cycle de krebs Flashcards
Qu’est ce que la respiration cellulaire?
phase d’oxydation aérobique du catabolisme
les cellules animales sont aérobiques et oxydent le carburant en CO2 et H2O
production d’ATP sans apport d’oxygène
En combien d’étapes se fait la respiration cellulaire?
3 étapes principales
Quels sont les autres nom de cycle de krebs?
cyc;e des acides tricarboxyliques (TCA)
cycle de l’acide citrique
Qu’est ce qu’un carrefour métabolique?
point final et commun du catabolisme des glucides,lipides, protéines/ acides aminés, car TOUS aboutissent à de l’acétylCoA
Ou se produit le cycle de Krebs?
dans la matrice mitochondriale c’est à dire à l’intérieur de la mitochondrie
Que se produit dans le cycle de Krebs?
oxydations
production d’énergie d’une cellule
Quel est le but du cycle de Krebs?
produire des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP dans la chaîne respiratoire
Quel est le substrat dans le cycle de Krebs? combien y a-t-il de réaction enzymatiques?
acétyl-CoA
8 réaction enzématiques
Quels sont les produits du cycle de Krebs?
NADH et FADH2
- sont réoxydé, énergie libérée couplée à la synthèse ATP
À quoi servent les intermédiaires du cycle de Krebs?
utilisés dans la biosynthèse de constituants cellulaires vitaux
Qu’est ce qu’une acidose lactique?
si l’apport en oxygène est insuffisant, mitochondries incapable de continuer à synthétiser l’ATP à un débit suffisant, tandis que la glycolyse se fait NORMALEMENT
–> excès de pyruvate qui est converti en lactate (fermentation) et relâché dans le flux sanguin ou il s’accumule
À quoi est commun le groupement acétyl?
commun de dégradation des glucides, acides gras et acides aminés
De quoi est formé le CoA?
B-mercaptoéthylamine
acide pantothénique (vitamine B5)
3’,5’- adénosine diphosphate
À quoi sert le CoA?
le transport du groupement acétyl
Quel est le précurseur de l’acétyl-CoA lors de la dégradation des glucides?
pyruvate, produit de la glycolyse
Comment est le ΔG˚’ de l’acétyl-CoA?
négatif, donc c’est un composé riche en énergie
Qu’est ce que le ∆G˚ ?
quantité totale D’énergie utilisée ou produite au cours d’une réaction chimique dans des conditions standards ou la concentration des réactifs = 1,
conditions physiologiques
la réaction atteindra l’équilibre
Qu’est ce que le ∆G˚’?
Comme pour ∆G˚ mais le pH est fixé à 7
la concentration en H+ est de 10-7M
De quoi dépend l’énergie requise pour la synthèse d’ATP?
dépend des [ ] d’ADP d’ATP de pi et du pH
En combien d’étapes se déroule la synthèse de l’acétyl-CoA
en 5 étapes
Qu’est ce que le complexe pyruvate deshydrogénase? (PDH)
un complexe multi-enzymatique qui intervient dans la décarboxylation oxydative du pyruvate
De quoi sont formés les complexes multi enzymatiques?
enzymes associées qui catalysent 2 ou + successives d’une voie métabolique
Quels sont les avantages mécanistiques des complexes multi enzymatiques?
- distance que doivent parcourir les substrats es + petite ce qui augmente la vitesse de réaction (vitesse selon le nombre de collisions)
- formation d’un complexe: donne les moyens de guider les intermédiaires métaboliques d’une enzyme à l’autre, minimise les réactions annexes
- réactions catalysées par un complexe multi-enzymatiques peuvent être régulées de manière coordonnée
Quelles sont les 3 enzymes du complexe pyruvate déshydrogénase (PDH)?
- pyruvate déshydrogénase (E1)
- dihydrolipoamide S-acétyltransférase (E2)
- dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
Quelles sont les 5 coenzymes du complexe pyruvate déshydrogénase (PDH)?
- thiamine pyrophosphate (TPP)
- lipoamide / dihydrolipoamide*
- coenzyme A (CoA)
- flavine adénine dinucléotide (FAD)*
- nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)
Que contient le complexe PDH de + chez les mammifères?
