Cycle de l’acide citrique Flashcards
Comment produire de l’ATP sans oxygène?
Avec la glycolyse.
Qu’est-ce que la respiration cellulaire?
Les cellules animales sont aérobiques et elles oxydent le carburant (sources d’énergie organique, i.e. glucose, acides gras, acides aminés, etc) en CO2 et H2O. Cette phase d’oxydation aérobique du catabolisme est également appelée la respiration cellulaire.
Quelles sont les 3 étapes de la respiration cellulaire?
- Glycolyse
- Cycle de Krebs
- Chaîne de transport d’électons et chimiosmose
Quel est le bilan total de la respiration cellulaire?
6 CO2
6 H2O
38 ATP
Comment peut-on appeler le cycle de Krebs?
Il est aussi appelé cycle des acides tricarboxyliques (TCA) ou cycle de l’acide citrique.
Où se déroule le cycle de Krebs?
Il prend place entièrement dans la matrice mitochondriale, à l’intérieur de la mitochondrie, la centrale énergétique de la cellule.
Pourquoi dit-on que le cycle de Krebs est un carrefour métabolique?
C’est un carrefour métabolique : point final et commun du catabolisme des glucides (glycolyse, voie des pentoses phosphates), lipides et protéines/acides aminés car tous aboutissent à la formation d’acétyl-CoA
De quoi s’agit le cycle de Krebs? Quel est son but?
C’est au niveau du cycle de Krebs que se déroule la majeure partie des oxydations et de la production d’énergie d’une cellule.
But: produire des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP dans la chaîne respiratoire.
Il s’agit d’une série de réactions cycliques, par opposition à linéaires, car le dernier métabolite, l’oxaloacétate, est aussi impliqué dans la première réaction du cycle.
Quel est le substrat du cycle de Krebs? Combien de réaction comporte-t-il?
Le substrat est l’acétyl-CoA et il comporte 8 réactions enzymatiques.
Que se passe-t-il avec les produits du cycle de Krebs (NADH et le FADH2)?
Ses produits, le NADH et le FADH2 sont réoxydés par la chaîne respiratoire au cours des phosphorylations oxydatives (prochain thème) et l’énergie libérée est couplée à la synthèse d’ATP.
Les intermédiaires du cycle de Krebs sont utilisés pour quoi?
Ses intermédiaires sont utilisés dans la biosynthèse de nombreux constituants cellulaires vitaux (lipides, glucides, etc…).
Est-ce qu’une disfonction du cycle de Krebs peut avoir des conséquences? Expliquez.
Toute dysfunction du cycle de Krebs produit des conséquences critiques, car les intermédiaires de ce cycle sont utilisés dans la biosynthèse de nombreux constituants cellulaires vitaux. Les maladies associées sont rares (autosomales récessives) et graves. Si le cycle de Krebs arrête, c’est la mort.
Qu’est-ce qu’on retrouve souvent chez les gens ayant un cycle de Krebs qui ne fonctionne pas bien?
On retrouve souvent une acidose lactique. Si l’apport en oxygène est insuffisant (hypoxie), les mitochondries sont incapables de continuer la synthèse de l’ATP à un débit suffisant aux besoins de la cellule tandis que la glycolyse se fait normalement. Il en résulte un excès de pyruvate qui est converti en lactate (respiration anaérobique ou fermentation) et relaché par la cellule dans le flux sanguin, où il s’accumule.
Le groupement acétyle provient de où dans l’acétyl-CoA?
De quoi le CoA (coenzyme A) est formé?
Le groupement acétyle est un produit commun de dégradation des glucides, des acides gras et des acides aminés.
Le CoA est formé de:
• groupe b-mercaptoéthylamine
• acide pantothénique = vitamine B5 (nutrient essentiel pas synthétisé in vivo)
• 3’,5’-adenosine diphosphate
Qu’est-ce qu’assure le CoA?
Sa seule fonction est d’assurer le transport du groupement acétyle (d’où le A dans CoA).
L’énergie qui origine du glucose se situe où dans l’acétyl-CoA?
Dans la liaison thioester de l’acétyl-CoA. Elle est très énergétique.
L’acétyl-CoA est-il un composé riche en énergie? Quelle est la valeur de son δG°’?
L’acétyl-CoA est un composé riche en énergie; DGo’ de l’hydrolyse de sa liaison thioester est de -31,5 kJ/mol (diapos suivantes chimie-physique).
Quel est le précurseur immédiat de l’acétyl-CoA? Comment est-il transporté dans la matrice mitochondriale?
Le précurseur immédiat de l’acétyl-CoA lors de la dégradation des glucides est le pyruvate, produit de la glycolyse.
