Respiration cellulaire

Respiration cellulaire:
3 phases d’oxydation
Phase 1: production d’acétyl-CoA
Phase 2: Cycle de Krebs (= Cycle de l’acide
citrique = Cycle de l’acide tricarboxylique)
Phase 3: phosphorylation oxydative
Consommation d’O2
Production de CO2
Production d’acétyl-CoA à partir du pyruvate:
Matrice mitochondriale
Complexe de 3 enzymes (E1, E2 et E3) catalysant 5 étapes biochimiques
5 cofacteurs
Complexe de la pyruvate deshydrogénase:
E1:
pyruvate + Thiamine pyrophosphate (TPP) → CO2 + TPP-hydroxyethyl
transfert de l’acétyl sur la forme oxydée du bras lipoyllysine
E2:
tranfert de l’acétyl sur le CoA-SH
E3:
régénère la forme oxydée du bras lipoyllysine
E2: bras lipoyllysine:
Lysine de E2 + lipoate
Forme oxydée: pont disulfure
Forme acylée (acétylée)
Forme réduite (2 thiols)
Le Coenzyme A (CoA-SH):
Transport de groupes acyls, dont l’acétyl
Acide pantothénique: vitamine B5, hydrosoluble
FAD et FMN:
Flavine mono- (FMN) et di-nucléotide (FAD)
Riboflavine (vit B2): flavine + ribose
Ribose
Transport de 1 ou 2 électrons
Forme oxydée, partiellement ou totalement
réduite
Cycle de Krebs:
Rôles:
•
Energie: transformation de l’énergie: acétyl-CoA en ATP, NADH et FADH2
(phosphorylation oxydative)
•
Voie catabolique: hydrates de carbone, acides gras, acides aminés
•
Voie anabolique: intermédiaires servent de précurseurs pour le glucose,
acides aminés, purines, pyrimidines, porphyrines (transport d’O2 et
d’électrons)
Mitochondrie><cytosol
Kre-1: formation du citrate
Kre-2: formation du cis-aconitate et de l’isocitrate
Intermédiaire réactionnel reste lié au site catalytique
Réaction endergonique, mais consommation de l’isocitrate
1 centre Fer-Soufre de l’aconitase
Kre-3: formation d’α-cétoglutarate et de CO2
Décarboxylation oxydative
2 intermédiaires réactionnels
Mn++
NAD+ dans le cycle de Krebs
Kre-4: formation de succinyl-CoA et de CO2
Décarboxylation oxydative et formation d’une liaison thioester
Complexe E1, E2 et E3 (cf complexe pyruvate déshydrogénase)
Cofacteurs: TPP, lipoate, CoA-SH, FAD+ et NAD+
Kre-5: formation de succinate et d’ATP
Liaison thioester: formation d’ATP ou de GTP (selon isoforme de l’E)
GTP + ADP ↔ GDP + ATP
2 réactions réversibles
nucléoside diphosphate kinase
∆G°’= 0
Kre-6: formation de fumarate
Enzyme contenant 3 centres Fer-Soufre et 1 FAD+, fixée à la membrane interne de
la mitochondrie
Malonate: inhibiteur compétitif qui bloque le cycle
Kre-7: formation de L-malate
État de transition
Réaction réversible
Kre-8: formation d’oxaloacétate
Enzyme + NAD+ lié
L’oxaloacétate produit est consommé par la 1ère étape du cycle: concentration
très faible dans la cellule (<10-6M), réaction vers la droite favorisée
Cycle de Krebs: conclusions
Acétyl-CoA + 2H20 + 3NAD+ + FAD + ADP + Pi →
2CO2 + CoA-SH + 3NADH + 3H+ + FADH2 + ATP
Glycolyse + cycle de Krebs:
Au départ d’un glucose formant 2 acétyl-CoA
Réactions anaplérotiques:
Rôle: maintenir constantes les concentrations des intermédiaires réactionnels du
cycle de Krebs (4 flèches rouges)
Sortie de métabolites du cycle: précurseurs biosynthétiques (bleus)
Effecteurs allostériques positifs des enzymes:
Pyruvate carboxylase: ↑ acétyl-CoA absolument nécessaire pour l’activité de
l’enzyme: augmente la synthèse d’oxaloacétate pour favoriser l’utilisation de
l’acétyl-CoA (favorise la présence des 2 substrats de l’enzyme)
PEP carboxylase: ↑ fructose 1,6-bisphosphate (<glycolyse): ce métabolite
s’accumule si le cycle fonctionne trop lentement
Régulation du cycle de Krebs:
4 réactions très exergoniques
Effecteurs allostériques négatifs:
produits réactionnels
Effecteurs allostériques positifs:
substrats réactionnels
Phosphorylation inactivatrice de E1:
kinase (ATP)
Déphosphorylation activatrice de E1:
phosphatase
Ca++: contraction musculaire
Citrate: effecteur allostérique négatif de la
PFK-1 (couplage glycolyse et cycle de
Krebs)
Des mutations inactivatrices de 2 enzymes du
cycle de Krebs conduisent au développement de
tumeurs: gènes suppresseurs de tumeurs
Fumarase:
tumeurs des muscles lisses (1) et du rein
Succinate deshydrogénase:
phéochromocytome (2)
Accumulation du substrat, augmentation de la production du facteur de
transcription HIF-1α (Hypoxia-Inducible transcription Factor-1α), augmentation
de l’expression des gènes controllés par HIF-1α.
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