- environ 12 copies d’une protéine de liaison E3, (facilite la liaison de E3 au coeur de E2)
- 1 à 3 copies de pyruvate déshydrogénase kinase et pyruvate déshydrogénase phosphate (2 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
les 2 NADH vont entrer dans une phosphorylation oxydative pour générer 3 ATp chacune donc 6
Que se passe-t-il pendant la réaction 1??
pyruvate -> hydroxyéthyl - TPP
pyruvate déshydrogénase (E1) (ENZYME à TPP), décarboxyle le pyruvate avec la formation de l’intermédiaire hydroxyéthyl-TPP
Que se passe-t-il pendant la réaction 2?
hydroxyéthyl-TPP -> acétyl -dihydrolipoamide
gr, hydroxyéthyle transféré à la lipoamide grâce à l’enzyme dihydrolipoyl transacétylase (E2) pour produire acétyl-dihydrolipoamide
cela régénère le TPP et forme active de E1
Que fait l’enzyme dihydrolipoyl transacétylase (E2)?
transfère le groupement hydroxyéthyle à la lipoamide pour produire l’acétyl-dihydrolipoamide
catalyse transfert du groupement acétyl sur le CoA
Que se passe-t-il dans la réaction 3?
acétyl-dihydrolipoamide -> acétyl-CoA
transfert du groupement acétyl sur le CoA catalysé par E2
À quelle étape l’acétyl-Coa est produite?
réaction 3
donc les étapes 4-5 servent pour régénérer l’enzyme E2 sous la forme oxydée
Que se passe-t-il dans la réaction 4?
réaction du dihydrolipoamide
L’enzyme dihydrolipoyl déshydrogénase (E3) réoxyde le dihydrolipoamide
-E3 se trouve réduite
Quand le cycle de E2 est complété?
dans la réaction 4
Que se passe-t-il dans la réaction 5?
Réoxydation de E3 par le NAD+
génère NADH + H+
Pourquoi les composés d’arsenite sont toxiques?
en raison de leur capacité à se lier par covalence aux composés à groupement sulfhydryle comme ceux présents dans l’enzyme E2
- -> inactive l’enzyme
- -> BLOCAGE DE LA RESPIRATION CELLULAIRE (JUSTE LA ANAÉROBIQUE RESTE)
Qui causent une insuffisance en pyruvate déshydrogénase?
mutation récessive
déficit en PDH peut être causées dans différentes sous-unités
Quelles sont les 2 présentations majeures de carence en PDH?
métabolique et neurologiques
- -> formes intermédiaires = épisodes intermittents d’acidose lactique
- -> catégorie syndrome de leigh: atteinte neurologique et paralysie des muscles des yeux
Que cause la formé métabolique de la carence en PDH?
acidose lactique
Que cause la formé neurologique de la carence en PDH?
hypotoniques et léthargiques
souffrent de convulsion, retard mental, spasticité
Est ce que la décarboxylation du pyruvate par E1 est réversible?
irréversible
Pourquoi il est important que la réaction de former de l’acétyl-CoA à partir du pyruvate soit parfaitement contrôlée?
car il n’existe pas d’autres voies chez les mammifères pour former l’acétyl-CoA
Quels sont les 2 systèmes de régulation utilisés pour former l’acétyl-CoA à partir du pyruvate?
- inhibition par les produits : NADH et acétyl-CoA
- modification covalente par phosphorylation/déphosphorylation de E1
Comment se produit l’inhibition par le NADH et acétyl-CoA?
le NADH et l’acétyl-CoA entrent en compétition avec le NAD+ et le CoA pour les sites actifs de leurs enzymes
Quel est le type d’inhibition pour l’inhibition par le NADH et acétyl-CoA?
compétitive
Que se passe-t-il quand les [] en NADH et/ou acétyl-CoA sont élevées?
plusieurs réaction inversées
réaction réversibles catalysées par E2 et E3 s’inversent
Que contient le complexe PDH?
kinase (ajoute phosphate)
phophatase (retire phosphate)
– enzymes modifient E1
Quand E1 est active? inactive?
active= lorsque non phosphorylée inactive= forme phosphorylé
Qu’est ce qui régule positivement le pyruvate deshydrogenase kinase? (activateurs)
acétyl-CoA
NADH
Qu’est ce qui régule négativement le pyruvate deshydrogenase kinase? (inhibiteurs)
pyruvate
ADP
Ca2+
K+
— favorise ultiment la transformation d’acétyl-CoA
Qu’est ce qui régule positivement le pyruvate deshydrogenase phosphatase ? (activateurs)
Mg 2+
Ca2+
Quelle molécule est essentielle pour que le cyle de Krebs démarre?
acétyl-CoA
Combien y a-t-il d’étapes dans le cycle de krebs?
8
Quel est le rôle du cycle de krebs?
recueillir
transformer
transmettre
-l’énergie du glucose utilisée pour former l’ATP
Qu’est ce qui est réduit dans le cycle de Krebs?
les intermédiaires
NAD+-> NADH
FAD-> FADH2
Par quoi débute le cycle de Krebs?
condensation entre oxaloacétate (4C) et acétyl-CoA (2C) pour former citrate (6C)
D’ou vient l’énergie requise pour la condensation de l’oxaloacétate?
fournie par le clivage de la LIAISON thioester de l’acétyl-CoA qui contient beaucoup d’énergie, très exergoniques
PERMET AU CYCLE DE KREBS D’ÊTRE INITIÉ
Qu’est ce qui permet au cycle de krebs d’être initié?
clivage de la LIAISON thioester
Que fait l’ENZYME citrate synthase?
