Le cycle de l’acide citrique, également connu sous le nom de cycle Krebs ou cycle TCA, se compose de plusieurs réactions générant de l’énergie qui donnent une molécule d’ATP, trois molécules de NADH, une molécule de FADH₂ et deux molécules de CO₂

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L’acétyl-CoA est le point d’entrée dans le cycle de l’acide citrique, qui se produit dans la membrane interne (c.-à-d. la matrice) des mitochondries dans les cellules eucaryotes ou le cytoplasme des cellules procaryotes. Avant le cycle de l’acide citrique, l’oxydation du pyruvate a produit deux molécules d’acétyl-CoA par molécule de glucose. Par conséquent, le cycle de l’acide citrique s’exécute deux fois par molécule de glucose.

Le cycle de l’acide citrique peut être divisé en huit étapes, chacune donnant des molécules différentes (en italique ci-dessous).

À l’aide d’enzymes de catalyse, un acétyl-CoA (2 carbones) réagit avec l’acide oxaloacétique (4 carbones), formant la molécule de citrate à 6 carbones.

Ensuite, le citrate est transformé en l’un de ses isomères, l’isocitrate, par un mécanisme en deux parties dans lequel l’eau est enlevée et ajoutée.

La troisième étape donne du α-ketoglutarate (5 carbones) à partir d’isocitrate oxydé. Ce processus libère du CO₂ et réduit le NAD⁺ en NADH.

La quatrième étape forme le composé instable succinyl-CoA à partir du α-ketoglutarate, un processus qui libère également du CO₂ et réduit NAD⁺ en NADH.

La cinquième étape produit du succinate (4 carbones) après qu’un groupe phosphate ait remplacé le groupe CoA du succinyl-CoA. Ce groupe phosphate est transmis à l’ADP (ou GDP) pour former de l’ATP (ou GTP).

La sixième étape forme le fumarate (4 carbones) provenant de l’oxydation du succinate. Cette réaction réduit FAD en FADH₂.

La septième étape, dans laquelle l’eau est additionnée au fumarate, génère du malate (4 carbones).

La dernière étape produit l’oxaloacétate, le composé qui réagit avec l’acétyl-CoA dans la première étape, à partir de l’oxydation du malate. Au cours de ce processus, NAD⁺ est réduit en NADH.

Le NADH et le FADH₂ produits dans le cycle de l’acide citrique fournissent des électrons dans la chaîne de transport d’électrons et, par conséquent, aident à la production d’ATP supplémentaire.