REACTIONS ÉROTIQUES ANAPL ! VI - REGULATION DU CYCLE DE KREBS Les différentes étapes se situent dans la mitochondrie KREBS H+ et é Chaîne respi 2 CO2 2°- Isomé Isomérisation en Isocitrate : 1- Synthèse du citrate Aconitase (Centre FeFe-S) Par condensation de l'acétyle par son groupement méthyle, départ du coenzyme A, on obtientHaO partir de lʼoxaloacétate du citrate (acide tricarboxylique appelé le citrate). HO COOCOOCH L'enzyme est CH la CYCLE citrate DE synthase. KREBS 2°- Isomé Isomérisation en Isocitrate : COO C Une valeur de delta G0' fortement négative, CH COO- étape irréversible qui ne fonctionne que dans II - DIFFERENTES ETAPES COOH Osens. CH un seul HO COOHO CH Aconitase (Centre FeFe-S) 2 2 2 2 2 1°- Synthèse du citrate: 2 Isocitrate Cisaconitate Condensation de l’acétyle par son groupement méthyle O Réaction inhibé inhibée par le fluoroacé fluoroacétate: tate:CH2 fluoroacé tylCoA + OA HSCoA ! fluorocitrate fluoroac C éSCoA CH 3 HO + CO COO- CH2 COO- H2O Citrate synthase C CH2 H2O COO- H2O COO- Citrate CH COO- H2O COOCOO- H2O H Cisaconitate Oxaloacé Oxaloacétate "G0’ = - 32,2 kJ/mol: étape irréversible CH2 C COO- 1 Réaction inhibé inhibée par le fluoroacé fluoroacétate: tate: fluoroacé fluoroacétylCoA + OA ! fluorocitrate Pyruvate Acétyl-CoA H+ et é 2- IsomérisationKREBS en isocitrate ATP Chaîne respiratoire Réaction qui déplace le OH . Enzyme: aconitase Pour faire cette réaction on passe par une déshydratation on a un cicaconitate, puis une hydratation et on a lʼisocitrate. Réaction réversible inhibée par le fluoroacétate, cʼest un poison très violent, qui permet aux plantes deense défendre des herbivores. On obtient du fluorocitrate par la réaction avec 2°- Isomé érisation Isocitrate : Isom lʼacétyl CoA. 2 CO2 Aconitase (Centre FeFe-S) H2O CH2 CH H2O H2O COO- COO- CH2 COO- C COO- H2O HO CH COO- CH COO- Isocitrate Cisaconitate Réaction inhibé inhibée par le fluoroacé fluoroacétate: tate: fluoroacé fluoroacétylCoA + OA ! fluorocitrate 3- Oxydation et décarboxylation de lʼisocitrate ! Enzyme: isocitrate déshydrogénase 1 Hydrolyse deetl'isocitrate, On a un composé intermédiaire: oxalosuccinate béta de l ’!-céto 4°- Dé(composé carboxylation oxydative 3°- Oxydation dé décarboxylation de l ’isocitrate cétonique) qui se décarboxyle spontanément, pour aboutir à l'alpha cétoglutarate (fonction cétone). CoASH CO CH COOCette oxydation et décarboxylation est une étape irréversible, car delta G0' CH < 0. 2 2 2 Isocitrate deshydrogé deshydrogénase COO- CH2 CH NAD+ NADH + H+ C CH2 CO2 COO- CH2 COO- CO-COO- !-Cétoglutarate NAD+ NADH + H+ CO COO- O COO- !-cétoglutarate Oxalosuccinate Complexe !-cétoglutarate deshyd 3 proté protéines enzymatiques et 5 co (structure voisine de celle de la pyruvate en particulier E3 identique à l’enzyme du "G0’ = - 20,9 kJ/mol : étape irréversible "G0’ = - 33,5 kJ/mol : étape irréversi 4- Décarboxylation oxydative de l'alpha cétoglutarate en succinyl-CoA Décarboxylation en même temps qu'une oxydation par le complexe alpha cétoglutarate déshydrogénase, semblable à celui en dusuccinylcomplexe Sché de l ’!-cétoglutarate -CoA de la pyruvate déshydrogénase Schéma de l ’oxydation succinyl 5°- Formation du succinate (3 protéines enzymatique couplées a des coenzymes). SH (l'enzyme E3 est identique a celle du complexe PDH) HSCoA E2-L CH COOTDP-E1 S~ CO CH L'accepteur final est le NAD+ qui est transformé en NADH CH ADP CH ATP E1 = On obtient le!-csuccinyl étoglutarate CoA E2 = CO-COOdihydrolipoamide COOdeshydrogé deshydrogénase car Réaction irréversible delta G0' < 0 (-33,5 kJ/mol) transsuccinylase !-Cétoglu 2 2 2 2 CH2 COO- CH2 COOCO2 CH2 S E2-L S SH E2-L SH CHOH TDP-E1 E3 = Dihydrolipoamide deshydrogé deshydrogénase CH2-CO~ SCoA SuccinylSuccinyl-CoA SuccinylSuccinyl-CoA GDP + Pi CH2 COO- CH2 C S GTP CH2 CoA CH2 O E3-FADH2 Suc E3-FAD SuccinylSuccinyl-CoA synthé synthétase NAD+ NADH + H+ Composé Composé intermé intermédiaire succinyl phosphate COO 3 proté protéines enzymati enzymat (structure voisine de celle de en particulier E3 identique à !