étape 1
catalyse condensation du résidu 2C de l’acétyl-CoA avec la molécule à 4C d’oxaloacétate pour former citrate 6C
– exergonique irréversible (2C + 4C =6C)
favorisé par le clivage de l’acétyl-CoA
Que fait l’ENZYME aconitase?
mutase qui catalyse l’isomérisation RÉVERSIBLE du citrate en ISOCITRATE
intermédiaire = cis-aconitate
RÉVERSIBLE avec ∆G˚’ de 5kj / mol
Est-ce que la déshydratation du citrate en cis-aconitate est réversible?
oui
Est-ce que l’hydratation du cis-aconitate en citrate est réversible?
oui
addition d’eau sur la double liaison à lieu sur une position différente pour générer l’ISOCITRATE
Que fait L’ENZYME l’isocitrate déshydrogénase
étape 3- réaction d’oxydo-réduction
catalyse la réaction de décarboxylation oxydative (enlever un C) de l’isocitrate en a-cétoglutarate
***formation des premières molécules de CO2 et de NADH
IRRÉVERSIBLE (6C à 5C) avec ∆G˚’ de -21kj/mol
Quand se produit la première formation de CO2 et NADH?
étape 3
catalyse par l’isocitrate deshydrogénase
Quelles sont les étapes dans l’étape 3? (Isocitrate déshydrogénase NAD+ dépendante)
- isocitrate déshydrogénase NAD+-dépendante catalyse D’ABORD l’oxydation d’un alcool secondaire en cétone (réversible)
- décarboxylation du groupement carboxyle en position béta de la fonction cétone (irréversible)
Quelle est l’incertitude par rapport à la formation de l’oxalosuccinate?
preuves de formation sont rares
intermédiaire très instable et transitoire
prouvé l’existence par in vitro, par introduction d’une mutation dans l’enzyme
Que fait l’ENZYME α-cétoglutarate déshydrogénase?
étape 4
catalyse la décarbocylation oxydative de α-cétoglutarate
produit les 2ième molécules de CO2 et NADH
fait intervenir un complexe multi-enzymatique (E1, E2, E3)
mécanismes identiques au complexe PDH avec les mêmes 5 coenzymes
IRRÉVERSIBLE (5C à 4C) ∆G˚’ -33
Quand se produit la 2ième production de molécules CO@ et NADH?
étape 4
avec la catalyse par α-cétoglutarate déshydrogénase
Quel est le produit final par l’α-cétoglutarate déshydrogénase?
étape 4
un thioester riche en énergie = SUCCINYL-CoA
nouvelle liaison thioester forme à un potentiel très élevé d’énergie
Que provoque une insuffisance en α-cétoglutarate déshydrogénase?
maladie consanguine hypotonie (faible tonus musculaire) acidose métabolique (accumulation d'Acide) hyperlactatémie (trop de lactate) détoriation neurologique
Que fait l’ENZYME succinyl-CoA synthétase?
étape 5
catalyse une réaction réversible
hydrolyse le succinyl-CoA riche en énergie EXERGONIQUE
et synthèse d’un nucléotide triphosphate riche en énergie ENDERGONIQUE
au final: réaction thermodynamiquement réversible
–> GTP synthétisé à partir de GDP et Pi
Que le GTP est-il synthétisé? par quoi?
étape 5
après la réaction catalysé par Succinyl-CoA synthétase
GTP synthétisé à partir de GDP et Pi
À la fin des 5 étapes du cycle de Krebs qu’est ce qui a été formées?
2CO2
2NADH
1 GTP (en équilibre avec ATP)
Qu’est ce qui boucle le cycle de Krebs?
le succinate doit redonner de l’oxaloacétate
Que fait la l’ENZYME nucléoside diphosphate kinase?
interconvertis GTP en ATP
Que fait l’ENZYME succinate déshydrogénase?
catalyse la déshydrogénation stéréospécifique du succinate en fumarate, fait internvenir une coenzyme FAD *groupement prosthétique
RÉVERSIBLE
Par quoi est inhibé l’enzyme succinate déshydrogénase?
par le malonate
analogue structural du succinate
= inhibiteur compétitif - se lie au site catalytique de l’enzyme
Qu’a permis l’observation de l’inhibition de la respiration cellulaire par le malonate?
ont conduit krebs à émettre l’hypothèse du cycle de l’acide citrique
Quel accepteur d’électron contient la succinate déshydrogénase?
