Le cycle de lacide citrique Synonymes –cycle d acide tricarboxylique –cycle de TCA –cycle de...
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Le cycle de l’acide citrique
• Synonymes– cycle d ’acide tricarboxylique– cycle de TCA– cycle de Krebs
• Fonction: conversion de pyruvate en CO2 et H2O via des intermédiaires du cycle
• Plaque tournante du métabolisme aérobie– cycle amphibolique
• Cataboliques: Oxidations des glucides, des graisses, des acides aminés
• Anaboliques: Matériaux de départ pour de nombreuses voies biosynthétiques
• Localisation– chez les procaryotes: dans le
cytosol– chez les eucaryotes: dans les
mitochondries
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Le cycle du citrate se passe dans les mitochondries
Entrée du pyruvate dans la mitochondrie
• Membrane externe: porine (10,000)
• Membrane interne: pyruvate translocase symport pyruvate + H+
• Entrée du pyruvate dans le cycle du citrate
Pyruvate déshydrogénase
• Bilan de la réaction
• Complexe pluri-enzymatique– E.coli: 5 millions Daltons– Mammifères: 9 millions DaltonsComplexe est capable de canalisation
• Constituants– pyruvate déshydrogénase (E1)– dihydrolipoamide acétyltransférase (E2)– dihydrolipoamide déshydrogénase (E3)
Complexe de pyruvate déshydrogénase
Structure du complexe de la pyruvate déshydrogénase (PDH)
E. Coli pyruvate déshydrogénase
• Dihydrolipoyl transacétylase (E2)
• Pyruvate déshydrogénase (jaune) (E1) et dihydrolipoyl déshydrogénase (rouge) (E3)
• a plus b
Dihydrolipoyl transacétylase (E2)
Pyruvate déshydro-génase (E1)
PDH (E2)
Coenzyme A
Acide lipoic
Composants du complexe de la pyruvate déshydrogénase chez les mammifères et chez
E.coli
• Tableau 13.1
Cycle du citrate
• Caractéristiques du cycle
– 1) condensation d ’une C2 (acetylCoA) à une C4 pour former une C6 (citrate)
– 2) libération de deux C1 (CO2)
– 3) formation des composés riches en énergie (NADH, FADH2)
– 4) formation d ’1 ATP (GTP)
– 5) 8 réactions en total
Cycle du citrate
• Equation globale:Acétyl CoA + 3 NAD+ + Q +GDP (ou ADP) +Pi + 2 H2O --> CoASH + 3 NADH + QH2 + GTP (ou ATP) + 2 CO2 + 2 H+
3NADH1 QH21 ATP (ou GTP)
1) Condensation de l ’acétylCoA à l ’oxaloacétate
• Enzyme: citrate synthase
2) Conversion de citrate prochirale en isocitrate chirale par l ’aconitase (1)
• Citrate: alcool tertiaire, difficile à oxyder• Isocitrate: alcool secondaire, facile à oxyder
•
•
• Isocitrate est porteur de deux centres chiraux: 2R,3S-isocitrate• La réaction est réversible• Fluorocitrate est un puissant inhibiteur de l’aconitase
(dératisant)
3) Isocitrate déshydrogénase
• Transfert d ’hydrure à NAD+ et décarboxylation spontanée d ’oxalosuccinate
• Réaction irréversible
4) L ’-cétoglutarate déshydrogénase
• La réaction resemble à la réaction catalysée par la pyruvate déshydrogénase. La réaction est irréversible
• Complexe pluri-enzymatique catalysant une décarboxylation oxydative:– Déshydrogénase contenant du TPP– Dihydrolipoamide succinultransférase– Dihydrolipoamide déshydrogénase (voir PDH)
5) Succinyl CoA synthétase
• SuccinylCoA: thioester de haute énergie synthèse d ’ATP
• La réaction est réversible
Succinyl CoA synthétase (2)
6) Succinate déshydrogénase
• Enzyme membranaire– La réaction est physiologiquement irréversible– Fait partie de la chaine respiratoire– Groupe prostétique FAD lié par covalence– Coenzyme Q (ubiquinone) sert comme porteur des
équivalents de réduction– Malonate est un inhibiteur compétitif
7) Fumarase (fumarate hydratase)
• La réaction est réversible• Réaction stéréospécifique• Fumarate: prochirale• L-malate: chirale
8) Malate déshydrogénase
• La réaction est réversible
Contrôle du cycle du citrate
• Régulation allostérique des composants E2 et E3 du complexe de la pyruvate déshydrogénase de mammifères et de E.coli.
Contrôle du cycle du citrate
Régulation du complexe de la pyruvate déshydrogénase par phoshorylation de l ’élément E1, la pyruvate déshydrogénase
Contrôle du cycle du citrate
Régulation de l ’isocitrate déshydrogénase par modification covalente de l ’enzyme de E. coli.
Réaction anaplérotiquePyruvate + CO2 + ATP + H2O
--> Oxaloacétate + ADP + Pi
Le cycle est une plaque tournante du métabolisme aérobie
Production d ’ATP par le cycle
Production de composés riches en énergie, comme NADH, FADH2 ou QH2 et ATP ou GTP
• Equation globale:Acétyl CoA + 3 NAD+ + Q +GDP (ou ADP) +Pi + 2 H2O --> CoASH + 3 NADH + QH2 + GTP (ou ATP) + 2 CO2 + 2 H+
Equivalents d’ ATP3NADH 91 QH2 21 ATP (ou GTP) 1Total 12
Production théorique maximale d ’ATP par le cycle
38 molécules d ’ATP sont synthétisées dans le catabolisme d ’une molécule de glucose
Production théorique maximale d ’ATP par la glycolyse aérobie