Cycle de l'acide citrique (Cycle de Krebs)

Le cycle de l'acide citrique, également appelé cycle de Krebs ou cycle des acides tricarboxyliques, est le carrefour mitochondrial central du métabolisme oxydatif. Il accepte le groupe acétyle à deux carbones de l'acétyl-CoA, l'oxyde complètement en dioxyde de carbone et, ce faisant, réduit les coenzymes NAD+ et FAD qui alimentent la chaîne respiratoire en électrons.

Definition

Le cycle de l'acide citrique est la voie mitochondriale cyclique en huit réactions dans laquelle le groupe acétyle de l'acétyl-CoA est condensé avec l'oxaloacétate et oxydé en deux molécules de CO2, régénérant l'oxaloacétate tout en produisant des coenzymes réduits (NADH et FADH2) et un phosphate à haute énergie par tour.

Scope

Cette entrée couvre la séquence cyclique en huit étapes, de la synthèse du citrate à la régénération de l'oxaloacétate, ses produits (coenzymes réduits, GTP/ATP et CO2), son double rôle dans la production d'énergie et la biosynthèse, ainsi que sa régulation. Elle traite le cycle comme un sujet métabolique en biochimie, et non comme une directive clinique.

Core questions

• Comment le groupe acétyle de l'acétyl-CoA est-il oxydé en dioxyde de carbone ?
• Quels sont les produits énergétiques d'un tour du cycle ?
• Comment le cycle est-il connecté à la chaîne de transport d'électrons ?
• Comment le cycle remplit-il à la fois des rôles cataboliques et biosynthétiques ?

Key concepts

• L'acétyl-CoA comme molécule d'entrée
• Condensation avec l'oxaloacétate pour former le citrate
• Deux étapes de décarboxylation libérant du CO2
• Production de NADH, FADH2 et GTP/ATP par tour
• Régénération de l'oxaloacétate (nature cyclique)
• Fonction amphibolique dans le catabolisme et la biosynthèse
• Réactions anaplérotiques réapprovisionnant les intermédiaires

Mechanisms

Chaque tour commence lorsque le groupe acétyle à deux carbones de l'acétyl-CoA se condense avec l'oxaloacétate à quatre carbones pour former du citrate. Une série de réactions d'isomérisation, d'oxydation et de décarboxylation libère ensuite deux molécules de CO2, réduit trois NAD+ en NADH et un FAD en FADH2, et produit une molécule de GTP ou d'ATP par phosphorylation au niveau du substrat, tout en régénérant l'oxaloacétate afin que le cycle puisse se poursuivre. Les coenzymes réduits transportent leurs électrons vers la chaîne de transport d'électrons, où la majeure partie de l'ATP est finalement produite. Au-delà de l'oxydation, plusieurs intermédiaires du cycle sont prélevés pour la biosynthèse ; des réactions anaplérotiques réapprovisionnent ces intermédiaires afin que le cycle continue de fonctionner, lui conférant un caractère amphibolique.

Clinical relevance

Étant donné que le cycle se situe au carrefour du métabolisme des glucides, des lipides et des acides aminés, des perturbations de ses enzymes ou de l'approvisionnement de ses intermédiaires peuvent avoir de vastes conséquences métaboliques, et des mutations de certaines enzymes du cycle sont associées à des maladies. Cette entrée explique la biochimie et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

History

Hans Krebs, s'appuyant sur des observations antérieures concernant l'oxydation des acides organiques dans les tissus et sur les travaux d'Albert Szent-Györgyi sur les catalyseurs respiratoires, a formulé la voie cyclique en 1937, démontrant que l'oxydation des unités acétyle se déroule via une séquence auto-régénératrice d'acides tricarboxyliques et dicarboxyliques. La découverte de la coenzyme A par Fritz Lipmann a ensuite clarifié la manière dont les groupes acétyle entrent dans le cycle, et cette voie est devenue une pierre angulaire de la biochimie métabolique.

Key figures

• Hans Krebs
• Albert Szent-Györgyi
• Fritz Lipmann

Seminal works

• krebs-1937

Frequently asked questions

Pourquoi le cycle de l'acide citrique est-il appelé un cycle ?

Parce que sa réaction finale régénère l'oxaloacétate, la molécule qui initie la séquence ; la voie retourne à son point de départ à chaque tour, de sorte qu'un petit pool d'intermédiaires peut traiter de nombreux groupes acétyle.

Le cycle de l'acide citrique produit-il directement la majeure partie de l'ATP de la cellule ?

Non. Chaque tour ne produit directement qu'une seule molécule de GTP ou d'ATP ; la principale contribution énergétique du cycle réside dans les coenzymes réduits NADH et FADH2, qui sont à l'origine de la majeure partie de la production d'ATP au niveau de la chaîne de transport d'électrons.