Cycle de Krebs

Définition du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs, également appelé cycle de l’acide citrique, est la deuxième étape majeure de la phosphorylation oxydative. Après que la glycolyse ait décomposé le glucose en petites molécules à 3 carbones, le cycle de Krebs transfère l’énergie de ces molécules aux transporteurs d’électrons, qui seront utilisés dans la chaîne de transport d’électrons pour produire de l’ATP.

Vue d’ensemble du cycle de Krebs

La plupart des organismes utilisent le glucose comme principale source de carburant, mais doivent décomposer ce glucose et stocker l’énergie dans l’ATP et d’autres molécules. Le cycle de Krebs est contenu dans les mitochondries. Dans la matrice mitochondriale, les réactions du cycle de Krebs ajoutent des électrons et des protons à un certain nombre de transporteurs d’électrons, qui sont ensuite utilisés par la chaîne de transport d’électrons pour produire de l’ATP.

Le cycle de Krebs commence avec les produits de la glycolyse, qui sont deux molécules à trois carbones connues sous le nom de pyruvate. Cette molécule est acide, c’est pourquoi le cycle de Krebs est également appelé cycle de l’acide tricarboxylique (TCA). Au cours d’un certain nombre de réactions, ces molécules sont ensuite décomposées en dioxyde de carbone. L’énergie des molécules est transférée à d’autres molécules, appelées porteurs d’électrons. Ces molécules transportent l’énergie stockée vers la chaîne de transport des électrons, qui crée à son tour de l’ATP.

Ensuite, la cellule utilise cet ATP pour alimenter diverses réactions cellulaires, comme l’activation d’enzymes ou de protéines de transport. Le cycle de Krebs est le deuxième de 4 processus différents qui doivent se produire pour extraire l’énergie du glucose. Au total, le cycle de Krebs se compose de 9 réactions séquentielles.

Produits du cycle de Krebs

La première étape d’utilisation du glucose, la glycolyse, produit quelques ATP ainsi que les molécules qui seront traitées avec le cycle de Krebs. Au cours de la glycolyse, une seule molécule de glucose est scindée en deux molécules plus petites, à trois carbones, appelées pyruvate. Le pyruvate est ensuite converti en acétyl CoA. L’acétyl CoA est ensuite utilisé dans le cycle de Krebs pour produire plusieurs produits importants. À leur tour, ces produits entraînent ensuite la formation d’ATP, la principale source d’énergie de la cellule.

Avant les premières étapes du cycle de Krebs, le pyruvate est converti en acétyl CoA. Au cours de ce processus, une molécule de CO2 et une molécule de NADH, le transporteur d’électrons, sont produites. Le cycle de Krebs consiste à convertir cet acétyl CoA en dioxyde de carbone. Au cours des étapes du cycle, deux molécules de CO2 sont libérées, en plus de 3 autres molécules de NADH, d’une de FADH2 et d’une de GTP.

Donc, pour chaque 1 molécule de pyruvate ajoutée, le cycle de Krebs va produire :

• 2 molécules de CO2
• 3 molécules de NADH
• 1 molécule de FADH2
• 1 molécule de GTP

Une molécule de glucose contient 2 molécules de pyruvate, donc 1 molécule de glucose produira le double de la quantité de produits listés ci-dessus en passant par le cycle de Krebs. Ces produits seront ensuite convertis en ATP lors des étapes ultérieures de la respiration aérobie. Le dioxyde de carbone est le seul produit « déchet » et doit être éliminé de la cellule. Les grands organismes doivent éliminer le dioxyde de carbone de toutes leurs cellules. Chez ces animaux, le dioxyde de carbone est généralement échangé dans les branchies ou les poumons contre de l’oxygène, ce qui aide à conduire les étapes finales de la respiration aérobie.

Où se déroule le cycle de Krebs ?

Le cycle de Krebs se produit uniquement dans la matrice mitochondriale. Le pyruvate est formé dans le cytosol de la cellule, puis importé dans les mitochondries. Là, il est converti en acétyl CoA et importé dans la matrice mitochondriale. La matrice mitochondriale est la partie la plus interne de la mitochondrie. Le graphique ci-dessous montre les différentes parties de la mitochondrie.

La matrice mitochondriale possède les enzymes et l’environnement nécessaires pour que les réactions complexes du cycle de Krebs aient lieu. De plus, les produits du cycle de Krebs entraînent la chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative, qui se produisent toutes deux dans la membrane mitochondriale interne. Les transporteurs d’électrons déversent leurs électrons et leurs protons dans la chaîne, ce qui entraîne finalement la production d’ATP. Cette molécule est ensuite exportée de la mitochondrie comme principale source d’énergie de la cellule.

Les mitochondries sont présentes dans presque tous les organismes, notamment les organismes multicellulaires. Les plantes, les animaux et les champignons utilisent tous le cycle de Krebs comme une partie indispensable de la respiration aérobie.

Étapes du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs a 9 réactions principales, qui se produisent rapidement en succession. L’image ci-dessous montre ces réactions.

Notez que le citrate est la première molécule créée après l’ajout de l’acétyl CoA. C’est pourquoi le cycle de Krebs est également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique. Les produits du cycle sont dans l’image ci-dessus. Ce processus est connu comme un « cycle » parce qu’il se termine toujours sur de l’oxaloacétate qui peut être combiné avec un nouvel acétyl CoA pour produire une nouvelle molécule de citrate pour chaque cycle.

Fonction du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs est probablement la partie la plus importante du processus de la respiration aérobie parce qu’il conduit la formation de transporteurs d’électrons. Ces transporteurs sont importants. Ils transportent l’énergie utilisée pour créer un grand nombre de molécules d’ATP lors des étapes finales de la respiration aérobie. Les transporteurs d’électrons produits (NADH et FADH2) ne peuvent pas fournir directement de l’énergie au processus cellulaire. Au lieu de cela, les processus de la chaîne de transport d’électrons et de la phosphorylation oxydative vont utiliser l’énergie de ces molécules pour activer le complexe enzymatique ATP synthase, qui produit l’ATP.