Le cycle de Krebs est-il aérobie ou anaérobie : pourquoi, comment

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Le cycle de Krebs est-il aérobie ou anaérobie, une question très délicate. Parce que le cycle de Krebs lui-même ne nécessite pas d'oxygène mais en l'absence d'oxygène, le processus sera arrêté. Nous allons donc ici découvrir la réponse du cycle de Krebs aérobie ou anaérobie.

Le processus du cycle de Krebs ne nécessite lui-même aucune molécule d'oxygène. Mais après avoir terminé lorsque la molécule réductrice subit une chaîne de transport d'électrons, O2 sert de dernier accepteur d'électrons. En l'absence d'O2  l'ensemble du processus avec le cycle de Krebs serait bloqué. C'est pourquoi bien que le cycle de Krebs ne nécessite pas O2  en soi, c'est un processus de respiration aérobie. 

Célèbre biologiste allemand, biochimiste Monsieur Hans Adolf Krebs et Guillaume Arthur Johnson identifié le processus pour la première fois en 1937. Selon le nom de Sir HA Krebs, le processus est nommé cycle de Krebs. Le cycle est également connu sous le nom de cycle de l'acide citrique car au début de ce processus, l'acétyl-CoA réagit avec l'oxaloacétate et produit de l'acide citrique.

L'acide citrique (molécule à 6 carbones) contient trois groupes carboxyliques (-COOH). C'est pourquoi le cycle est aussi appelé cycle TCA ou cycle de l'acide tricarboxylique. Le cycle de Krebs est composé de 8 réactions médiées par des enzymes. Les enzymes impliquées dans le cycle de Krebs sont Citrate synthase, Aconitase, Isocitrate déshydrogénase, α-cétoglutarate, Succinyl-CoA synthétase, Succinate déshydrogénase, Fumarase, Malate déshydrogénase, etc. 

En plus de petites quantités d'énergie Le cycle de Krebs produit réducteurs qui participent ensuite au processus de phosphorylation oxydative. Après avoir terminé un cycle 3 molécules de NADH, 1 molécule FADH2, 1 molécule GTP (ou ATP), 2 molécules de CO2 sont produits. 

Le cycle de Krebs est-il aérobie ou anaérobie

Le cycle de Krebs est-il aérobie ou anaérobie de Wikimedia Commons

Le cycle de Krebs se produit-il dans la respiration anaérobie ?

Bien que le cycle de Krebs ne nécessite pas d'oxygène, il s'agit exclusivement d'une méthode de respiration aérobie. 

In respiration anaérobie processus, la première étape est la même que le processus de respiration aérobie, c'est-à-dire la glycolyse. Dans le processus de glycolyse, la molécule de sucre se décompose en molécule de pyruvate à 3 carbones (C3H4O3) et produit de l'énergie (2 ATP). Après cela, dans le processus anaérobie en raison de l'absence d'oxygène, le NADH réducteur ne subit pas de phosphorylation oxydative et le processus du cycle de Krebs serait également entravé. Pour cette raison, le cycle de Krebs ne se produit pas en mode anaérobie.

Au lieu du cycle de Krebs après le processus de glycolyse en mode anaérobie, les molécules subissent une production d'acide lactique ou un processus de fermentation alcoolique et libèrent de petites quantités d'ATP (2 ATP).

Dans la production d'acide lactique, la molécule de sucre subit d'abord une glycolyse et se transforme en pyruvate à trois molécules de carbone (C3H4O3), après quoi elle se brise à nouveau pour produire de l'acide lactique et de l'énergie.

C6H12O6 → C3H6O3 + énergie (2ATP)

Dans le processus de fermentation alcoolique, la molécule de sucre subit une glycolyse et se transforme en pyruvate à trois molécules de carbone (C3H4O3), après quoi elle se brise et se transforme en alcool (éthanol) et produit de l'énergie et du dioxyde de carbone (CO2). 

C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + énergie (2ATP) 

Étapes du cycle de Krebs

La glycolyse est la première étape du processus de respiration après laquelle le pyruvate produit entre dans la matrice mitochondriale et est oxydé. Après avoir libéré un groupe carboxyle sous forme de dioxyde de carbone, il se transforme en acétyl-CoA. L'acétyl-CoA est la seule molécule qui entre dans le processus du cycle de Krebs dans un premier temps. Le Le cycle de Krebs se déroule en plusieurs étapes.

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Le cycle de Krebs est-il aérobie ou anaérobie à partir de Wikimedia Commons

Condensation entre l'acétyl-CoA et l'oxaloacétate

Au départ, l'acétyl-CoA produit par oxydation du pyruvate était associé à l'oxaloacétate (OAA). Il s'agit d'une réaction irréversible dans laquelle la citrate synthase implique et forme du citrate et du coA. 

Isomérisation de l'acide citrique

Il s'agit d'une réaction réversible en deux étapes dans laquelle l'enzyme aconitase provoque la déshydratation du citrate et le convertit en cis-aconitase. Suite à l'étape, la cis-aconitase subit une réhydratation et forme de l'isocitrate. 

