Cycle de Krebs
Le cycle de Krebs ou cycle des acides tricarboxyliques ou cycle du citrate est au centre du métabolisme cellulaire. En effet, il est le point final et commun du catabolisme des glucides, lipides et protides.
Une fois dégradé par la glycolyse, la voie des pentoses phosphates ou la voie d'Entner-Doudoroff, le glucose en pyruvate est transformé en acétylcoenzyme A et oxaloacétate. Ces deux composés sont le point de départ du cycle de Krebs qui vont être condensés en citrate (d'où le nom du cycle).
Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice de la mitochondrie, en aérobiose. Les enzymes catalysant cette suite de réactions sont localisées dans la matrice mitochondriale ou au niveau de la membrane interne mitochondriale.
Avec la chaîne respiratoire, le cycle de Krebs est le processus ultime de dégradation des différents métabolites qui seront dégradé en dioxyde de carbone et eau.
Étapes du cycle de Krebs
Synthèse du citrate
La réaction de condensation irréversible est catalysée par la citrate synthétase.
Cycle_de_krebs_etape1.png
Déshydratation du citrate
Cette réaction de déshydratation réversible, catalysée par une lyase (cis-aconitase), produit du cis-aconitate (ou mieux : Z-aconitate). Bien que le citrate semble être symétrique, on a pu démontrer que le départ d'eau a lieu entre les carbones de l'oxaloacétate.
Cycle_de_krebs_etape2.png
Hydratation du cis-aconitate
Cette réaction est réversible et catalysée par la même enzyme qu'a l'étape précédente. L'addition d'eau sur la double liaison a lieu dans une position différente : c'est l'isocitrate.
Cycle_de_krebs_etape3.png
Oxydation de l'isocitrate
Cette réaction réversible est catalysée par une oxydoréductase, l'isocitrate déshydrogénase.
Cycle_de_krebs_etape4.png
Décarboxylation de l'oxalosuccinate
Il y a libération du dioxyde de carbone lors de cette réaction irréversible catalysée par la même enzyme précédente.
Cycle_de_krebs_etape5.png
Décarboxylation oxydative de l'α-cétoglutarate
Cette réaction est la même que celle permettant le passage du pyruvate à l'acétylCoA. Le complexe enzymatique fait intervenir 5 coenzymes successifs (thiamine pyrophosphate ou TPP), le lipoate, le NAD, le coenzyme A et le FAD.
Cycle_de_krebs_etape6.png
Formation du succinate
Lors de cette réaction, il y a transfert de l'énergie du succinylcoenzyme A (par sa liaison acylthioester) à la guanosine diphosphate. Cette réaction est catalysée par une transférase, la succinate thiokinase.
Cycle_de_krebs_etape7.png
Oxydation du succinate
Cette réaction est catalysée par une enzyme flavoprotéique à FAD, inhibée par le malonate, la succinate déshydrogénase (oxydoréductase).
Cycle_de_krebs_etape8.png
Hydratation du fumarate
Cette réaction d'addition est catalysée par une lyase, la fumarase.
Cycle_de_krebs_etape9.png
Oxydation du malate : fermeture du cycle
Cette réaction referme le cycle. Il y a formation d'oxaloacétate catalysé par le malate déshydrogénase (oxydoréductase).
Cycle_de_krebs_etape10.png
Bilan du cycle de Krebs
Le cycle de Krebs se compose de 8 étapes, chacune est catalysée par une enzyme spécifique. Au cours du cycle sont produites:
- 2 moles de CO2
- 3 moles de NADH,H+
- 1 mole de FADH2
- 1 mole d'ATP
En prenant comme départ une molécule de glucose, jusqu'au stade CO2</sup> et H2O :
Ce qui correspond, après réduction des coenzymes NAD et FAD par la chaîne respiratoire à 38 ATP .
Conclusion, l'utilisation du glucose par respiration aérobie est plus énergétique que les fermentations.
En présence d'une grande quantité d'acétylCoA, le cycle de Krebs peut être débordé en particulier chez les diabétiques ayant un déficit sévère en insuline ou après un jeun prolongé, voir Cétoacidose diabétique.