-cétoglutarate Oxalosuccinate 4"°-GD0’écarboxylation oxydative l ’!-cétoglu en succinyl= - 20,9 kJ/mol : étapede irréversible succinyl-CoA CH2 COO- CoASH CO2 CH2 CH2 CH2 CO-COO- !-Cétoglutarate NAD+ "G0’ = - 33,5 kJ/mol : éta COOC S CoA O NADH + H+ SuccinylSuccinyl-CoA Sché Schéma de l ’oxydation de l ’!-cétoglutarate en succinylsuccinyl-CoA Schéma de l'oxydation de deshydrogé l'alpha cétoglutarate Complexe !-cétoglutarate énase: deshydrog nase: 5°- Formation du succi SH 3 proté protéines enzymatiques et 5 coenzymes E2-L deshydrogé voisine deTDP-E1 celle de la pyruvate CH(structure deshydrogénase, nase, HSCoA 2 COO S~ CO CH2 en particulier E3 identique à l’enzyme du complexe PDH) PDH) CH2 CH2 E1 = E2 = cétoglutarate "G0’ = - 33,5!-kJ/mol : étape irréversible CO-COO dihydrolipoamide COOdeshydrogé deshydrogénase transsuccinylase !-Cétoglu CH2 COOCH2 COOS SH CH2-CO~ SCoA CO2 E2-L E2-L CH2 S SH CHOH TDP-E1 Dihydrolipoamide deshydrogé deshydrogénase ATP CH2 COO- CH2 C S GDP + Pi GT CoA O E3-FADH2 E3-FAD SuccinylSuccinyl-CoA synthé synthétase ADP NAD+ Composé Composé intermé intermédiaire succin NADH + H+ SuccinylSuccinyl-CoA Enzyme E1: alpha cétoglutarate déshydrogénase, couplée à la thiamine diphosphate GDP + Pi GTP Enzyme ( coenzyme= lipoamide) CH COO- E2: dihydrolipoamide transsuccinylase CH COOEnzyme E3: dihydrolipoamide deshydrogénase, couplée a la FAD. + HSCoA CH C S CoA 2 2 2 ADP SuccinylSuccinyl-CoA SuccinylSuccinyl-CoA 5°- Formation du succinate E3 = ATP CH2 COO O Première étape, décarboxylation, on transfère le groupement sur la thiamine diphosphate Succinate couplé à E1, on va avoir l'étape d'oxydation avec l'enzyme E2, a partir de cette lipoamide, SuccinylSuccinyl-CoA synthé synthétase on a Composé un complexe Transfert du reste de la molécule sur le TDP. é intermé succinyl cétoglutarate. phosphate Compos intermédiairealpha Puis transfère de ce radical succinyl sur le CoA. On a la lipoamide sous forme réduite (cʼest la dihydrolipoamide), qui est réoxydé par l'enzyme E3. On aboutit a du E3 FADH2. NAD+ est le coenzyme accepteur final. 5- Formation du succinate 2 On part du succinyl CoA pour former du succinate. Cʼest une réaction de transfert. Réaction catalysé par le succinyl CoA synthétase, qui comporte une phosphorylation au niveau du substrat. Libération d'énergie dissipée sous forme de chaleur. Composé intermédiaire, le succinyl phosphate. Si on a la réaction directe on ne peut pas former une molécule de GTP (cʼest lʼaccepteur qui nʼest pas lʼADP). Les deux réactions sont couplées par le fait qu'il y a un transfert d'un phosphate sur le radical succinyl, on conserve l'énergie de la liaison,(le Pi va remplacer le coenzyme A, va créer une fonction anhydrides mixte, a haut potentiel d'hydrolyse, a ce moment la on peut transférer le phosphate sur le GDP pour donner le GTP (équivalent de le formation d'ATP a partir d'ADP).) On a donc formation d'une molécule d'ATP. 5°- Formation du succinate ADP ATP SuccinylSuccinyl-CoA GDP + Pi CH2 CH2 GTP COOC S CoA CH2 COO- CH2 COO- + HSCoA O Succinate SuccinylSuccinyl-CoA synthé synthétase Composé Composé intermé intermédiaire succinyl phosphate 6- Oxydation en furamate Transformation du succinate en fumarate. 