Le cycle de Krebs

Résumé du document

Cours de métabolisme moléculaire, dispensé en L3 Biochimie et biologie moléculaire. Ce cours de métabolisme reprend en détail toutes les étapes du cycle de Krebs et sa régulation. Présentation des différents acteurs, principe d'action des enzymes impliquées. Présentation succincte du cycle glyoxilique.

Extraits

[...] Cette réaction irréversible est catalysée par la citrate synthase. Dans cette réaction, le méthyl de l'acétyl‐CoA attaque le carbonyle de l'oxaloacétate. Du citroyl‐CoA est transitoirement formé dans le site actif de l'enzyme. Isomérisation du citrate L'aconitase (ou plus formellement, aconitate hydratase) catalyse la transformation réversible du citrate en isocitrate, en passant par la formation d'un intermédiaire, qui ne se libère généralement pas du site actif de l'enzyme, le cis‐aconitate. Oxydoréduction Lors de cette troisième étape, l'isocitrate déshydrogénase catalyse la décarboxylation oxydative de l'isocitrate, pour former de l'α‐cétoglutarate. [...]

[...] Ainsi, en cas de carence en vitamine B1, ces enzymes ne pourront pas fonctionner et le cycle de Krebs se retrouvera bloqué. On observe cette maladie principalement en Extrême‐Orient, où la très riche alimentation en riz, à faible teneur en vitamine B1, est responsable de la carence. Par ailleurs, on trouve dans la peau de certains poissons une enzyme, la thiaminase, qui détruit la vitamine B1. Cette enzyme est elle‐ même détruite à la cuisson, mais il a été observé des cas de béribéri au Japon, où le poisson est souvent consommé cru. [...]

[...] Le cycle glyoxilique Chez les plantes, certains invertébrés et quelques microorganismes (incluant Escherichia coli et les levures notamment), l'acétyl‐CoA peut être à la fois une molécule riche en énergie, mais également une source de phosphoénolpyruvate, pour la synthèse de glucose. Chez ces organismes, les enzymes du cycle glyoxilique catalysent la conversion de l'acétyl‐CoA en succinate. [...]

[...] L'accepteur d'électron est le NAD+, qui est réduit en NADH+H+ Bilan Acétyl‐CoA + Oxaloacétate + H2O Citrate + CoA + Citrate Cis‐aconitate + H2O Cis‐aconitate + H2O Isocitrate Isocitrate + NAD+ α‐cétoglutarate + CO2 + NADH+H+ α‐cétoglutarate + NAD+ + CoA Succinyl‐CoA + CO2 + NADH+H+ Succinyl‐CoA + Pi + GDP Succinate + GTP + CoA Succinate + FAD (lié) Fumarate + FADH2 (lié) Trans‐Fumarate + H2O L‐Malate Malate + NAD+ Oxaloacétate + NADH+H+ Bilan net : 1 Acétyl‐CoA + 2 H2O + 3 NAD+ + 1 FAD + 1 GDP + 1 Pi + 2 CO2 + 2 H + 3 NADH + 3 + 1 FADH2 + 1 GTP + 1 CoA Bilan énergétique : Isocitrate déshydrogénase 3 liaisons riches en énergie 1 NADH+H formé α‐cétoglutarate déshydrogénase + 1 NADH+H formé 3 liaisons riches en énergie Succinyl‐CoA synthétase 1 GTP formé NADH+H+ 1 liaisons riches en énergie Succinate déshydrogénase 2 liaisons riches en énergie 1 FADH2 formé Malate déshydrogénase + 3 liaisons riches en énergie 1 NADH+H formé 12 liaisons riches en énergie + METABOLISME Particularités et mécanismes Grâce à des cultures bactériennes sur milieu 14C, il a été possible e tracer le cheminement de chaque atome de carbone tout au long du cycle de Krebs. Les atomes de carbone entrant dans le cycle de Krebs, sous forme d'acétyl‐CoA, n'en sortent pas au cours du premier tour. Le complexe de l'α‐cétoglutarate déshydrogénase Ce complexe multienzymatique est très semblable au complexe de la pyruvate déshydrogénase, à la fois d'un point de vue structural que fonctionnel. [...]

[...] Les composés E2 des deux complexes sont très similaires, tandis que les composés E3 sont absolument identiques. Devenir des atomes de carbone Le cycle de Krebs Des études ont prouvé que l'aconitase choisissait toujours le même hydrogène pour déshydrater la molécule de citrate. Or, cette molécule présente un axe de symétrie En réalité, l'enzyme va reconnaitre trois points d'ancrage sur la molécule. L'aconitase Les trois points d'ancrage reconnus par l'enzyme sont l'hydroxyle d'une part, le carbonyle central d'autre part, et enfin l'un des deux groupements carboxyliques terminaux. [...]