1- Glucides COPY Flashcards
Que sont les glucides et leur formule chimique
- Molécules polydroxylées dérivées de cétones ou d’aldéhydes
- Formule chimique type : (CH2O)n
Quels autres atomes peuvent contenir les glucides, quels de leurs groupement peuvent être modifiés ou substitués et les glucides peuvent se lié de façon covalente à quoi
- Azotes, phosphore
- Leurs groupements hydroxyles (-OH) peuvent être modifiés ou substitués
- Peuvent aussi être liés de façon covalente à des protéines, lipides ou autres: glycoprotéines (glucose + protéine) et glycolipides
Origine des glucides (V et A)
- Végétaux et certaines bactéries peuvent synthétiser des glucides à partir de composés inorganiques (CO2 et H2O) par photosynthèse
- Animaux:
source alimentaire: composés les plus abondants dans la plupart des fruits, légumes et céréales OU
synthèse endogène à partir d’autres molécules organiques
Rôles des glucides
- Source d’énergie principale chez l’humain: 2 à 4 kcal/g
- ADN (DANS LE DESOXYRIBOSE)
- Glycoprotéines
- Glycolipides
Que sont les monosaccharides
- Les « OSES » sont des glucides simples, divisés en deux groupes:
Aldoses et Cétoses - Classés selon le nombre de carbones dans la molécule: trioses, tétroses, pentoses, hexoses, heptoses
Différence entre D-glucose (aldose) et D-Fructose (Cétose)
- D-glucose (aldose) = Fonction aldéhyde soit
H-C=O - D-Fructose (Cétose) = Fonction cétone soit C=O
Propriétés chimiques des monosaccharides
Molécules chirales possédant un pouvoir rotatoire de la lumière:
- Habilité à faire dévier la lumière polarisé qui traverse une solution de la molécule, possible par la présence d’un carbone asymétrique ou chiral
- DONC, il existe 2 énantiomères (stéréoisomères) pour les monosaccharides (L- et D-)
NE PAS CONFONDRE AVEC DIATÉRÉOISIOMÈRES (EX: ACIDE GRAS)
QU’est-ce qu’un carbone chiral
Lié à 4 substituants différents
Que sont les énantiomères
- Molécules possédant la même formule chimique, mais une structure différente
- Image miroir non superposables
Formule d’énantiomères retrouvée dans les mammifères
Juste les D- …. COMME D-GLUCOSE
LES DEUX OH SONT À DROITE
Que sont les diastéréoisomères
Molécules avec la même formule chimique mais structure différente (PAS UNE IMAGE MIRROIR)
La plupart des aldose entre eux sont des diastéréisomères
Que sont les épimères
- Monosaccharides qui varient en structure par la configuration sur un seul carbone chiral
- Épimérisation facilitée par des enzymes (épimérases) ou par le pH
- Le D-Glucose et le D-Mannose sont des épimères en C2
Comment se forme un cycle dans les monosaccharides et les cycles peuvent être formé de combien d’atomes
- Réaction intramoléculaire entre un groupement hydroxyl (-OH) et le groupement carbonyl (C=O) des aldoses ou des cétoses forme des cycles
- Les cycles formés peuvent être de 5 ou 6 atomes (Furanose et Pyranose)
Furanose (Conformation cyclique des monosaccharides)
Cycle à 5
Pyranose (Conformation cyclique des monosaccharides)
Cycle à 6
Qu’entraine la cyclisation des monosaccharides
La formation d’un autre carbone chiral (ou carbone anomérique): anomères alpha et béta
Quels sont les groupements dans la conformation cyclique des monosaccharides qui sont disponible pour réagir
Le groupement carbonyl (cétone ou aldéhyde) ainsi que chaque groupement hydroxyl (-OH) sont disponibles pour réagir lorsque les réactions sont en équilibre
Comment varie les formes des monosaccharides (cycliques ou linéaires)
L’équilibre entre les formes varie en fonction de l’environnement (pH et en solution aqueuse):
- pH neutre: 99% cyclique (plus stable)
- pH basique: 99% linéaire
- Glucose en solution aqueuse: 99% cyclique
Conformations des cycles à 6 des monosaccharides
- Chaise (plus stable)
- Bateau (ON FORCE LES -OH À ÊTRE PLUS PROCHE)
