Le cycle de krebs est également appelé cycle de l'acide tricarboxylique et utilise l'acétyl coezime A comme métabolite de départ, qui est obtenu par l'action de la pyruvate déshydrogénase sur le pyruvate produit par la glycolyse.
L'ATP et le pouvoir réducteur sont obtenus à partir du cycle de krebs ; le pouvoir réducteur est envoyé à la chaîne respiratoire où NADH et FADH2 sont oxydés respectivement en NAD + et FAD : le pouvoir réducteur est transféré, le long de la chaîne respiratoire, à des systèmes de couplage à partir desquels est produit de l'ATP supplémentaire.
Le cycle de krebs est un centre nerveux non seulement pour le métabolisme du glucose mais aussi pour le métabolisme des acides gras et des acides aminés, en effet le pyruvate qui se transforme en acétyl coenzyme A ne provient pas seulement de la dégradation du glucose : il est obtenu, par exemple, également de la transamination de l'alanine (un acide aminé).
Environ 80% de l'acétyl coenzyme A qui participe au cycle de krebs provient du métabolisme des acides gras.
L'acétyl coenzyme A est un thioester, il a donc une teneur élevée en énergie qui est exploitée par citrate synthase former une nouvelle liaison carbone-carbone ; la citrate synthase est la première enzyme du cycle de krebs.
Le carbone méthyle de l'acétyl coenzyme A libère volontairement (par tautomérie) un proton (devient un carboanion) et attaque le carbone carbonyle de l'oxaloacétate : il se forme un thioester à haute teneur énergétique (citril coenzyme A) à partir duquel, par hydrolyse, on obtient le citrate et la coenzyme A se reforme.La citrate synthase est modulée négativement par le produit, c'est-à-dire par le citrate et par l'ATP : si le citrate s'accumule cela signifie que cette étape est plus rapide que les autres donc elle doit ralentir (le citrate est un modulateur).
L'ATP influence également l'action de la citrate synthase puisque le pouvoir réducteur est obtenu à partir du cycle de krebs qui est ensuite envoyé à la chaîne respiratoire à partir de laquelle est produit l'ATP ; si l'ATP s'accumule, cela signifie que plus que ce qui est nécessaire est produit. En ralentissant le cycle de krebs (le cycle ralentit si l'une de ses étapes est ralentie) la production d'ATP est également ralentie : la modulation négative d'ATP est une modulation par rétroaction (la formation d'un des produits finaux est modulé en ajustant la vitesse d'une étape du processus).
Dans la deuxième étape du cycle de krebs, le citrate est transformé en isocitrate par l'action de l'enzyme aconitase; le nom de l'enzyme dérive du fait que le citrate est d'abord déshydraté avec formation de cis-aconitate et, par la suite, l'eau rentre en se fixant sur un carbone différent de celui sur lequel elle était précédemment liée. L'isocitrate est obtenu sans que le substrat ne quitte le site catalytique ; l'aconitase est une enzyme stéréospécifique : elle reconnaît les trois centres carboxyles du citrate et cela fait que le citrate reste lié à l'enzyme de sorte que la sortie et l'entrée de " l'eau passe toujours par l'intermédiaire cis-aconitate.
Dans la troisième étape du cycle de krebs, il y a la première considération énergétique car il y a la perte d'un carbone éliminé sous forme de dioxyde de carbone. L'enzyme qui catalyse cette étape est la isocitrate déshydrogénase; le substrat subit tout d'abord une déshydrogénation : le NAD+ acquiert un pouvoir réducteur et il se forme de l'oxalosuccinate (c'est un dérivé oxal de l'acide succinique) L'oxalosuccinate subit ensuite une décarboxylation en α-cétoglutarate.
L'enzyme isocitrate déshydrogénase possède deux sites de modulation : une modulation positive due à l'ADP et une modulation négative due à l'ATP.La quantité d'ATP consommée quotidiennement est très élevée : l'ATP fournit l'énergie libérée par son hydrolyse, « l'ADP et tout » l'orthophosphate.
La concentration totale de nucléosides (base azotée plus sucre) et de nucléotides (nucléosides plus phosphate) dans un organisme est quasiment constante : dire donc que c'est beaucoup d'ATP ou peu d'ADP (ou inversement, beaucoup d'ADP et peu d'ATP) est la même chose; ADP est synonyme de besoin d'énergie et est donc un modulateur positif, tandis que l'ATP est un symptôme de disponibilité d'énergie et est donc un modulateur négatif.
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