Cycle de l'acide citrique Flashcards
Quel est la voie qui produit de l’ATP sans apport d’oxygène?
La glycolyse
Les cellules animales sont-elles aérobiques ou anaérobiques?
Elles sont aérobiques car elles oxydent le carburant (souvent le glucose) en H2O et CO2
Comment est appelé cette phase d’oxydation aérobique du catabolisme?
La respiration cellulaire
En combien d’étapes se produit la respiration cellulaire?
En 3 étapes.
Quels sont les noms du cycle de Krebs?
Cycle de l’acide citrique ou cycle des acides tricarboxyliques.
Pourquoi dit-on que le cycle de Krebs est un carrefour métabolique?
C’est le point final et commun du catabolisme des glucides (glucose ou voie des pentoses phosphate), lipides et protéines/acides aminés car ils aboutissent tous par la formation d’acétyl-CoA
Où se passe le cycle de Krebs?
Il prend place entièrement dans la MATRICE mitochondriale
Qui est la centrale énergétique de la cellule?
Il s’agit de la mitochondrie
Que se passe-t-il d’important au niveau du cycle de Krebs?
Il se passe la majeur partie des oxydations et de la production d’énergie d’une cellule
Quel est le but du cycle de Krebs?
Il s’agit de produire des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP dans la chaîne respiratoire
Le cycle de Krebs est-il une réaction cyclique ou linéaire et pourquoi?
Il s’agit d’une série de réaction cyclique car le dernier métabolite (oxaloacétate) est impliqué dans la première réaction du cycle
Quel est le substrat du cycle de Krebs?
L’acétyl-CoA
Combien de réactions comporte le cycle de Krebs?
Le cycle de Krebs comporte 8 réactions enzymatiques
Quels sont les produits du cycle de Krebs?
NADH et le FADH2
Que leur arrive-t-il?
Ils vont être réoxydés par la chaîne respiratoire au cours des phosphorylations oxydatives et l’énergie libérée est couplée à la synthèse d’ATP
Comment sont utilisés les intermédiaires du cycle de Krebs?
Ils vont être utilisés dans la biosynthèse de nombreux constituants cellulaires vitaux
Que cause des dysfonctionnements du cycle de Krebs?
Il peut y avoir des conséquences critiques et graves provoqués par des maladies rares (autosomales récessifs)
Qu’est ce qu’une acidose lactique?
Si l’apport en oxygène est insuffisant, les mitochondries sont incapables de continuer la synthèse de l’ATP de manière suffisante alors que la glycosyle se fait normalement ce qui cause une accumulation de lactate dans le flux sanguin causé par une accumulation de pyruvate.
Qu’est ce qu’est l’acétyl ?
C’est le produit final de la dégradation des glucides, lipides et des protéines
De quoi est formé le coenzyme A?
Groupement formé de :
-Groupement acétyl qui est un produit commun de dégradation des glucides, des acides gras et des acides aminés
-CoA forme de groupe B-mercaptoéthylamine, acide pantothénique (Vit B5) et une 3,5-ADP
Quel est le rôle du groupement CoA?
Le transport du groupement acétyl
Pourquoi l’acétyl-CoA est un composé riche en énergie?
L’hydrolyse de sa liaison thioester permet de générer une grande quantité d’énergie (-31kJ/mol)
Quel est le précurseur immédiat de l’acétyl-CoA lors de la dégradation des glucides?
Il s’agit du pyruvate (produit de la glycolyse)
Comment le pyruvate est-il transporté au sein de la matrice mitochondriale?
À l’aide d’un système symport qui va le faire rentrer en même temps qu’un H+
L’énergie libérée par l’hydrolyse d’un ATP est-elle fixe?
Non, elle va dépendre des concentrations de d’ADP, d’ATP, de Pi et du pH
En combien d’étape se produit la synthèse de l’acétyl-CoA?
Sa synthèse se produit en 5 étapes
Dans quel cas retrouve-t-on le complexe multi-enzymatique appelé complexe pyruvate déshydrogénase?
Lorsque l’acétyl-CoA est formé lors d’une décarboxylation oxydative
Quand les réactions tendent vers l’équilibre, est-ce que les concentrations de substrats et de produits sont égales?
Non, elles ne sont pas nécessairement égales sauf pour delta G°’=0
Que sont les complexes multi-enzymatiques?
Ils sont formés d’enzymes associées qui catalysent deux réactions successives ou plus, d’une voie métabolique.
