Enzymes du Cycle de Krebs

Par Dr Catherine Shaffer, Ph.D. Revue par Dr Liji Thomas, MD

Le cycle de Krebs, également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique, est une série de réactions enzymatiques qui libèrent de l’énergie à partir des glucides, des graisses et des protéines stockés.

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Le cycle de Krebs a été proposé pour la première fois par Hans Adolf Krebs en 1937. Le cycle produit également des précurseurs d’acides aminés et un dinucléotide adénine nicotinamide réduit (NADH). C’est la principale voie métabolique pour tous les processus aérobies dans les tissus animaux. Chez les eucaryotes, le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale alors que chez les procaryotes, il se produit dans le cytosol.

Étapes du cycle de Krebs

L’acétyl-CoA est le point de départ du cycle de Krebs. Au cours des huit réactions du cycle, trois molécules de NADH sont produites et une de flavine adénine dinucléotide (FAD / FADH2). Voici les étapes du cycle:

1. L’acétyl-CoA est combiné à l’oxaloacétate par la citrate synthase pour former une molécule à six carbones. Ensuite, la molécule d’acide citrique est libérée du complexe enzymatique.
2. Une molécule d’eau est retirée de la position 3′ sur l’acide citrique et ajoutée à la position 4′ par l’enzyme aconitase, ce qui donne de l’isocitrate.
3. L’isocitrate déshydrogénase catalyse l’oxydation d’un groupe 4′-OH de l’isocitrate pour donner de l’alpha-cétoglutarate. Une molécule de NAD est convertie en NADH.
4. L’alpha-cétoglutarate est décarboxylé, convertissant une autre molécule de NAD en NADH, par l’alpha-cétoglutarate déshydrogénase, donnant du succinyl CoA qui est un composé instable.
5. La succinyl-COA synthétase catalyse l’addition d’un groupe phosphate libre à la guanosine diphosphate (GDP), créant ainsi de la guanosine triphosphate. Dans le processus, le groupe CoA est libéré du succinyl-CoA. La molécule résultante est le succinate.
6. Deux hydrogènes sont libérés du succinate lorsque la succinate déshydrogénase réduit la DCP en FADH2. La sortie de la réaction est le fumarate.
7. La fumarase catalyse l’addition d’un groupe -OH au fumarate, produisant du L-malate.
8. Dans la réaction finale du cycle, l’oxaloacétate est régénéré par oxydation du L-malate par la malate déshydrogénase. Une molécule de NAD est convertie en NADH.

Enzymes du cycle de Krebs

Les enzymes du cycle de Krebs sont des protéines membranaires présentes dans la matrice des mitochondries, à l’exception de la succinate déshydrogénase qui est une protéine membranaire intégrale verrouillée à la membrane mitochondriale interne.

Alors que le NAD est le groupe prothétique utilisé pour accepter les protons générés au cours des trois étapes d’oxydation, le FAD est utilisé par la succinate déshydrogénase. Le destin ultime de ces coenzymes réduites est d’être réoxydées en entrant dans les réactions en chaîne de transport d’électrons dans la membrane mitochondriale interne, lorsque l’ATP est généré.

Certaines réactions du cycle de Krebs sont proches de l’équilibre thermodynamique, et sont donc bidirectionnelles. Ceux-ci comprennent des enzymes interconvertissant le succinate, le fumarate, le malate et l’oxaloacétate. La réversibilité des réactions permet la génération de précurseurs pour la synthèse du glucose, la synthèse des acides gras et du cholestérol, l’anabolisme des acides aminés, les nucléotides et la biosynthèse de l’hème.

Le cycle de Krebs utilise environ les deux tiers de l’oxygène total consommé par le corps et génère environ ⅔ de l’énergie. Il joue un rôle dans la gluconéogenèse, la transamination, la désamination et la lipogenèse. Très peu d’anomalies génétiques du cycle de Krebs ont été trouvées, peut-être parce qu’il est essentiel pour la survie.

Évolution du cycle de Krebs

La plupart des enzymes du cycle de Krebs sont codées dans le noyau chez les eucaryotes. On pense que les gènes nucléaires ont été acquis à partir de gènes mitochondriaux ancestraux au cours de l’évolution. Au cours de ce processus, connu sous le nom d’endosymbiose, les cellules ont commencé à vivre dans des relations symbiotiques.

La mitochondrie et le chloroplaste sont censés avoir été à l’origine des cellules libres qui ont finalement commencé à vivre à l’intérieur d’autres cellules. Avant cet événement, les enzymes du cycle de Krebs peuvent n’avoir fonctionné que comme des étapes isolées dans l’hôte et les mitochondries.

Différentes isoformes des enzymes dans différents compartiments cellulaires peuvent être apparues à la suite d’événements de transfert de gènes. Le processus par lequel ces étapes isolées du cycle se sont réunies pour former un cycle complexe et critique nécessaire à la vie n’est pas encore compris.

Lectures supplémentaires

• Tout le contenu Biochimique
• Introduction à la Cinétique des enzymes
• Chiralité en biochimie
• Isomères L et D
• Réaction de couplage croisé de Suzuki-Miyaura

Écrit par

Dr Catherine Shaffer

Catherine Shaffer est une écrivaine indépendante en sciences et en santé du Michigan. Elle a écrit pour une grande variété de publications commerciales et de consommateurs sur des sujets liés aux sciences de la vie, en particulier dans le domaine de la découverte et du développement de médicaments. Elle est titulaire d’un doctorat en chimie biologique et a commencé sa carrière en tant que chercheuse de laboratoire avant de passer à la rédaction scientifique. Elle écrit et publie également de la fiction et, pendant son temps libre, elle pratique le yoga, le vélo et s’occupe de ses animaux de compagnie.

Citations