Cycle De Krebs Flashcards
Quelles sont les étapes de la respiration cellulaire ?
-glycolyse
-cycle de Krebs
-chaîne de transport des électrons
Comment est ce que la respiration cellulaire est aussi appelée ?
Phase d’oxydation aérobique du catabolisme (les cellules oxydent le carburant en CO2 et en H2O)
Quel est le bilan net de la respiration cellulaire ?
6 CO2
6 H2O
38 ATP
Quels sont les 2 autres noms pour le cycle de Krebs?
-cycle des acides tricarboxyliques (TCA)
-cycle de l’acide citrique
pourquoi est ce que le cycle de Krebs est considéré comme un carrefour métabolique?
il est le point commun du catabolisme des glucides, lipides, protéines car ils aboutissent tous à la formation d’acétyl-coA
Où se déroule le cycle de Krebs?
dans la matrice mitochondriale
V/F
c’est dans le cycle de Krebs que se déroule la majorité des oxydation d’une cellule
vrai
Quel est le but du cycle de Krebs?
produire des intermédiaires énergétiques pour produire des molécules d’ATP dans la chaine de transport des éléctrons
recueillir, transformer et transmettre l’énergie du glucose (ou autre)
Quel est le substrat du cycle de Krebs?
l’acétyl-coA
Comment est-ce que le NADH et le FADH2 produits du cycle sont réutilisés?
ils sont réoxydés en NAD+ et FAD dans la chaine de transport des électrons pour générer de l’ATP
C’est quoi l’acidose lactique et quel est son lien sur le cycle de Krebs?
acidose lactique: diminution du pH sanguin du à une accumulation d’acide lactique
Si l’apport en oxygène est insuffisant (hypoxie), le cycle de Krebs est inhibé et les mitochondries sont incapables de synthétiser de l’ATP au même débit que la glycolyse fonctionne. Cela résulte en un excès de pyruvate qui est converti en lactate et relaché dans le sang, où il s’accumule
Quelle liaison de l’actétyl-CoA est une liaison riche en énergie?
la liaison thioester entre le groupe thiol réactif (-SH) de CoA avec l’acétyl
De où est-ce que l’actétyle vient?
acétyl: CH3-C=O
c’est un produit commun de la dégradation des glucides, acides gras, acides aminés
Quelle molécule est la vitamine B5?
acide pantothénique
De quoi est ce que CoA est formé?
-groupe β-mercaptoéthylamine (contient le groupe SH)
-acide pantothénique
-3′-5′ adénosine diphosphate
C’est quoi qui assure le transport du groupement acétyle?
CoA
Quel est le précurseur immédiat de l’acétyl-CoA?
lors de la dégradation des glucides, le précurseur formé par la glycolyse est le pyruvate
Pourquoi est ce que l’acétyl-CoA est un composé riche en énergie?
car l’hydrolyse de sa liaison thioester est exergonique
Par quel système le pyruvate doit-il entrer dans la mitochondrie pour le cycle de Krebs?
Il entre dans la mitochondrie après la glycolyse par système de transport actif symport H+/pyruvate
C’est quoi la décarboxylation oxydative du pyruvate?
c’est la perte d’un carbone de la molécule de pyruvate sous la forme d’une molécule de CO2
Quel complexe multi-enzymatique intervient dans la décarboxylation oxydative du pyruvate?
complexe pyruvate déshydrogénase (PDH)
Comment est caractérisé un complexe multi-enzymatique?
C’est un complexe d’enzymes qui catalysent deux réactions successives ou plus d’une voie métabolique
Quels avantages offrent un complexe multi-enzymatique?
- La vitesse des réactions est augmentée
- la distance que doivent parcourir les substrats entre les sites actifs est minimisée - Les intermédiaires métaboliques sont guidés d’une enzyme à l’autre, minimisant les réactions annexes
- Les réactions peuvent être régulées de manière coordonnée
De quoi le complexe PDH est-il composé?
3 enzymes:
-pyruvate déshydrogénase (E1)
-dihydrolipoyl transétylase (E2)
-dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
5 coenzymes:
-thiamine pyrophosphate (TPP)
-lipoamide/dihydrolipoamide
-CoA
-FAD
-NAD+
Quelles coenzymes sont des groupements prosthétiques?
-TPP
-FAD
-lipoamide
elles sont liées de façon covalente à l’enzyme durant les réactions
Chez les mammifères, le complexe PDH contient quoi également (à par les 3 enzymes et 5 cofacteurs)?