2 être de 2H+ et de deux électrons pour donner une double liaison. la coenzyme qui récupère H+ et électron est le FAD, transformé par le FADH2. Enzyme : succinase déshydrogénase, associé au transfert des électrons dans la membrane mitochondriale interne. Rattaché à la chaine respiratoire. Réaction inhibé par le malonate (homologue inférieur du succinate) Les dicarboxyliques : OMSG. 6°- Oxydation en fumarate COO- CH2 COO- 8°- Oxydation en oxaloacé oxaloacétate FADH2 FAD CH2 CH -OOC COO- CH Succinate 6°des - Oxydation en fumarate é dans la MMI) CH CH2 inhibée COO- par le malonate (hom. inférieur du succinate) Réaction CH2 -OOC COO- Fumarate 7- Formation malate Succinate deshydrogé énase (associé (associée à la chaî chaîne de tranfert deshydrogdu CHOH COOla MMI) COO! des é dans CH par le malonate (hom. inférieur du succinate) -Réaction Réaction CH2 COOCHd'hydratation OOC inhibée On aboutit par fixation d'une Malate molécule d'eau. Fumarate au malate, H2O 7Enzyme °- Formation du malate : fumarase. Fumarase COO- CH CHOH CH2 CH Fumarate NAD+ COO- CH Succinate du malate 7°- Formation -OOC COO- CH2 NADH Malate en oxaloacé 8°- Oxydation oxaloacétate FADH2 FAD COO- CHOH Fumarate Succinate deshydrogé (associée à la chaî chaîne de tranfert deshydrogénase (associé COO- COO- Malate deshydr O CHOH COO- C 0’ = + -29,7 "G CH COO 2 kJ/mol mais la réaction est CH fav NAD+ [OA] < 10-6 M Malate NADH + H+ Oxa Malate !deshydrogé deshydrogénase Le cycle est bouclé "G0’ = + 29,7 kJ/mol mais la 3 réaction est favorisée par l’ Remarque: les dernières réactions se-6 retrouvent [OA] < 10 M aussi au niveau de la ! Le cycle est bouclé ! Malate H2O Remarque: les 3 dernières réactions (oxydation se retrouvent aussi au niveau de la ! -oxydation Fumarase Oxydation d’ d’un acylacyl-CoA 8- Oxydation en oxaloacétate H2O "2 O Enzyme : malate déshydrogénase qui fonctionne avec le NAD+. a) R CHOxydation CoA-CoA Acyl-CoA CH2 CH2 d’ dC’unS acylacyl 2 La cycle est bouclé HOH O H O Ici delta G0' est fortement > 0, a -priori Enoyl FAD AcylCoA la réaction est réversible. Acyl CoA -Co c) R CH2 3C 2C 1C"2S-EnoylO hydratase deshydrogé énase deshydrog En a)réalité, L'oxaloacétate est continuellement utilisé et pompé par la première étape du Acyl-CoA R CH CH CH C FADH S CoA H H 2 cycle. Donc il est rapidement consommé. La concentration en oxaloacétate est très faible. OH H O NAD+ Si on regarde leH signe G on se situe a une valeur proche de 0, c)la réaction seCsitue L-3-OH AcylAcyl-CoA R CH C C OFAD de delta S CoA 3 2 deshydrogé deshydrogénase est constamment consommé on se situe dans a l'équilibre et comme l'oxaloacétate le1 sens NADH + H+ Co H H "2-Enoylb) R CH2 C C CFADH Enoyl-CoA S CoA de la synthèse 2de1 l'oxaloacétate ici. Deux produits : lʼoxaloacétate et le NADH qui sont très NADO H O L-3-OHOHH O H2O (réoxydés). Deux produits finaux à lʼétat dʼéquilibre, en fortement consommés CoACoA-deshydr d) R CHNADH CH2 C S CoA C+H "22--Enoyl-CoA b) R CH C très Enoyl C C faible. S CoA concentration 2 " Enoyl-CoA Enoyl 2 1 2 2 2 2 2 2 + + 2 H H2O hydratase "2-EnoylEnoyl-CoA hydratase O O d) R CH2 C CH2 C S CoA 3-cétoto- 6°- Oxydation en fumarate COO- CH2 COO- 8°- Oxydation en oxaloacé oxaloacétate FADH2 FAD CH2 8°- Oxydation en oxaloacé oxaloacétate CH -OOC COO- O CH LesSuccinate 3 dernières réactions se situentFumarate au niveau de la béta oxydation. Succinate deshydrogé (associée à la chaî chaîneOde tranfert deshydrogénase (associé des é dans la MMI) CHOH COO- CHOH NADH + H+ Oxa "G0’ = + 29,7 kJ/mol mais la réaction est favorisée par l’ COO- [OA] < 10-6 M - CH2l’utilisation COO 0’ = + 29,7 CH "GOOC kJ/mol mais la réaction est favorisée par des produits Malate [OA] <Fumarate 10-6 M H2O - CH NAD+ Malate deshydrogé deshydrogénase Malate Oxaloacé Oxaloacétate 7°- Formation du malate Malate deshydrogé deshydrogénase COO- C COO- CH2 Malate COO- C Réaction le malonate (hom. inférieur du succinate) CH2inhibée COOpar CH2 COONAD+ NADH + H+ CH COO- CHOH Le cycle est bouclé ! Remarque: les 3 dernières réactions (oxydation se retrouvent aussi au niveau de la !-oxydation Fumarase Le cycle est bouclé ! 8°- Oxydation en oxaloacé oxaloacétate Remarque: les 3 dernières réactions (oxydation O d’un C interne) se retrouvent aussi au niveau de la !