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