Le pyruvate doit d’abord être transporté dans la matrice mitochondriale via un système de transport actif (système symport).
Quelles sont les différentes parties de la mitochondrie? Quelles sont les caractéristiques des différentes parties?
La mitochondrie est composée de deux membranes. La membrane externe qui est perméable et la matrice mitochondriale (interne) qui est pratiquement imperméable. Puisque la membrane interne est pratiquement imperméable, un transporteur est utilisé pour y rentrer le pyruvate.
La membrane mitochondriale externe est perméable à la plupart des ions et petites molécules (ADP, ATP, pyruvate, H+,…).
En revanche, la membrane mitochondriale interne est imperméable aux ions, en particulier aux protons H+. On la définie donc comme sélectivement perméable (ne pas confondre avec semi-perméable). Cela résulte en la formation d’un un gradient de protons, ou gradient électrochimique, qui fournit l’énergie essentielle à la respiration cellulaire.
Quels sont les différents DG? Donnez leurs caractéristiques. Quel est celui-ci le plus avantageux à utiliser?
DG : changement en énergie libre dans les conditions physiologiques
DG° : changement en énergie libre dans les conditions standard sauf que le pH n’est pas à 7 ([H+] = 1 M). La concentration des réactifs est fixée à 1. La réaction atteindera l’équilibre.
DG°’ : changement en énergie libre dans des conditions standard avec pH = 7
DG’ : changement en énergie libre en conditions physiologiques avec pH = 7
Dans tous les cas, les réactions tendent vers l’équilibre mais cela n’implique pas nécessairement que les concentrations de substrats et de produits sont égales à l’équilibre, sauf pour DGo’ = 0.
Il faut tout de même réaliser que dans une cellule, des paramètres autres que le pH varient (ex. concentration des substrats, cofacteurs). Donc plus fréquent et réaliste d’utiliser le DG.
Vrai ou faux? L’énergie requise pour la synthèse d’ATP (ou générée par son hydrolyse) n’est pas fixe et dépend des concentrations d’ADP, d’ATP, de Pi et du pH.
Vrai.
Comment se fait la synthèse de l’acétyl-CoA?
La synthèse de l’acétyl-CoA se déroule en cinq étapes et fait intervenir, dans le cas de la décarboxylation oxydative du pyruvate, un complexe multi-enzymatique appelé complexe pyruvate déshydrogénase (PDH).
Qu’est-ce qu’un complexe multienzymatique?
Les complexes multi-enzymatiques sont formés d’enzymes associées qui catalysent deux réactions successives ou plus, d’une voie métabolique.
Les complexes multi-enzymatiques représentent un saut évolutif important en terme d’efficacité catalytique. Quels sont les avantages mécanistiques qu’ils offrent?
- Les vitesses des réactions enzymatiques sont limitées par la fréquence de collisions entre enzymes et substrat. Si une suite de réactions se déroule au sein d’un complex multi-enzymatique, la distance que doivent parcourir les substrats entre les sites actifs est minimisée, ce qui augmente la vitesse de l’ensemble des réactions.
- La formation d’un complexe donne les moyens de guider les intermédiaires métaboliques d’une enzyme à l’autre dans une voie métabolique, minimisant ainsi les réactions annexes.
- Les réactions catalysées par un complexe multi-enzymatique peuvent être régulées de manière coordonnée.
Quelles enzymes et coenzymes contient le complexe PDH?
Le complexe pyruvate déshydrogénase (PDH) est composé de:
3 enzymes :
- pyruvate déshydrogénase (E1)
- dihydrolipoyl transacétylase (E2)
- dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
5 coenzymes (certaines sont des groupements prosthétiques) :
• thiamine pyrophosphate (TPP)
• lipoamide / dihydrolipoamide
• coenzyme A (CoA)
• flavine adénine dinucléotide (FAD)*
• nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)
Chez les mammifères, le complexe PDH contient d’autres éléments que les enzymes et les coenzymes. Quels sont-ils?
Environ 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 phosphatase, 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? Quel est le DG°’ ?
Pyruvate + NAD+ + CoA = acétyl-CoA + NADH + CO2
DG°’ = -33,5 kJ/mol
Les 2 NADH formés par la synthèse de l’acétyl-CoA vont former quoi?
Ces 2 NADH entreront dans phosphorylations oxydatives pour générer 3 ATP chacune = 6 ATP.
Quelle est la première étape de la synthèse de l’acétyl-CoA?
Réaction 1 : Pyruvate = hydroxyéthyl-TPP
La pyruvate déshydrogénase (E1), enzyme à thiamine pyrophosphate (TPP), décarboxyle le pyruvate avec la formation de l’intermédiaire hydroxyéthyl-TPP.
