Cycle de Krebs (TCA)

Chaque tour du cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique ou cycle des acides tricarboxyliques, TCA) débute lorsque la citrate synthase condense l'acétyl-CoA (C2) avec l'oxaloacétate (C4) pour former le citrate (C6). L'aconitase isomérise le citrate en isocitrate ; l'isocitrate déshydrogénase réalise la première décarboxylation oxydative, libérant du CO2 et réduisant le NAD+ en NADH. La deuxième décarboxylation a lieu au niveau de l'alpha-cétoglutarate déshydrogénase, produisant un second NADH et du succinyl-CoA. Le cycle se poursuit via la succinyl-CoA synthétase (GTP), la succinate déshydrogénase (FADH2, seule enzyme du TCA associée à la membrane), la fumarase et la malate déshydrogénase (troisième NADH), régénérant l'oxaloacétate. Bilan net par tour : 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP, 2 CO2.

Le cycle est le carrefour du métabolisme central, et non un simple circuit de production d'ATP. Les réactions anaplérotiques (glutamine via la glutamate déshydrogénase, propionate via le succinyl-CoA, acides gras à nombre impair de carbones) réapprovisionnent les intermédiaires ; les réactions cataplérotiques les détournent vers la néoglucogenèse, la synthèse des nucléotides et la lipogenèse. Le NADH et le FADH2 acheminent des électrons vers la chaîne respiratoire (chaîne de transfert d'électrons), où ils permettent la synthèse d'environ 2,5 et 1,5 ATP par mole respectivement, de sorte que les quelque 20 ATP attribués au cycle sont presque entièrement produits de façon indirecte.