FAD, impliqué dans l’oxydation d’alcanes en alcènes
NAD + dans les alcools en aldéhydes ou cétones
Pourquoi dans l’oxydation d’un alcane le FAD est utilisé?
car l’oxydatoin d’un alcane en alcène est assez exergonique pour réduire le FAD en FADH2 mais pas assez exergonique pour réduire le NAD+ en NADH
Comment le FAD est lié à l’enzyme?
de façon covalente
Pourquoi la succinate déshydrogénase est la seule enzyme enfouie dans la membrane interne mitochondriale?
car la succinate déshydrogénase est réoxydé par le coenzyme Q de la chaîne respiratoire mitochondriale qui s’effectue dans la membrane de la mitochondrie
Que provoque une insuffisance en succinate déshydrogénase?
maladie autosomale récessive mutations causent des phénotypes très variables - acidose lactique - petite taille - musculaire - neurologique - syndrole de Leigh - syndrome de Keatns-Sayre
Que fait l’ENZYME fumarase?
catalyse l’hydratation stéréospécifique de la double liaison du fumarate pour donner du L-malate
réaction RÉVERSIBLE
***PAS DU D-MALATE
Que cause une insuffisance en fumarase?
anomalie foetale cerveau
période néonatale: anomalie neurologique, mauvaise alimentation, retard croissance
acidémie
diminution pH sanguin = accumulation de lactate, pyruvate et fumarate
augmentation [fumarase] dans l’urine = évocation de la carence en fumarase
Que fait l’ENZYME malate déshydrogénase?
catalyse dernière réaction = régénération de l’oxaloacétate (essentiel à la 1er réaction)
le groupement hydroxyle du L-malate est oxydé en cétone dans une réaction DÉPENDANTE du NAD+ –> NADH
thermodynamiquement réversible malgré qu’elle soit très ENDORGERNIQUE – elle a besoin d’énergie pour se produire
Quelles réaction ont un ∆G très négatifs? à quoi servent-elles?
elles sont très favorables
- citrate synthase
- isocitrate déshydrogénase
- a-cétoglutarate déshydrogénase
GRACE À CES RÉACTIONS, LE CYCLE DE KREBS EST THERMODYNAMIQUEMENT FAVORABLE
Pourquoi le cycle ne s’arrête pas à la réaction de malate déshydrogénase qui est très défavorable? (∆G +++)
oxaloacétate continuellement utilisé (citrate synthase de la première étape jamais saturée) donc réaction malate déshydrogénase va de l’avant malgré ∆G˚’ défavorable
Quelles sont les transformations chimiques après 1 tour complet de cycle de Krebs?
- groupement acétyl oxydé en 2 molécules de CO2, met en jeu 2 paires d’électrons
- 3 molécules de NAD réduites en NADH (3 paires)
- 1 molécule de FAD réduite en FADH2 (1 paire)
- 1 groupement phosphate riche en énergie formé sous forme de GTP
Que deviennent les 8 électrons provenant du groupement acétyle du cycle de krebs?
passent dans la chaîne respiratoire pour réduire 2 molécules d’O2 en H2O
La synthèse des NADH forme quoi?
les 3 paires d’électrons des NADH permettent par phosphorylations oxydatives la synthèse de 3 ATP
1 NADH = 3 ATP
La synthèse de FADH2 forme quoi?
paire d’électrons du FADH2 produira produira par phosphorylation oxydative 2 ATP
1 FADH2 = 2 ATP
Un tour de cycle de krebs régénère combien d’ATP?
12 ATP par groupement acétyle
donc 24 ATP pour les 2 molécules d’acéryl-CoA
Au total combien d’ATP dont produites par les 2 molécules de pyruvate?
30
Par quoi est régulé le cycle de l’acide citrique?
disponibilité en substrat
inhibition par les produits
inhibition compétitrice (rétrocontrôle exercé par intermédiaires)
Quels sont les régulateurs les + stratégiques du cylcle de l’acide citrique? produits?
substrat: l’acétyl-CoA et oxaloacétate (présent en [] non saturantes)
produit: NADH
Quand la concentration en NADH mitochondriale diminue-t-elle?
lorsqu’un tissu passe d’une faible activité à une activité intense
ce qui augmente [oxaloacétate]
Que provoque une augmentation de la concentration d’oxaloacétate?
stimule la réaction de la citrate synthase qui contrôle la vitesse de formation du citrate
La vitesse d’utilisation du citrate dépend de quoi?
sous la dépendance de l’isocitrate déshyhydrogénase NAD+-dépendante qui est inhibée par le NADH
