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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
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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
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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)
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Complexe de pyruvate déshydrogénase
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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)
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Pyruvate déshydro-génase (E1)
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PDH (E2)
Coenzyme A
Acide lipoic
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Composants du complexe de la pyruvate déshydrogénase chez les mammifères et chez
E.coli
• Tableau 13.1
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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
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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)
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1) Condensation de l ’acétylCoA à l ’oxaloacétate
• Enzyme: citrate synthase
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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)
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3) Isocitrate déshydrogénase
• Transfert d ’hydrure à NAD+ et décarboxylation spontanée d ’oxalosuccinate
• Réaction irréversible
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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)
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5) Succinyl CoA synthétase
• SuccinylCoA: thioester de haute énergie synthèse d ’ATP
• La réaction est réversible
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Succinyl CoA synthétase (2)
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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
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7) Fumarase (fumarate hydratase)
• La réaction est réversible• Réaction stéréospécifique• Fumarate: prochirale• L-malate: chirale
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8) Malate déshydrogénase
• La réaction est réversible
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Contrôle du cycle du citrate
• Régulation allostérique des composants E2 et E3 du complexe de la pyruvate déshydrogénase de mammifères et de E.coli.
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Contrôle du cycle du citrate
Régulation du complexe de la pyruvate déshydrogénase par phoshorylation de l ’élément E1, la pyruvate déshydrogénase
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Contrôle du cycle du citrate
Régulation de l ’isocitrate déshydrogénase par modification covalente de l ’enzyme de E. coli.
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Réaction anaplérotiquePyruvate + CO2 + ATP + H2O
--> Oxaloacétate + ADP + Pi
Le cycle est une plaque tournante du métabolisme aérobie
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Production d ’ATP par le cycle
Production de composés riches en énergie, comme NADH, FADH2 ou QH2 et ATP ou GTP
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• 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
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38 molécules d ’ATP sont synthétisées dans le catabolisme d ’une molécule de glucose
Production théorique maximale d ’ATP par la glycolyse aérobie