Pourquoi les complexes multi-enzymatiques représentent un saut évolutif?
1) Il faut savoir que les vitesses des réactions enzymatiques sont limitées par les fréquences de collisions, en se déroulant au sein d’un complexe enzymatique, la distance que doivent parcourir les substrats entre les sites actifs est minimisé, ce qui fait qu’il y’aura plus de collisions donc réactions plus rapide.
2) Formation d’un complexe permet de guider les intermédiaires réactions d’une enzyme à une autre en minimisant toutes les réactions annexes.
3) Les réactions catalysées peuvent être régulées de manière coordonnée
De combien d’enzymes est composé le complexe pyruvate déshydrogénase?
Il est composé de 3 enzymes :
-Pyruvate déshydrogénase (E1)
-Dihydrolipoyl transacétylase (E2)
-Dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
De combien de coenzymes est formé le complexe PDH?
5 coenzymes :
-Thiamine pyrophosphate (TPP)
-lipoamide / dihydrolipoamide
-Coenzyme A (CoA)
-flavine adénine dinucléotide (FAD)
-nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)
Chez les mammifères, que contient le complexe PDH?
-Environ 12 copies d’une protéines de liaison de E3 (E3BP) dont le rôle est de faciliter la liaison de E3 au coeur de E2
-Deux enzymes qui vont réguler l’activité catalytique du complexe (pyruvate déshydrogénase kinase et la pyruvate déshydrogénase phosphatase)
Énoncer les 5 étapes de la formation de l’acétyl-CoA
Voir le schéma dessus
Qu’est ce qu’est l’arsenic?
Il s’agit d’un poison
Comment fonctionne l’arsenite et les composés arsénicaux (ce qui les rend toxique)?
Ils vont se lier de manière covalente aux composés avec des groupements sulfhydriles comme ceux présent sur l’enzyme E2 qui aura comme conséquence d’inactiver la E2
Quelle est la conséquence de bloquer la E2?
En bloquant la E2, il y’a blocage de la respiration cellulaire (seule la respiration anaérobique reste disponible)
Quel est la principal cause des anomalies géniques du complexe PDH?
La plupart sont causées par une mutation autosomale récessive dans le gène de la sous-unité E1a. Cependant, une carence en activité PDH peut aussi être causée par les sous-unités E1b, E2, E3 dans la pyruvate déshydrogénase phosphatase.
Quels sont les deux majeures de carence en PDH?
Métaboliques et neurologiques qui se présentent à fréquence égale.
Qu’est ce qu’est le syndrome de Leigh?
C’est un syndrome rare qui se manifeste par une atteinte neurologique et la paralysie des muscles des yeux.
La décarboxylation du pyruvate par E1 est-elle réversible ou irréversible?
C’est une étape irréversible.
Pourquoi est-il important que la réaction de décarboxylation soit parfaitement contrôler?
Parce qu’il n’existe pas d’autres voies chez les mammifères pour former de l’acétyl-CoA à partir du pyruvate.
Quels sont les deux systèmes de régulation utilisés?
1) L’inhibition par les produits : NADH et acétyl-CoA
2) Modification covalente par phosphorylation/déphosphorylation de E1
Comment se passe l’inhibition par NADH et acétyl-CoA?
Il s’agit d’une inhibition compétitive car le NADH et l’acétyl-CoA vont rentrer en compétition avec le NAD+ et le CoA pour les sites actifs de leurs enzymes respectives.
Que se passe-t-il lorsque les concentrations de NADH et d’acétyl-CoA sont élevés?
Les réactions catalysées par E2 et E3 vont s’inverser, il y’aura donc une plus grande production de NAD+ et d’acétyl-dihydrolipoamide
Comment se passe l’inhibition par phosphorylation?
Le complexe PDH contient une phosphatase et une kinase. Lorsqu’il y’aura phosphorylation par la kinase, E1 sera inactive.
De combien d’étape est constitué le cycle de Krebs?
Le cycle de Krebs est constitué par 8 réactions enzymatiques
Quel est le rôle du cycle de Krebs?
il s’agit de recueillir, transformer et transmettre l’énergie du glucose (ou autre source d’énergie) qui sera utilisée pour former de l’ATP
Le but ultime?
Le but ultime est de recueillir cette énergie en réduisant le NAD+ et le FAD en NADH et FADH2
Avec quoi début le cycle de Krebs?
Condensation de l’oxaloacétate (4) avec de l’acétyl-CoA (2C) pour former du citrate (6C)
Qu’est ce qui permet au cycle de Krebs d’être initié?