-oxydation. COO- CHOH C COO- CH2 Oxydation d’ ’un+ acyl-CoA dNAD acyl NADH + H+ Malate COO- CH2 COOH2O Oxaloacé Oxaloacétate "2-EnoylEnoyl-Co hydratase Malate deshydrogé deshydrogénase O H2OS CoA a) R CH2 CH2 CH2 C Acyl-CoA 2-EnoylCoA "G0’ = + 29,7 kJ/mol mais la réaction est"favorisée l’utilisation des produits Enoyl-par OH H hydratase AcylAcyl-CoA deshydrogé deshydrogénase FAD [OA] < 10-6 M c) CH2 CH2 C CoA S C C 3 OFADH OH H R CH2 C 2 H 2 Le cycle est bouclé ! L-3-OH-acyl-CoA c) R CH2 3C 2C 1C S CoA H O Remarque: les 3Hdernières réactions (oxydation d’un C interne) H "2-Enoylb) R CH2 C C C S CoA Enoyl-CoA se retrouvent aussi2 au1 niveau de la ! -oxydation. NAD+ L-3-OHOH-acyl H H2O CoACoA-deshydrogé deshydrogénase NADH + H+ "2-EnoylEnoyl-CoA hydratase O O d) R OH H CH2 C 3 C 2 H R CH2 C CH2 O C 1 S 3 NAD+ NADH + H+ R CH2 C L-3-OHOH-acyl CoACoA-deshydrogé deshydrogénase O O d) L-3-OH-acyl-CoA CoA CH2 C S CoA 3-cétoto-acylacyl-CoA La premiere étape dʼoxydation fonctionne avec le FAD et la deuxième avec le NAD. 3 L-3-OH CoA L-3-OHOHCoACoA-deshydr O O d) 3-cétoto-acylacyl-CoA H S NAD+ "2-EnoylEnoyl-CoA hydratase R C NADH + H+ H2O c) O 1 H C S CoA 3-cétoto- Schéma du cycle de Krebs. Eq [NADH, H+] E [FADH2] [NADH, H+] [NADH, H+] On a un composé, qui est une unité dicarboné: acétyl sous forme activée. On a la dégradation au fur et a mesure de l'acétyl pour donner CO2 et H20, et formation au cours du cycle d'un certains nombres de coenzymes: - 3 NADH au niveau de 3 étapes - 1 FADH2 au niveau de la succinate déshydrogénase - 1 GTP (équivalent a ATP) au niveau de l'étape succinyl CoA synthétase. III - BILAN ENERGETIQUE DU CYCLE 1°- A partir de l ’acétyl-CoA Nbre d ’ATP Équation globale a partir de l'acéthyl CoA Equation à partir l’ : + l’acé acétyltyl-CoA: CoA * 3 globale oxydations pardeenzymes à NAD Equation globale à partir de l’ : l’acé acétyltyl-CoA: Isocitrate deshydrogé éCoA nase deshydrog 7,5 Acé Acétyltyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O --cCoA étoglutarate deshydrogé Acé tyl+ 3 + FAD + GDP + éPinase + 2 H2O deshydrog Acé! tyl NAD+ 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + HSCoA + 2 H+ + Malate deshydrogé deshydrogénase 2 CO 2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + HSCoA + 2 H * 1 oxydation par enzyme à FAD Équation globaledeshydrogé a partir du pyruvate Succinate énase deshydrog 1,5 Equationglobale globale à partir pyruvate Equation à partir du du pyruvate : : * Scission du succinyl-CoA + ++ FAD + 4 NAD GDP + Pi++ou 3 H+2ATP O3 H2O + 4 NAD + FAD + GTP GDP Pi formation d+ ’1 CH3 3 CH CO CO COO COO- TOTAL 1 10 + CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP + 2 H 3 CO + FADH2 + GTP + 2 H+ 2°- 3A partir du pyruvate: en plus: 2 + 4 NADH •1 oxydation avec NAD+ Pyruvate deshydrogé deshydrogénase TOTAL 2,5 12,5 IV - ROLE AMPHIBOLIQUE DU CYCLE TRICARBOXYLIQUE IV - ROLE AMPHIBOLIQUE DU CYCLE TRICARBOXYLIQUE Rôle capital dans le processus d ’oxydation cellulaire (catabolisme) Pourquoi une voie si compliquée? Rôle capital dans le processus d ’oxydation cellulaire (catabolisme) Pourquoi une quant voie sià compliquée? Rôle important la fourniture de précurseurs de biosynthèse (anabolisme) Rôle important quant à la fourniture de précurseurs de biosynthèse * Néoglucogenèse (anabolisme) oxaloacé oxaloacétate * Néoglucogenèse PEP Glc IV - [NADH, H ] COO- 3 CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP + 2 [NADH, H+] III- Bilan énergétique du cycle 1- A partir de l'acéthyl CoA IV - ROLE AMPHIBOLIQUE DU CYCLE TRICA III - BILAN ENERGETIQUE DU CYCLE 1°- A partir de l ’acétyl-CoA Nbre d ’ATP Rôle capital dans le processus d ’oxydation Pourquoi une voie si compliquée? * 3 oxydations par enzymes à NAD+ Isocitrate deshydrogé deshydrogénase !