Anomère béta et alpha du D-glucose de la conformation bateau
- OH sur le carbone 1 en haut = bêta
- OH sur le carbone 1 en bas = alpha
Forme majeur du glucose
Béta- D - Glucopyranose (soit 65%)
Comment se lient les monosacccharides
- Liaison glycosidique covalente
- ^^^ hydrolysable par voie chimique (acide) ou enzymatique
Que sont les disaccharides, oligosacharide et polysaccharides
- Di = 2 monosaccharide liés par lien glycosidique
- Oligo = plusieurs
- Poly = vrm bcp
Disaccharides majeurs dans l’alimentation
- Saccharose
- Lactose
- Maltose
C’est quoi le saccharose et il est composé de quoi
DISACCHARIDE
- Sucrose ou sucre de table ou sucre blanc ou sucre de canne ou sucre
- Édulcorant important (commercial et domestique)
- Composé de D-glucose et D-fructose
- Facilement digéré par sucrase (alpha-glucosidase) dans l’intestin (À CAUSE DE SON LIEN ALPHA)
C’est quoi le lactose
- Sucre du lait
- Synthétisé par glandes mammaires
- 1/3 de la sucrosité des saccharoses
- D-glucose + D-galactose liés par liens béta
- Dégradé par lactase (béta-glucosidase)
C’est quoi le maltose
- Peu présent dans la diète, surtout de la digestion de l’amidon
- Composé de 2 D-glucoses par lien alpha
- Digérés par Alpha-glucosidases dans l’intestin
Que sont les oligosaccharides
- 3 à 19 monosaccharides liés par liaison glycosidiques
- Peu abondants dans la diète; surtout produit par digestion des polysaccharides comme le Maltodextrines (sirop de maïs)
Que sont les alpha-galactosides
OLIGOSACCHARIDES
- Raffinose et stachyose
- Présents dans lentilles et fèves
- Difficilement digérés
- Fermentation par des microorganismes intestinaux
Que sont les polysaccharides
Plus de 20 monosacharides
Structures linéaires ou ramifiées
Digestibles ou non
Polysaccharides majeurs dans l’alimentation
Amidon
Glycogène
Cellulose
C’est quoi l’amidon
Un des poly les plus abondants dans les végétaux
Molécule de réserve énergétique
Polymère de D-glucose:
Amylose (20-30%)
Amylopectine (70-80%)
Compositon de l’amylose (1er des 2 polymères provenant de l’amidon)
- Polymère linéaire de D-glc (liaison alpha 1-4) (SOIT C1 et C4)
- 600 à 1000 molécules de glucose
Composition de l’amylopectine (2e des 2 polymères provenant de l’amidon)
- Polymère ramifié de D-glucose avec de longues branches (liaison alpha 1-6) à toutes les 24-30 molécules de glucose
- 10 000 à 100 000 glucose
C’est quoi le glycogène
Polysaccharides important chez les animaux
Polymère ramifié de D-glucose
Longues branches (liaison alpha 1-6 à tous les 10-14 molécules de glucose)
2000 à 600 000 molécules de glucose
Fonctions du glycogène
Réserve énergétique: glycogénogénèse/glycogénolyse
Présent dans la plupart des tissus (plus abondants dans le foie et les muscles)
Structure de cellulose
Polymère linéaire de D-glucose
Liaison béta 1-4
200 à 14 000 molécules de glucose
Fonctions de la cellulose
- Polysaccharide non digestible
- Constituant de la paroi cellulaire des cellules végétales
- Plusieurs molécules de cellulose forment ensemble des microfibrilles et des fibres
Source des glucides
Alimentaire: amidon, cellulose, glycogène, saccharose, lactose, glucose
Endogène :néoglucogenèse et glycogénolyse
Quels est l’apport des glucides dans l’alimentation, quels ont les glucides digestibles et non-digestibles
- Apportent typiquement 45 à 65 % de l’énergie dans la diète humaine: 250g/jour (1000kcal), dont environ 50 g provient des sucres ajoutés
- Glucides digestibles: mono, di, oligo et polysaccharides qui sont hydrolysés par enzymes
- Glucides non digestibles: fibres, pas d’enzymes pour l’hydrolyse (lien bétà)
Comment se fait la digestion des polysaccharides
- Débute dans la cavité bucale: alpha-amylase salivaire
- Dans estomac: cette enzyme est inactivée par l’acidité gastrique