Le clivage de la liaison thioester dans l’acétyl-CoA qui fait en sorte que la réaction de condensation soit très exergonique
Quel est le rôle de la citrate synthase?
Première étape du cycle de Krebs qui catalyse la condensation de l’oxaloacétate (4C) avec l’acétyl-CoA (2C) pour former le citrate (6C)
Comment est cette réaction énergétiquement parlant?
Il s’agit d’une réaction très exergonique (delta G°’ -31,5 kj/mol) favorisée par le clivage de l’acétyl-CoA
Quel est la deuxième étape du cycle de Krebs?
L’aconitase catalyse l’isomérisation réversible du citrate en isocitrate avec le cis-aconitase comme intermédiaire.
L’addition de la molécule d’eau du cis-aconitate se passe-t-elle au même endroit que la déshydratation?
Non, on veut créer un isomère, il faut donc rajouter la molécule d’eau à un autre endroit.
Les deux sous-étapes sont-elles réversible?
Oui
Quel est la troisième étape du cycle de krebs?
L’isocitrate déshydrogénase catalyse la décarboxylation oxydative de l’isocitrate en a-cétoglutarate avec formation des premières molécules de CO2 et de NADH
Comment se passe cette réaction?
Cette réaction se passe en deux étapes :
1)Tout d’abord, l’isocitrate déshydrogénase catalyse la carboxylation d’un alcool secondaire en cétone pour former l’oxalosuccinate (réaction réversible)
2)Décarboxylation du groupement groupement carboxyle en position Bêta sur la cétone pour former de l’a-cétoglutarate (réaction irréversible)
Qu’est ce qui est essentiel à l’isocitrate déshydrogénase NAD+ dépendante?
Il lui faut un cofacteur Mn2+ ou Mg2+
Comment a-t-on prouvé l’existence de l’oxalosuccinate si c’est un intermédiaire très instable et transitoire?
On utilise la mutagénèse dirigée dans le but de diminuer l’activité de l’enzyme in vitro et on a pu observer l’accumulation d’oxalosuccinate
Quelle est la 4ème étape du cycle de Krebs?
L’a-cétoglutarate déshydrogénase catalyse la décarboxylation de l’a-cétoglutarate produisant les 2ème molécules de CO2 et de NADH
Quelle est la particularité de cette étape?
Elle met un jeu un complexe enzymatique qui comprend l’a-cétoglutarate déshydrogénase (E1), la dihydrolipoyl transsuccinylase (E2) et la dihydrolipoyl déshydrogénase (E3)
Quel est le résultat final de cette étape?
La production de succinyl-CoA, qui esr un thioester riche en énergie
Que peut causer une carence en a-cétoglutarate déshydrogénase?
- Des maladies cosanguines
- Les enfants nés de cousins présentent une hypotonie (faible tonus musculaire), une acidose métabolique (accumulation d’acide, hypoxie tissulaire) et une hyperlactatémie (trop de lactate causé par une hypoxie des tissus) immédiatement après la naissance
- Détérioration neurologique qui cause la mort vers l’âge de 30 mois.
Quelle est la 5ème étape du cycle de Krebs?
La succinyl-CoA synthétase (succinate thiokinase) catalyse l’hydrolyse du succinyl-CoA dans le but de réaliser la synthèse d’un nucléotide triphosphate. La réaction exergonique de l’hydrolyse est donc couplée à la réaction endergonique de la formation du GTP à partir du GDP et Pi
Cette réaction est-elle irréversible ou réversible?
Elle est réversible
Que permet la nucléoside diphosphate kinase?
Interconvertir rapidement le GTP en ATP et nécessite aucune énergie
Quelle est la 6ème étape du cycle de Krebs?
La succinate déshydrogénase catalyse la déshydrogénation STÉRÉOSPÉCIFIQUE du succinate en fumarate
Par quoi la succinate déshydrogénase est fortement inhibée?
Elle est fortement inhibée par le manolate qui est un analogue structurale du succinate en se liant au site catalytique de l’enzyme
Que contient la succinate déshydrogénase?
Elle contient du FAD qui est l’accepteur final d’électrons de la réaction
Quelle est la différence entre le FAD et le NAD+ au niveau de la réduction?
Le FAD va oxyder la conversion d’alcane en alcène alors que le NAD+ va oxyder la conversion d’alcool en cétone ou aldéhydes
D’où vient cette différence?