-cétoglutarate deshydrogé deshydrogénase Malate deshydrogé deshydrogénase 7,5 * 1 oxydation par enzyme à FAD Succinate deshydrogé deshydrogénase 1,5 * Néoglucogenèse oxaloacé oxaloacétate 1 * Formation d’acides aminés par transamin oxaloacé ASP oxaloacétate * Scission du succinyl-CoA formation d ’1 GTP ou ATP TOTAL Rôle important quant à la fourniture de p (anabolisme) 10 2°- A partir du pyruvate: en plus: •1 oxydation avec NAD+ Pyruvate deshydrogé deshydrogénase TOTAL 2,5 12,5 ! 3 oxydation par les enzyme utilisant du NAD+: 3 x 2,5 ATP 1 oxydation par l'enzyme utilisant le FAD: 1 x 1,5 ATP Scission du succinyl CoA: formation d'un GTP: 1 x 1 ATP On obtient 10 ATP 2- A partir du pyruvate Une oxydation en plus avec le NAD+ (+2,5) On obtient 12,5 ATP. Bilan énergétique de la dégradation d'une molécule de glucose Le glucose donne 2 pyruvate 30 ATP avec la navette glycérol 3P 32 ATP a partir de la navette malate aspartate. A partir du cycle de krebs, on a 5 étapes où on a fourniture de d'ATP. !-cétoglutarate PEP G GLU * Synthèse des acides gras Passage du citrate hors de la mito et cliva Citrate Acé Acétyltyl-CoA * Synthèse des porphyrines et de l‘hème à p 3 CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ IV- Rôle amphibolique du cycle tricarboxylique ! IV - ROLE AMPHIBOLIQUE DU CYCLE TRICARBOXYLIQUE RôleAMPHIBOLIQUE capital dans leDU processus d'oxydation cellulaire IV - ROLE CYCLE TRICARBOXYLIQUE (catabolisme) Ce cycle n'as pas seulement un rôle catabolique, mais aussi anabolique, il fournit les Rôle capital dans DU le processus d ’oxydation cellulaire (catabolisme) IV - ROLE AMPHIBOLIQUE CYCLE d TRICARBOXYLIQUE Rôle capital dans processus ’oxydation précurseurs de lebiosynthèse. Il a donccellulaire un rôle (catabolisme) amphibolique. Pourquoi une voie si compliquée? Pourquoi une voie si compliquée? Rôle capital dans le processus d ’oxydation cellulaire (catabolisme) ARôle partir d'un nombre de composés du cycle de krebs Pourquoi une voiecertain siquant compliquée? important à la fourniture de précurseurs de biosynthèse Rôle importantde quant à la fourniture de précurseurs de biosynthèse précurseurs biosynthèse. (anabolisme) (anabolisme) Rôle important quant à la: fourniture de précurseurs biosynthèse - Néoglucogenèse elle démarre à partirdede l'oxaloacétate, (anabolisme) * Néoglucogenèse remonter vers le glucose. * Néoglucogenèse oxaloacé étate PEP oxaloac * Néoglucogenèse oxaloacé étate PEP oxaloac oxaloacé étate PEP aminé oxaloac - Formation d'acide on va pouvoir synthétiser des qui donne du PEP puis on peut Glc Glc parGlc transamination entre l'oxaloacétate et l'acide aspartique. Et Formationentre d’acides aminés partransamination transamination * *Formation d’acides aminés par réaction l'alpha cétoglutarate et l'acide glutamique * Formation transamination oxaloacé éd’acides tate aminés par ASP oxaloac oxaloacé étate ASP oxaloac oxaloacé oxaloacétate ASP !-cétoglutarate étoglutarate !!-c-éctoglutarate GLU GLU GLU -*Synthèse Synthèse des acides Synthèse des acides gras gras démarre a partir du citrate. des acides **Synthèse des acides grasgras Passage du citrate la et mitochondrie etcitrate clivage par le cytrate lyase. Passage du citrate hors delade lamito etclivage clivage parlalalyase lyase Passage dudu citrate hors dehors lademito etmito clivage par la par citrate Passage citrate hors citrate lyase Citrate Citrate Citrate Acé tylAcéAcé tyl Acé étyl-CoA é-CoA tyl-CoA Ac tyl Ac tyl Acides Acides gras Acidesgras gras - Synthèse des porphyrines de l'hème à partir * Synthèse des porphyrines et de l‘hèmeet à partir du succinyl-CoA du succinyl CoA. * *Synthèse Synthèsedes desporphyrines porphyrinesetetdedel‘hème l‘hèmeà àpartir partirdudusuccinyl-CoA succinyl-CoA ! Schéma global: V - FORMATION D ’OXALOACETATE ET AUTRES REACTIONS ANAPLÉ ANAPLÉROTIQUES Glucose Acétyl-CoA Pyr Pyr + CO2 + ATP + H2O 4 Oxaloacétate + Pyruvate carboxylase (biotine 44 Rôle crucial dans la né néoglucogenè oglucogenèse Oxaloacétate PEP Citrate AG ASP Malate PEP + CO2 + GDP Oxaloacétat PEP carboxykinase (PEPCK Réaction dans l’ l’autre sens lors de la né néogluc Acides aminés !