Le cycle de l’acide citrique

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1 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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4 Le cycle du citrate se passe dans les mitochondries

5 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

6 Pyruvate déshydrogénase
Bilan de la réaction Complexe pluri-enzymatique E.coli: 5 millions Daltons Mammifères: 9 millions Daltons Complexe est capable de canalisation Constituants pyruvate déshydrogénase (E1) dihydrolipoamide acétyltransférase (E2) dihydrolipoamide déshydrogénase (E3)

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8 Complexe de pyruvate déshydrogénase

9 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)

10 Pyruvate déshydro- génase (E1)

11 Coenzyme A Acide lipoic PDH (E2)

12 Composants du complexe de la pyruvate déshydrogénase chez les mammifères et chez E.coli
Tableau 13.1

13 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

14 Cycle du citrate 3NADH 1 QH2 1 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+ 3NADH 1 QH2 1 ATP (ou GTP)

15 1) Condensation de l ’acétylCoA à l ’oxaloacétate
Enzyme: citrate synthase

16 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)

17 3) Isocitrate déshydrogénase
Transfert d ’hydrure à NAD+ et décarboxylation spontanée d ’oxalosuccinate Réaction irréversible

18 4) L ’a-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)

19 5) Succinyl CoA synthétase
SuccinylCoA: thioester de haute énergie synthèse d ’ATP La réaction est réversible

20 Succinyl CoA synthétase (2)

21 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

22 7) Fumarase (fumarate hydratase)
La réaction est réversible Réaction stéréospécifique Fumarate: prochirale L-malate: chirale

23 8) Malate déshydrogénase
La réaction est réversible

24 Contrôle du cycle du citrate
Régulation allostérique des composants E2 et E3 du complexe de la pyruvate déshydrogénase de mammifères et de E.coli.

25 Contrôle du cycle du citrate
Régulation du complexe de la pyruvate déshydrogénase par phoshorylation de l ’élément E1, la pyruvate déshydrogénase

26 Contrôle du cycle du citrate
Régulation de l ’isocitrate déshydrogénase par modification covalente de l ’enzyme de E. coli.

27 Le cycle est une plaque tournante du métabolisme aérobie
Réaction anaplérotique Pyruvate + CO2 + ATP + H2O --> Oxaloacétate + ADP + Pi Le cycle est une plaque tournante du métabolisme aérobie

28 Production d ’ATP par le cycle
Production de composés riches en énergie, comme NADH, FADH2 ou QH2 et ATP ou GTP

29 Production théorique maximale d ’ATP par le cycle
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’ ATP 3NADH QH 1 ATP (ou GTP) Total

30 Production théorique maximale d ’ATP par la glycolyse aérobie
38 molécules d ’ATP sont synthétisées dans le catabolisme d ’une molécule de glucose