- Dans le grêle: pancréas sécrète des bicarbonates qui neutralisent l’acidité et l’alpha-amylase pancréatique qui poursuit la digestion des polyssacharide. Elles clivent les liaisons alpha 1-4 dans les oligosaccharides d’au moins 5 molécules de glucose
- Achevée par des enzymes membranaires (surface apicale des entérocytes); plusieurs complexes enzymatiques : sucrase-isomaltase (alpha-glucosidase), maltase-glucoamylase (alpha aussi), lactase (béta-glucosidase) clivant les di en monosaccharides
Quels sont les fragments produient par les amylases salivaires
Diffèrent selon la structure de la molécule d’origine
Maltotriose, maltose, alpha-limit dextrins
Évolution des amylases salivaires et pancréatique avec l’âge donc à quel âge on peut manger des céréales
Augmentation graduelle des amylases salivaires et pancréatique
- Naissance les niveaux sont bas
- Niveaux « adultes » vers l’âge de 1 an
Que donne l’amidon
Produits d’hydrolyse (lumière intestinale) = Maltose
Produits d’hydrolyse (membrane intestinale) = 2 Glucoses
Que donne saccharose
Glucose et fructose
Que donne le lactose
Glucose et galactose
Comment sont absorbés les glucides
- Sous forme de monosaccharide par les ¢ épithéliales du système digestif
- Via des transporteurs pour passer les membranes: transport actif (Énergie) et facilité (dans le sens du gradient de concentration)
Comment se fait le transport de glucose précisément
Transport actif: SGLT1 (sodium-glucose cotransporter-1) abondant dans l’épithlélium du tube digestif et du tubule rénal, utilise un gradient transmembranaire Na+ (mis en place par pompe Na/K-ATPase) pour faire entrer le glucose
Transport facilité (passif): Transport de glucose selon gradient de concentration facilité par des perméases du glucose de la famille des GLUT
2 types:
- GLUT5 : Le glucose peut aussi traverser la membrane de la paroi intestinale par transport facilité (fructose aussi)
- GLUT2 : Le glucose et le fructose cellulaire passe ensuite dans la circulation sanguine par transport facilité
Combien d’isoformes de GLUT (glucose transporter)
13 isoformes de GLUT
GLUT2 et qu’arrive-t-il en présence d’une concentration élevée de sucre
- Dans le foie, pancréas, épithélium intestinal
- Haute capacité, mais faible affinité (glucosenseur)
- En présence d’une concentration élevée de sucre, le transporteur GLUT2 est recruté à la membrane et participe au transport facilité
GLUT4
- Tissu adipeux et muscles striés (muscles squelettiques et cardiaques)
- Régulation par l’insuline
Le glucose traverse la membrane de la paroi intestinale par transport actif contre un gradient de concentration quel est-il? Et le glucose a besoin d’un ion lequel?
SGLT1:
Sodium requis
Rôle important de la pompe Na/K-ATPase
Comment après la digestion et l’absorption, les glucides en circulation vont aux différents tissus où ils sont métabolisés par des voie métaboliques. Quelles sont-elles? Et sont-elle présentes dans toutes les ¢
- Voies anaboliques: néoglucogénèse
- Voies cataboliques: glycolyse
- Certaines voies métaboliques sont présentes dans toutes les cellules, tandis que d’autres sont plus prédominantes dans des tissus spécifiques
C’est quoi la glycémie et la valeur normale de cette dernière
- Représente la concentration sanguine du glucose
- Valeurs normales de la glycémie à jeun (après 8-12h) varient entre 4,0 et 5,5 mmo/L
Hypoglycémie
taux de glucose - de 4 mmol/l
Hyperglycémie
taux de glucose + de 5,5 mmol/l
Diabète
taux de glucose + de 7 mmol/l
Régulation de la glycémie
Régulé par deux hormones:
Insuline et glucagon sécrétées par le pancréas
Comment est sécrétée l’insuline
- Cellules béta des ilots de Langerhans
- Beaucoup de glucose passant dans GLUT2 (C’EST UN SENSOR) et active plein de voies métaboliques pour libérer de l’insuline
Quelles molécules induit la sécrétion d’insuline (exam)