-cétoglu GLU Pyr + CO2 + NAD(P)H Malate + N Enzyme malique Succinyl-CoA Autre soure de NADPH pour les ré réactions bios Hème Acides aminés GLU + NAD+ Vert : ré réactions biosynthé biosynthétiques !-céto glutarate + NAD Glutamate deshydrogénase Réactions bio synthétiques: a parti d'un composé du cycle de krebs Glucose Acétyl-CoA Pyr V- Formation d'oxaloacétate et autres réactions anaplérotiques ! VI - REGULATION DU CYCLE DE KREB Il existe des voies qui permettent de reremplir le cycle: réactions anaplérotiques. Oxaloacétate PEP Si on a la consommation par la biosynthèse AG de un ou plusieurs intermédiaires Introduction:du cycles, Citrate on aura plus assez d'oxaloacétate a la fin pour relancer le cycle. ASP Malate On doit reremplir le cycle pour qu'il continue de fonctionner. - Disponibilité Disponibilité en substrats: acé acétylCoA Acides aminés GLU rôle de la pyruvate deshydrogén !-cétoglu Formation d'oxaloacétate : 2 réactions: Pyr GLU - Régulation allostérique - carboxylation duSuccinyl-CoA pyruvate: avec la pyruvate carboxylase. avec la biotine commedes première (étapes irréversibles) coenzyme. Acides aminés Hème Vert : ré réactions biosynthé biosynthétiques (à (à partir d’ d’un composé composé du cycle) Rouge : 4 ré réactions anaplé anaplérotiques (vers un composé composé du cycle) V - FORMATION D ’OXALOACETATE ET AUTRES REACTIONS ANAPLÉ ANAPLÉROTIQUES Pyr + CO2 + ATP + H2O Oxaloacétate + ADP + Pi + 2 H+ Pyruvate carboxylase (biotine) Rôle crucial dans la né néoglucogenè oglucogenèse V - FORMATION D ’OXALOACETATE AUTRES REACTIONS ANAPLÉ ANAPLÉROTIQUES V -ET FORMATION D ’OXALOACETATE Réaction qui a un rôle crucial dans la néoglycogenèse. PEP + CO + GDP Oxaloacétate + GTP 2 ET AUTRES REACTIONS ANAPLÉ ANAPLÉROTIQUES Pyr + -CO ATP + H2OPEP Oxaloacétate +phosphoénolpyruvate ADP + Pi + 2 H+ carboxykinase (PEPCK) 2 + Réaction Ou catalysée par la (PEP) carboxykinase réaction de RéPyruvate action l’ de la + né Pyr + CO2 + ATP + H2Odanscarboxylase ADP + Pièse+ 2 H+ (biotine) l’autre Oxaloacétate néoglucogenè oglucogen phosphorylation sursens le lors GDP. Rôle crucial dans la né èse néoglucogenè oglucogen Pyruvate carboxylase (biotine) C'est une que l'on retrouve au niveau de la néoglycogenèse. V - FORMATION Dcrucial ’OXALOACETATE Rôleréaction dansréversible la né néoglucogenè oglucogenèse ETPEP AUTRES ANAPLÉ ÉROTIQUES ANAPLOxaloacétate + +Pyr CO+2REACTIONS + GDP GTP CO Malate ++ NAD(P) 2 + NAD(P)H V - FORMATION D ’OXALOACETATE carboxykinase (PEPCK) + GTP PEP + CO2 PEP + GDP Oxaloacétate EnzymeOxaloacétate malique Pyr + CO2Glucose + ATP + H2O + ADP + Pi + 2 H+ ET AUTRES REACTIONS ANAPLÉ ANAPLÉROTIQUE Réaction dans l’ ’ autre sens lors de la né l néoglucogenè oglucogenèse PEP carboxykinase (PEPCK) Acétyl-CoA Pyrcarboxylase Pyruvate (biotine) Autre soure de NADPH pour les ré biosynthé réactions biosynthétiques Pyr + CO2 + ATP + H2O Oxaloacétate Réaction dans l’ l’autre sens lors de la né néoglucogenè oglucogenèse Rôle crucial dans la né néoglucogenè oglucogenèse Pyruvate carboxylase (biotin (bioti Remplissage du cycle par un apport de malate + Rôle crucial dans la né néoglucogenè oglucogenèse !-cétoMalate glutarate + NADH+ + NH3 + H+ Pyr +GLU CO2+catalysé +NAD NAD(P)Hpar l'enzyme + NAD(P) réaction malique, et avec soit le coenzyme NADH ou NADPH. PEPPEP + CO + GDPOxaloacétate Oxaloacétate + GTP Glutamate deshydrogénase Enzyme malique Pyr + CO2 + 2NAD(P)H Malate + NAD(P) + Citrate PEP carboxykinase (PEPCK) Enzyme malique Autre NADPH pour les ré étiques réactions biosynth Résoure actiondedans l’ sens lors de la biosynthé né èse l’autre néoglucogenè oglucogen PEP + CO2 + GDP AG GLU +Acides NAD+aminés Oxaloacét PEP carboxykinase (PEPC ASP Malate Autre soure de NADPH pour les ré réactions biosynthé biosynthétiques Réaction dans l’ l’autre sens lors de la né néogl !