-12 copies d’une protéine de liaison de E3 (E3BP) dont le rôle est de faciliter la liaison de E3 au coeur de E2
-1 à 3 copies de pyruvate déshydrogénase kinase et de pyruvate déshydrogénase phsophatase, enzymes impliquées dans la régulation de l’activité catalytique du complexe PDH
Quelle est la réaction globale de la synthèse de l’acétyl-coA?
pyruvate + NAD+ + CoA -> acétyl-CoA + NADH + CO2
-réaction exergonique
-les 2 NADH (puisque la glycolyse produit 2 pyruvates) entrent dans les phosphorylations oxydatives pour faire de l’ATP
Quelle est la 1ère réaction de la synthèse d’acétyl-CoA?
pyruvate -> hydroxyéthyl-TPP
-E1 utilise le cofacteur TPP
-décarboxylation du pyruvate (un CO2 est libéré)
Quelle est la 2e réaction de la synthèse d’acétyl-CoA?
hydroxyéthyl-TPP -> acétyl-dihydrolipoamide
-E2 utilise le cofacteur lipoamide
-transfert du groupe hydroxyétyl à la lipoamide
-regénération de TPP et de la forme active de E1
Quelle est la 3e réaction de la synthèse d’acétyl-CoA?
acétyl-dihydrolipoamide -> acétyl-CoA
-E2 utilise le cofacteur CoA
-transfert du groupe acétyl sur CoA
Quelle est la 4e réaction de la synthèse d’acétyl-CoA?
réoxydation du dihydrolipoamide
-E3 utilise le cofacteur FAD
-E3 réoxyde le dihydrolipoamide
-E2 complète son cycle
-FAD est réduit en FADH2
Quelle est la 5e réaction de la synthèse d’acétyl-CoA?
Réoxydation de E3 par le NAD+
-E3 utilise le cofacteur NAD+
-FADH2 formé à l’étape 4 devient du FAD en fournissant ses électrons au NAD+ qui est réduit en NADH et qui générera 3 ATP lorsqu’il sera oxydé
Comment est ce que l’arsenic fonctionne comme poison?
L’arsenite et les arsénicaux organiques sont capables de se lier aux composés à groupement sulfhydryle tel ceux présentés sur E2 (dihydrolipoamide) et l’inactive
-> la respiration cellulaire est alors bloquée et seule la respiration anaérobique est disponible
Est ce que la décarboxylation du pyruvate est réversible?
non, la condensation demanderait trop d’énergie
Est ce qu’il existe d’autres voies chez les mammifères pour former de l’acétyl-CoA à partir de pyruvate?
non, c’est alors important que la réaction soit parfaitement contrôlée
Quels sont les 2 systèmes de régulation utilisés pour le complexe PDH?
- inhibition par les produits (NADH et acétyl-CoA)
- modification covalente par phosphorylation/déphosphorylation de E1
Comment fonctionne l’inhibition par NADH et acétyl-CoA dans la synthèse de l’acétyl-CoA?
le NADH et l’acétyl-CoA entrent en compétition avec le NAD+ et le CoA pour les sites actifs de leurs enzymes
-> inhibition compétitive
Que se passe-t-il quand les concentrations en NADH et/ou acétyl-CoA sont élevées?
les réactions réversibles catalysées par E2 et E3 s’inverse (pas E1 car la réaction est trop exergonqiue; alors l’inversion des réactions s’arrête à l’hydroléthyl-TPP)
Comment fonctionne l’inhibition par phosphorylation pour le complexe PDH?
-pyruvate déshydrogénase kinase: enzyme qui ajoute phosphate
-pyruvate déshydrogénase phosphatase: enzyme qui retire phosphate
ces enzymes modifient E1
E1 phosphorylé est inactive
Quels sont les activateurs et inhibiteurs des enzymes de l’inhibition par phosphorylation?
pyruvate déshydrogénase kinase:
activateurs:
-acétyl-CoA
-NADH
inhibiteurs:
-pyruvate
-ADP
-Ca+2 (haut Mg+2)
-K+
*les activateurs font ajouter un groupement phosphate et rendent E1 inactif; les inhibiteurs empêche l’ajout de phosphate
pyruvate déshydrogénase phosphatase:
-Mg+2
-Ca+2
*les inhibiteurs retirent le groupement phosphate et activent E1
NAD+ -> NADH et FAD -> FADH2 est le fait de réduire ou d’oxyder?
