Résultats d’apprentissage
- Décrire le processus d’oxydation du pyruvate et identifier ses réactifs et ses produits
Si l’oxygène est disponible, la respiration aérobie va se poursuivre. Dans les cellules eucaryotes, les molécules de pyruvate produites à la fin de la glycolyse sont transportées dans les mitochondries, qui sont les sites de la respiration cellulaire. Là, le pyruvate sera transformé en un groupe acétyle qui sera capté et activé par un composé porteur appelé coenzyme A (CoA). Le composé résultant est appelé acétyl CoA. Le CoA est fabriqué à partir de la vitamine B5, l’acide pantothénique. L’acétyl CoA peut être utilisé de diverses manières par la cellule, mais sa fonction principale est de livrer le groupe acétyle dérivé du pyruvate à l’étape suivante de la voie du catabolisme du glucose.
Décomposition du pyruvate
Pour que le pyruvate (qui est le produit de la glycolyse) entre dans le cycle de l’acide citrique (la voie suivante de la respiration cellulaire), il doit subir plusieurs transformations. Cette conversion est un processus en trois étapes (figure 1).
Figure 1. En entrant dans la matrice mitochondriale, un complexe multi-enzyme convertit le pyruvate en acétyl CoA. Au cours de ce processus, du dioxyde de carbone est libéré et une molécule de NADH est formée.
Étape 1. Un groupe carboxyle est retiré du pyruvate, libérant une molécule de dioxyde de carbone dans le milieu environnant. Le résultat de cette étape est un groupe hydroxyéthyle à deux carbones lié à l’enzyme (pyruvate déshydrogénase). C’est le premier des six carbones de la molécule de glucose initiale à être éliminé. Cette étape se déroule deux fois (rappelez-vous : il y a deux molécules de pyruvate produites à la fin de la glycolyse) pour chaque molécule de glucose métabolisée ; ainsi, deux des six carbones auront été éliminés à la fin des deux étapes.
Étape 2. Le NAD+ est réduit en NADH. Le groupe hydroxyéthyle est oxydé en groupe acétyle, et les électrons sont captés par le NAD+, formant le NADH. Les électrons de haute énergie du NADH seront utilisés plus tard pour générer de l’ATP.
Etape 3. Un groupe acétyle est transféré au conenzyme A, ce qui donne l’acétyl CoA. Le groupe acétyle lié à l’enzyme est transféré au CoA, produisant une molécule d’acétyl CoA.
Notez que pendant la deuxième étape du métabolisme du glucose, chaque fois qu’un atome de carbone est retiré, il est lié à deux atomes d’oxygène, produisant du dioxyde de carbone, l’un des principaux produits finaux de la respiration cellulaire.
Acétyle CoA vers CO2
En présence d’oxygène, l’acétyle CoA livre son groupe acétyle à une molécule à quatre carbones, l’oxaloacétate, pour former du citrate, une molécule à six carbones avec trois groupes carboxyles ; cette voie récoltera le reste de l’énergie extractible de ce qui a commencé comme une molécule de glucose. Cette voie unique est appelée par différents noms, mais nous l’appellerons principalement le cycle de l’acide citrique.
En résumé : oxydation du pyruvate
En présence d’oxygène, le pyruvate est transformé en un groupe acétyle attaché à une molécule porteuse de coenzyme A. L’acétyl CoA résultant peut entrer dans plusieurs voies, mais le plus souvent, le groupe acétyle est livré au cycle de l’acide citrique pour un catabolisme ultérieur. Au cours de la conversion du pyruvate en groupe acétyle, une molécule de dioxyde de carbone et deux électrons de haute énergie sont éliminés. Le dioxyde de carbone représente deux (conversion de deux molécules de pyruvate) des six carbones de la molécule de glucose initiale. Les électrons sont récupérés par le NAD+, et le NADH transporte les électrons vers une voie ultérieure pour la production d’ATP. À ce stade, la molécule de glucose qui est entrée dans la respiration cellulaire a été complètement oxydée. L’énergie potentielle chimique stockée dans la molécule de glucose a été transférée aux transporteurs d’électrons ou a été utilisée pour synthétiser quelques ATP.
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