-céto glutarate + NADH + NH + H+ 3 Réaction réversible, c'est donc une source possible de NADPH. + + Glutamate deshydrogénase !-cétoglu GLU !-céto glutarateMalate + NADH + NH3 + +HGLU Pyr+ NAD + CO2 + NAD(P)H + NAD(P) Pyr + CO2 + NAD(P)H Malate + Enzyme malique Glutamate deshydrogénase Succinyl-CoA Enzyme malique Fourniture d'alpha cétoglutarate Autre soure de NADPH pour les ré réactions bi Autre soure de NADPH pour les ré éactions biosynthé étiques rd'oxydation biosynth Acides aminés par la glutamate déshydrogénase. transamination ou réaction du glutamate Hème + GLU + NAD !-céto glutarate + N Libération de NAH3DU (éliminé les urines sous forme NH4+ ou sous forme d'urée). VI - REGULATION CYCLE dans DE KREBS Vert : ré biosynthé réactions biosynthé!tiques + GLU + NAD -céto glutarate + NADH + NH3 + H+ Glutamate deshydrogéna Glutamate deshydrogénase Introduction: - Disponibilité substrats: Disponibilit acétylCoA et OA globaléDU :enCYCLE VI - Schéma REGULATION DE acé KREBS rôle de la pyruvate deshydrogénase ou PDH Glucose VI - REGULATION DU CYCLE DE KREBS Acétyl-CoA Pyr Introduction: - Régulation allostérique des premières enzymes du cycle Introduction: (étapes irréversibles) - Disponibilité acé Disponibilit acétylCoA et OA Oxaloacétate PEP é en substrats: AG rôle de élaen pyruvate deshydrogénase ou PDH Citrate - Disponibilité substrats: acé OA Disponibilit acétylCoA et Malate VI - REGULATION DU CYCLE DE KREBSou PDH rôle de laASP pyruvate deshydrogénase - Régulation allostérique des premières enzymes du cycle Acides (étapes aminés irréversibles) GLUcycle -Introduction: Régulation allostérique des premières!-cétoglu enzymes du Pyr GLU (étapes irréversibles) Succinyl-CoA VI - REGULATION DU CYCLE DE KRE Introduction: - Disponibilité Disponibilité en substrats: acé acétylCo rôle de la pyruvate deshydrogé - Régulation allostérique des premièr (étapes irréversibles) - Disponibilité Disponibilité en substrats: acé acétylCoA et OA Acides aminés Hème rôle de la pyruvate deshydrogénase ou PDH 5 Vert : ré réactions biosynthé biosynthétiques (à (à partir d’ d’un composé composé du cycle) Rouge : 4 ré anaplé un composé é du cycle) du cycle réactions anaplérotiques composenzymes - Régulation allostérique des (vers premières (étapes irréversibles) 5 VI- Régulation du cycle de krebs 5 ! Essentiellement en relation avec l'état énergétique de la cellule Si on a un besoin énergétique on fait le cycle de krebs de manière a fournir. Il faut une disponibilité en substrat, il faut donc de l'acéthyl CoA et de l'oxaloacétate, car c'est le composé qui accepte le groupement acétyl. Régulation de la pyruvate deshydrogénase. 5 Régulation allostérique des premières enzymes du cycle (étapes irréversibles le plus souvent) Régulation du complexe de la pyruvate déshydrogénase. (ou PDHc) A partir du moment où on a formé de l'acétyl CoA on ne peut plus revenir au glucsoe. La pyruvate déshydrogénase transforme le pyruvate en acéthyl CoA c'est une étape irréversible,et l'organisme n'est pas capable de refaire du glucose a partir de l'acéthyl CoA. Régulation par une modification covalente, qui est une phosphorylation, déphosphorylation. Lorsqu'elle est phosphorylée, elle est inactive. Lorsqu'elle est déphosphorylée, elle est active. Il existe en plus des enzymes E1, E2, E3,du complexe de la pyruvate déshydrogénase des enzymes qui phosphorylent et déphosphorylent la PDH, la PDH kinase phosphoryle la PDH qui devient inactive, la PDH phosphatase libère le PDH sous sa forme active Lorsque on a une abondance d'ATP ou de NADH, ou d'acéthyl CoA, on n'a pas besoin de faire tourner le cycle de krebs. Donc la PDH est sous une forme inactive Si on une sourceDU importante de pyruvate, on va pouvoir activer la phosphatase, qui VI -aREGULATION CYCLE DE KREBS libére la PDH sous sa forme active et le pyruvate va pouvoir être transformé en acéthyl 2°- Régulation des enzymes du cycle cycl 1°Régulation du complexe de la pyruvate deshydrogénase ou PDHc CoA. 3 étapes irréversibles : réactions fortemen P ADP NADH ATP Acé Acétyltyl-CoA + inactive PDH kinase ATP - Citrate synthase - Isocitrate deshydrogé deshydrogénase - !