NAD+ est réduit en NADH
Quelle est la 1ère étape du cycle de Krebs?
acétyl-CoA + oxaloacétate ⇌ S-citryl-CoA → citrate + CoA-SH + H+
Enzyme: citrate synthase
-condensation du résidu 2C de l’acétyl-CoA avec la molécule à 4C d’oxaloacétate pour former le citrate 6C
-réaction exergonique irréversible
-2e flèche nécessite de H20
Quelle est la 2e étape du cycle de Krebs?
citrate ⇌ cis-aconitate + H2O ⇌ isocitrate
Enzyme: Aconitase (mutase)
-isomérisation
-réversible
-1ère flèche: déshydratation
-2e flèche: hydratation
Quelle est la 3e étape du cycle de Krebs?
isocitrate → oxalosuccinate → α-cétoglutarate
Enzyme: isocitrate déshydrogénase NAD+ dépendante
-1ère flèche: oxydation d’un alcool secondaire en cétone (réversible)
Implique la réduction du NAD+ en NADH + H+
-2e flèche: décarboxylation du carboxyle de la cétone (irréversible)
Implique l’entrée de H+ et la sortie de CO2
au début: 6C
à la fin: 5C
* grâce à la décarboxylation oxydative
Quelle est la 4e étape du cycle de Krebs?
α-cétoglutarate + HS-CoA → succinyl-CoA
Enzyme: α-cétoglutarate déshydrogénase
-décarboxylation oxydative
-NAD+ -> NADH + H+
-produit du CO2
-irréversible
-le succinyl-CoA produit est un thioester riche en énergie
Cette réaction fait intervenir un complexe multi-enzymatique, différent de PDH
au début: 5C
à la fin: 4C
De quoi est composé le complexe multi-enzymatique de l’α-cétoglutarate déshydrogénase?
3 enzymes:
-α-cétoglutarate déshydrogénase (E1)
-dihydrolipoyl transsuccinylase (E2)
-dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
5 coenzymes (les même que PDH):
-TPP
-lipoamide
-NAD+
-FAD
-CoA
Quelle est la 5e étape du cycle de Krebs?
succinyl-CoA → succinate + HS-CoA
Enzyme: succinyl-CoA synthétase
-phosphorylation du substrat
-nécessite H20
-GDP + Pi -> GTP
-l’enzyme hydrolyse le succinyl-CoA (exergonique) tout en réalisant la synthèse de GTP riche en énergie (endergonique)
-réversible
Comment est ce que le GTP crée à l’étape 5 devient-il de l’ATP?
GTP + ADP ⇌ GDP + ATP
Enzyme: nucléoside diphosphate kinase
Quelle est la 6e étape du cycle de Krebs?
succinate → fumarate
Enzyme : succinate déshydrogénase
-oxydation du succinate
-FAD → FADH2 (FAD accepte des é)
-réversible
-la seule enzyme membranaire du cycle de Krebs
-Le FAD est lié de façon covalente à l’enzyme
-FADH2 est réoxydé en FAD par la réoxydation de la succinate déshydrogénase par le coenzyme Q de la chaine de transport des électrons
est ce que l’acétyl-CoA est un équivalent d’acétyle?
oui
Par quoi la succinate déshydrogénase est elle inhibée?
malonate
-analogue structural du succinate
-inhibiteur compétitif
Pourquoi est-ce que l’oxydation d’un alcane en alcène (ex dans l’étape 6 du cycle de Krebs) implique la réduction du FAD en FADH2 et non du NAD+ en NADH?
car l’oxydation d’un alcane en alcène est assez exergonique pour réduire le FAD, mais pas assez pour réduire le NAD+
le NAD+ est plutôt impliqué dans l’oxydation des alcools en aldéhyde/cétone
Quelle est la 7e étape du cycle de Krebs
fumarate → malate
Enzyme: fumarase
-hydratation (demande une molécule H2O) du fumarate pour donner du L-malate
-réversible
Quelle est la 8e étape du cycle de Krebs?
malate → oxaloacétate
Enzyme: malate déshydrogénase
-oxydation de l’oxaloacétate
-NAD+ → NADH + H+
-réversible (mais, endergonique en conditions standards)
Quelles étapes sont irréversible/ favorables ?
