L’importance du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs (découvert par Sir Hans Adolf Krebs) est un ensemble de réactions qui peut oxyder complètement l’acétyl-CoA en CO2 afin de libérer l’énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP, la monnaie énergétique de la cellule ; il est constitué d’un ensemble de réactions grâce auxquelles s’achève la dégradation totale des produits de la glycolyse.

Des processus importants pour la vie

Les enzymes du cycle de Krebs sont présentes dans la matrice mitochondriale ; l’acide pyruvique traverse la membrane mitochondriale et pénètre dans la mitochondrie où il est transformé en acétyl-CoA, qui entre dans le cycle de Krebs.

La chaîne respiratoire est un ensemble de réactions d’oxydoréduction qui se déroule dans les mitochondries, au terme des processus respiratoires, et elle est formée d’un ensemble de molécules, appelées transporteurs de protons et d’électrons, présentes dans les crêtes mitochondriales.

Ces molécules, en se réduisant et en s’oxydant, transfèrent des protons et des électrons du substrat jusqu’à l’oxygène moléculaire, qui est réduit pour former de l’eau ; l’ATP se forme au cours de ce processus, mais pour que les différentes séquences de réactions de la chaîne aient lieu, la présence de diverses enzymes spécifiques qui catalysent tout le processus est nécessaire.

• Le bilan énergétique de la respiration aérobie d’une molécule de glucose est de 38 molécules d’ATP, ce qui équivaut à 266 kilocalories.
• Le métabolisme d’une cellule contient d’innombrables réactions biochimiques ; il est cependant possible d’identifier un métabolisme du squelette.

Le cycle de Krebs, ou cycle de l’acide tricarboxylique, ou cycle de l’acide citrique, se déroule entièrement dans la matrice mitochondriale et sa fonction principale est d’agir comme voie finale commune d’oxydation des molécules organiques (glucides, lipides, acides aminés) par l’intermédiaire de l’acétyl-CoA et de son substrat.

L’acétyl-CoA provient principalement de la glycolyse, de la bêta-oxydation, des acides aminés et des corps cétoniques lors d’un événement physiologique ; le cycle de Krebs est un « carrefour métabolique », où s’effectue la majeure partie de l’oxydation et de la production d’énergie d’une cellule.

Voici deux vidéos qui représentent le cycle de Krebs et la production d’ATP ; et bien que la seconde vidéo soit en espagnol, elle représente exactement ce que nous souhaitons exposer, avec une excellente animation 3D.

Les composés et le cycle de Krebs

L’oxaloacétate, un composé qui aide le processus et qui est présent en très petites quantités, peut alors être comparé à un catalyseur (qui est utilisé de nombreuses fois et se retrouve à la fin de la réaction).

Le cycle produit l’oxydation du carbone en intégrant des composés (comme le CO2), mais surtout des coenzymes réduits (NADH + H⁺ et FADH2) destinés à être oxydés dans la chaîne respiratoire, ce qui conduit à la production de grandes quantités d’ATP par phosphorylation oxydative.

• Les graisses ont une grande importance comme carburant organique du fait de leur valeur calorique élevée, et le principal mécanisme de production d’énergie des lipides consiste en l’oxydation des acides gras.
• L’hydrolyse des lipides est réalisée par des lipases spécifiques qui libèrent les acides gras du glycérol ; une fois les acides gras produits, ils subissent le processus de bêta-oxydation dans le cytoplasme ; l’acétyl-CoA ainsi formé peut alors entrer dans le cycle de Krebs ; le rendement énergétique de la bêta-oxydation d’une molécule de 16 atomes de carbone est de 130 molécules d’ATP, ce qui équivaut à 910 kilocalories.
• Les protéines sont hydrolysées dans le tube digestif, et les acides aminés entrent dans les cellules où ils peuvent subir différents types d’oxydation qui détermineront l’entrée de leurs dérivés dans le cycle de Krebs, les deux principaux mécanismes d’oxydation des acides aminés étant la transamination et la désamination oxydative.

La transamination consiste en le transfert du groupe amine d’un acide aminé vers un cétoacide, de sorte qu’un acide aminé est dégradé pour qu’un autre soit formé ; ces réactions sont catalysées par des enzymes appelées transaminases ; en revanche, dans la désamination oxydative, les groupes amine des acides aminés sont libérés sous forme de NH3.

Par ailleurs, la fermentation, qui est un processus anaérobie dans lequel la chaîne respiratoire n’intervient pas, est peu rentable par rapport à la respiration ; une molécule de glucose ne permet d’obtenir que 2 molécules d’ATP, s’agissant d’un processus incomplet dont le produit final est un composé organique.