-cétoglutarate deshydrogé deshydrogénase H2O PDH PDH phosphatase PDH + pyruvate Ces enzymes sont inhibées par les produi ATP, NADH ainsi que le succinyl-CoA Pi active Régulation sur les enzymes du cycle. 3 étapes fortement exergonique - citrate synthase - isocitrate deshydrogénase - alphaPEP cétoglutarate déshydrogénase PK Pyruvate deshydrogé L’interaction bêta-oxydation e deshydrogénase Pyruvate → ces enzymes sont inhibés par et le au succinyl – les produits « finaux » du cycle: ATP, NADH s’exerce niveau du cycle PC + CoA. Acétyl-CoA Acides gras But du cycle de krebs: fourniture énergétique • Deux types de composés principaux utilis Oxaloacétate fourniture énergétique: Le cycle de krebs est essentiellement alimenté par les acides gras, qui fournissent ! glucose et acides gras énormément d'acétyl-CoA par rapport aux glucides. Cycle de La mise en route de la bêta-oxydation freine de L'acétyl CoA est un Cycle inhibiteur de la pyruvate deshydrogénase. (épargne du glucose) Krebs Citrate Si on a beaucoup d'acétyl CoA pour rentrer dans le cycle de krebs, on a besoin ! l’acétyl-CoA est un inhibiteur de la py deshydrogénase Mise en route d'augmenter la capacité du cycle a tourner et donc augmenter l'oxaloacétate. L'acétylCoA ! l’abondance d’acétyl-CoA conduit à un du cycle: est donc une stimulant de la pyruvate carboxylase. du citrate, inhibiteur de l’enzyme-clé de la [ATP] / [ADP] faible 2 , ATP Le succinyl CoA si ilCOest très abondant, signifie que le cycle fonctionne. savoir la PFK-1 PEP PK Pyruvate PC + Pyruvate deshydrogé deshydrogénase – Acétyl-CoA Mise en route du cycle: [ATP] / [ADP] faible Acides gras • Deux types de composés principaux utilis fourniture énergétique: ! glucose et acides gras Oxaloacétate Cycle de Krebs L’interaction bêta-oxydation s’exerce au niveau du cycle Citrate La mise en route de la bêta-oxydation freine (épargne du glucose) ! l’acétyl-CoA est un inhibiteur de la py deshydrogénase ! l’abondance d’acétyl-CoA conduit à u du citrate, inhibiteur de l’enzyme-clé de l savoir la PFK-1 CO2 , ATP Schéma: lorsque la cellule est dans un état énergétique faible, le rapport ATP/ADP (rapport normal = 10) est faible (<10) . On est dans une situation ou il faut faire tourner le cycle de krebs. On peut le faire tourner grâce a un import de glucide (pyruvate qui donne de l'acétyl CoA) ou par la dégradation des acides gras qui fournit de l'acétyl CoA. L'acéthyl CoA stimule la pyruvate carboxylase qui donne de l'oxaloacétate. On a une augmentation de l'oxaloacétate qui permet le bon fonctionnement du cycle. Lorsque la concentration en ATP est forte, les enzymes du cycle sont inhibées, on a la dégradation des acides gras est inhibée et le pyruvate qui n'est plus transformée en acétyl CoA. Formation d'oxaloacétate qui est transformé en PEP, on remonte vers le glucose, le cycle tourne au ralentie. Conclusion: interaction béta oxydation et glycolyse s'exerce au niveau du cycle de krebs. Les deux types de composés principaux utilisables pour la fourniture énergétique : glucose et acides gras. La mise en route de la béta oxydation freine la glycolyse (épargne du glucose). - l'acétyl CoA est un inhibiteur de la PDH - l'abondance d'acétyl CoA conduit a une augmentation du citrate, inhibiteur de l'enzyme clé de la glycolyse: PFK-1. On a une préférence de la dégradation des acides gras pour la fourniture d'énergie au niveau du cycle de krebs, mais on a aussi besoin d'une colaboration des glucides.