étapes 1,3 et 4
Pourquoi est-ce que le cycle fonctionne malgré que la malate déshydrogénase est défavorable?
car l’oxaloacétate est continuellement utilisé (il y en a très peu souvent) et la citrate synthase n’est jamais saturée, toujours prête à recevoir de l’oxaloacétate. La malate déhydrogénase assure alors sa réaction, mais si elle est défavorable
Quelles transformations chimiques sont complétées lors d’un tour complet du cycle de Krebs?
- un groupement acétyle est oxydé en 2 CO2, processus qui met en jeu 4 paires d’électrons (8é) (3 NADH, 1 FADH2)
- 1 groupement phosphate riche en énergie est formé (GTP)
Les 8 électrons provenant du NADH et du FADH2 vont servir à quoi?
ils vont permettre de réduire 2 O2 en H20 dans la chaine de transport des électrons
Combien de molécules d’ATP pourront être produits à partir du cycle de Krebs?
Pour 1 tour du cycle de Krebs pour une molécule d’acétyl-CoA:
3NADH -> 3 ATP
1 FADH2 -> 2 ATP
1 GTP
* NADH et FADH2 sont transformés en ATP dans la chaine de transport des électrons
Puisqu’il y a deux molécule d’acétyl-CoA: 24 ATP
En ajoutant les ATP dans la transformation des 2 pyruvate en acétyl-CoA:
30 ATP pour les 2 molécules de pyruvate
Combien de molécules d’ATP sont produites lors du transport d’électrons et phosphorylations oxydatives ?
2 NADH de la glycolyse
2 NADH pyruvate -> acétyl-CoA
6 NADH cycle de Krebs
2 FADH2 cycle de Krebs
34 ATP total
Combien de molécules d’ATP sont produites dans la respiration cellulaire?
38
voir p.75 notes de cours
Le cycle de Krebs est régulé par quelles méthodes?
-disponibilité en substrat
-inhibition par les produits
-inhibition compétitive par rétrocontrôle exercé par d’autres intermédiaires du cycle
Quels sont les régulateurs les plus stratégiques du cycle de Krebs
substrats:
-acétyl-CoA
-oxaloacétate
produit:
-NADH
Quand un tissu passe d’une faible activité à une activité et resoiration intense, que se passe-t-il sur la régulation du cycle de Krebs?
-l’augmentation de l’activité diminue la concentration en NADH mitochondriale
-La concentration en oxaloacétate augmente, ce qui stimule la citrate synthase et produit plus de citrate
-la vitesse d’utilisation du citrate dépend de l’isocitrate déshydrogénase NAD+ dépendante, enzyme qui est inhibée par le NADH
-la citrate synthase est aussi inhibée par le NADH
3 conséquences de la diminution de concentration en citrate:
-le citrate est un inhibiteur compétitif de l’oxaloacétate pour la citrate synthase (inhibition par le produit) -> inhibition est levée
-α-cétoglutarate déshydrogénase est aussi inhibée par le NADH et le succinyl-CoA, une diminution de NADH cause une augmentation de son activité
-le succinyl-CoA entre en compétition avec l’acétyl-CoA dans la réaction de la citrate synthase (inhibition compétitive par rétrocontrôle)
Quelles autres molécules régulent le cycle de Krebs?
-ADP est un effecteur positif de l’isocitrate déshydrogénase
-ATP est un inhibiteur de l’isocitrate déshydrogénase
-Ca+2 active la pyruvate déshydrogénase phosphatase et inhibe la pyruvate déshydrogénase kinase, ce qui active le complexe PDH et donc, la production d’acétyl-CoA
-Ca+2 active l’isocitrate déshydrogénase et l’α-cétoglutarate déshydrogénase
Pourquoi est ce que le cycle de Krebs est amphibolique?
catabolique: processus de dégradation qui libère de l’énergie
anabolique: plusieurs voies de biosynthèse utilisent des intermédiaires du cycle de Krebs comme substrats
C’est quoi une réaction cataplérotique ?
Une réaction qui utilise et consomme les intermédiaires du cycle de Krebs
Elles servent à éviter l’accumulation dans la mitochondrie de ces intermédiaires
C’est quoi une réaction anaplérotique?
Une réaction qui réapprovisionne les intermédiaires du cycle de Krebs.
souvent catalysées par la pyruvate carboxylase qui produit l’oxaloacétate