Du fait que l’oxydation d’un alcane en alcène n’est pas assez exergonique pour réduire le NAD+ en NADH
Quelle est la différence entre les deux au niveau fonctionnel (liaison)
Le FAD est liée à la succinate déshydrogénase de manière covalente et ne peut pas se comporter comme un métabolite à l’image du NADH
Quelle est la seule enzyme membranaire du cycle de Krebs?
La succinate déshydrogénase
Pourquoi?
Car elle est réoxydée par le coenzyme Q qu’on retrouve dans la chaîne respiratoire mitochondriale
Que cause une carence en succinate déshydrogénase?
- Maladie autosomale récessive
- Mutations dans différentes composantes du complexe II causent des phénotypes très variables
Quelle est la 7ème étape du cycle de Krebs?
Il s’agit de la fumarate hydratase (fumarase) qui va catalyser l’hydratation STÉRÉOSPÉCIFIQUE du fumarate en L-malate
Quelle est la 8ème étape du cycle de Krebs?
La malate déshydrogénase catalyse l’oxydation du groupement hydroxyle du malate en cétone dans une réaction NAD+ dépendante pour regénérer l’oxaloacétate
Quelles sont les très réactions thermodynamiquement très favorable?
- La citrate synthase
- L’isocitrate déshydrogénase
- L’a-cétoglutarate déshydrogénase
Quel impact ont-elles sur le cycle de Krebs?
Elles permettent au cycle de Krebs d’être thermodynamiquement très favorable
À la fin du cycle de l’acide citrique, combien de paires d’électrons retrouve-t-on?
4 paires d’électrons (3 NADH et 1 FADH2)
À la fin du cycle de l’acide citrique, combien de molécules hautement énergétique ont été produites?
On a produit 1 GTP transformé en ATP
Par quoi est essentiellement régulé le cycle de l’acide citrique?
-Disponibilité en substrat
-Inhibition par les produits
-Inhibition compétitive par rétrocontrôle exercé par d’autres intermédiaires du cycle
Quels sont les régulateurs les plus stratégique?
L’acétyl-CoA et l’oxaloacétate (substrats qui ne sont pas présent en concentrations non saturantes) et son produit le NADH
Que se passe-t-il lorsqu’on passe d’une faible activité à une activité intense du cycle?
La concentration de NADH diminue, l’augmentation de la concentration de oxaloacétate augmente et stimule la citrate synthase qui contrôle la vitesse de formation du citrate. Ensuite, ce citrate sera utilisé par la citrate synthase qui est sous la dépendance de l’isocitrate synthase qui se fait fortement inhiber par le NADH comme la citrate synthase.
Le cycle de l’acide citrique est-t-il régulé par l’ADP, l’ATP et le Ca2+?
Oui
Quels seront les effets?
L’ADP est un effecteur positif pour l’isocitrate déshydrogénase alors que l’ATP est un inhibiteur.
-le calcium va activer la phosphatase et inhiber la pyruvate kinase au niveau du premier complexe multi-enzymatique rentrant dans la conception de l’acétyl-CoA (effecteur positif) + active aussi l’isocitrate déshydrogénase et l’a-cétoglutarate déshydrogénase
Pourquoi dit-on que le cycle de l’acide citrique est amphibolique?
Parce qu’il est à la fois catabolique (dégradation de ces substrats pour permettre de générer NADH et FADH2) et anabolique (car il permet la biosynthèse de plusieurs molécules importants grâce à ces intermédiaires)
Que sont les réactions cataplérotiques?
Ce sont les réactions qui utilisent et consomment des intermédiaires du cycle de Krebs
Que est le rôle de ces réactions?
Synthétiser des produits importants mais aussi éviter l’accumulation inappropriée dans la mitochondrie d’intermédiaires du cycle de l’acide citrique
Quelles sont les réactions cataplérotiques
-Biosynthèse du glucose (néoglucogénèse) qui nécessite l’oxaloacétate
-biosynthèse des lipides, incluant les acides gras et le cholestérol, qui nécessite l’acétyl-CoA
-Biosynthèse de certains acides aminés qui nécessite l’a-cétoglutarate et l’oxaloacétate
-Biosynthèse des prophyrines qui nécessite le succinyl-CoA
-Oxydation complète des acides aminés qui nécessite l’a-cétoglutarate
Que sont les réactions anaplérotiques?
Ce sont des réactions qui visent à remplacer les intermédiaires du cycle de Krebs qui ont été utilisé pour éviter que la chaîne ne s’arrête.