Décarboxylation de l'isocitrate

C'est aussi une réaction en deux étapes. Au début, l'enzyme isocitrate déshydrogénase convertit l'isocitrate en oxalosuccinate et NAD+ dans NADH.

Lors de la deuxième étape, la décarboxylation est facilitée en convertissant l'oxalosuccinate en α-cétoglutarate et en libérant 1 molécule de CO2.

Décarboxylation oxydative de l'α-cétoglutarate

Tout comme l'étape précédente, il s'agit également d'une réaction d'oxydo-réduction. Il s'agit d'une réaction irréversible dans laquelle l'α-cétoglutarate déshydrogénase libère un groupe carboxyle ou 1 molécule de CO2 et convertit l'α-cétoglutarate en succinyl-CoA. Dans cette réaction, 1 molécule de NADH est produite. 

Succinyl-CoA en succinate

C'est la seule étape qui provoque la phosphorylation du diphosphate de guanosine et produit des molécules de GTP. Cette étape est facilitée par l'enzyme succinyl-CoA synthase qui convertit le succinyl-CoA en succinate et produit du GTP. 

Déshydratation du succinate

Dans cette étape succinate déshydrogénase, succinate déshydrogéné dans le

Fumarate. Dans cette réaction, le FAD sert d'accepteur d'électrons et se convertit en FADH2. Il subit la chaîne de transport d'électrons et produit 2 molécules d'ATP à la fin.

Hydratation du fumarate

C'est une réaction réversible. L'enzyme fumarase hydrate le fumarate et le convertit en L-malate.

Déshydrogénation du L-malate

C'est aussi une réaction d'oxydo-réduction, dans laquelle la L-malate déshydrogénase est impliquée. La L-malate déshydrogénase transforme le L-malate en oxaloacétate et convertit également le NAD+ en réducteur NADH. C'est la dernière étape du cycle après que le NADH participe au mécanisme de la chaîne de transport d'électrons et produise de l'énergie. L'oxaloacétate permet à nouveau la répétition du cycle avec l'association de l'acétyl-coA. 

Pour en savoir plus lisez notre article sur Exemples de transport actif : primaire, secondaire avec explications

La phosphorylation oxydative du cycle de Krebs est-elle ?

Dans le processus de respiration aérobie, l'ensemble du mécanisme subit une phosphorylation oxydative à la dernière étape et libère de l'énergie en rompant les liaisons. Dans ce processus, le NADH se transforme en NAD et la molécule d'oxygène sert de dernière molécule acceptrice d'électrons. 

Le cycle de Krebs n'est pas le processus de phosphorylation oxydative, les deux sont différents l'un de l'autre. La phosphorylation oxydative a lieu à la fin du processus du cycle de Krebs. Où le cycle de Krebs produit du dioxyde de carbone ou CO2, Adénosine triphosphate ou ATP et réducteur NADH (Nicotinamide adénine dinucléotide) et FAD (Flavine adénine dinucléotide). Le processus de phosphorylation oxydative produit des molécules d'énergie ou l'ATP en réduisant le NADH en NAD.

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Processus de phosphorylation oxydative à partir de Wikimedia Commons

Le cycle de Krebs est-il catabolique ou anabolique ?

Les processus métaboliques dans lesquels des molécules complexes se décomposent et se transforment en unités plus petites et libèrent de l'énergie sont des réactions cataboliques. Le processus métabolique est une réaction nécessitant de l'énergie, dans laquelle des molécules complexes sont construites à l'aide d'unités moléculaires plus petites.

Dans le cycle de Krebs, on voit que l'oxydation de l'acétyl-CoA, du GTP, du NADH, du FADH2, etc. produit une réaction catabolique similaire. D'autre part, les intermédiaires (citrate, α-cétoglutarate, succinate) de cette réaction sont utilisés dans différents mécanismes de construction de molécules complexes, comme les réactions anaboliques. Cela signifie que le cycle de Krebs possède à la fois des propriétés cataboliques et anaboliques, c'est pourquoi on l'appelle une réaction amphibolique. Les processus métaboliques qui comportent à la fois des réactions anaboliques et des réactions cataboliques sont appelés réactions amphiboliques.

Le cycle de Krebs fait-il partie de la photosynthèse ?

Le cycle de Krebs ne fait pas partie du processus de photosynthèse. Le cycle de Krebs fait partie respiration cellulaire processus, où il se produit dans la matrice mitochondriale de la cellule.

Dans le processus de photosynthèse, il existe un processus biochimique appelé cycle de Calvin ou cycle C3, qui se produit dans le chloroplaste de la plante. Ce processus convertit le CO2 ou du dioxyde de carbone en molécules de sucre ou de glucose (C6H12O6). 

Pour en savoir plus lire notre article sur Différence entre les chromosomes des cellules animales et végétales : analyse comparative de la structure, de la fonction et des faits

Dans l'ensemble, nous pouvons dire que le cycle de Krebs est l'une des réactions amphiboliques les plus importantes du processus de respiration aérobie.

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