- Sucres: glucose et mannose
- AA: leucine et arginine
- Stimulation du nerf vague
- Peptides entériques (veut dire intestin): glucagon-like-peptide-1 (GLP-1) et glucose-dependent inulinotropic peptide (GIP)
Rôles de l’insuline
- Activation de la synthèse de glycogène (glycogenèse) et inhibition de sa dégradation (glycogénolyse)
- Activation de la dégradation de glucose (glycolyse) et inhibition de la synthèse de glucose (néoglucogenèse)
- Activation de la synthèse des lipides (lipogenèse) et inhibition de la dégradation des lipides (lipolyse)
Effet via signalisation du récepteur de l’insuline
Comment entre le glucose dans les tissus insulino-dépendants et quels sont ses tissus
- Par le GLUT4
- Tissu adipeux et muscles striés (muscles squelettiques et cardiaques)
Par quoi est sécrété le glucagon
Cellules alpha en périphérie des ilots
Effets du glucagon
Hormone hyperglycémiante
- Inhibe synthèse de glycogène (glycogenèse) et active sa dégradation (glycogénolyse)
- Inhibition de la dégradation de glucose (glycolyse) et activation de sa synthèse (néoglucogenèse)
- Inhibition de la synthèse des lipides (lipogenèse) et activation de la dégradation (lipolyse)
Effet via signalisation du récepteur du glucagon
Que fait le glucose en excès, il est stimulé et inhibé par quoi et où est-il stocké
- Glycogenèse
- Transformé en glycogène (polymère ramifiée de glucose)
- Stimulé par insuline et inhibé par le glucagon (foie) et l’adrénaline (muscle)
- Glycogène est stocké dans le foie (75g) et dans les muscles (300 g)
Étapes de la glycogenèse (Formation de glycogène) - À comprendre
- Glucose en glucose-6-phosphate (ACTIVATION DU GLUCOSE)
- Glucose-6-phosphate en glucose-1-phosphate
- Glucose-1-phosphate + UTP en UDP-glucose et PPi (ON FAIT RÉAGIR AVEC UTP)
- UDP-glucose + glycogène en glycogène (n+1) et UDP (LA CHAÎNE EST RALLONGÉ)
L’ajout d’une ramification peut se faire via activité de la glycosyl-4,6-transférase ou glycogènesynthase
Glycogénolyse permet d’obtenir quoi, et est stimulé/inhibé par quoi?
- La Dégradation du glycogène permet d’obtenir du glucose-6-phosphate utilisé par les cellules ou converti en glucose pour être exporté en circulation (foie)
- Stimulée par glucagon (foie) et adrénaline (muscle)
- Inhibé par insuline
Étapes de la glycogénolyse
- Glycogènen→Glycogènen-1 +Glucose-1-phosphate glucose
- Glucose-1-phosphate → Glucose-6-phosphate * (phosphoglucomutase)
- Glucose-6-phosphate → Glucose + Pi
Le glucose-6-phosphatase dans le foie uniquement DONC FORME DU GLUCOSE À PARTIR DE GLYCOGÈNE QUE DANS LE FOI
Glycolyse c’est quoi et ses voies métaboliques
- Dégradation du glucose pour faire de l’énergie par deux voies métaboliques distinctes:
- Glycolyse: dans le cytosol en absence d’oxygène
- Cycle de Krebs: dans la mitochondrie en présence d’oxygène (condition aérobique)
Quelles sont les phases de la glycolyse et qu’est ce que cela donne
- Activation du glucose
- Clivage d’hexose (Glucose à 6 C) en 2 trioses (Pyruvate à 3 C)
- Production d’énergie (ATP)
Donne 2 pyruvates+2ATP+2NADH pour un glucose
Quelles sont les 3 étapes de la glycolyse à connaitre
ELLES SONT IRRÉVERSIBLES DONC RX FORTEMENT VERS LES PRODUITS
Synthèse du glucose-6-phosphate (étape 1)
Synthèse du fructose-1,6-diphosphate (étape 3)
Synthèse du pyruvate (étape 10)
Étape 1 de la glycolyse
- Synthèse du glucose-6-phosphate à partir du glucose grâce ou catalysée par l’hexokinase (ou par la glucokinase dans le foie et le pancréas)
- Réaction irréversible (hydrolyse de l’ATP)
- Le glucose-6-phosphate ne peut pas traverser les membranes cellulaires
- Le glucose-6-phosphate sert ensuite aux autres étapes de la glycolyse ou : synthèse du glycogène et voie des pentoses phosphates
Étape 3 de la glycolyse
- Synthèse du fructose-1,6-biphosphate à partir du fructose-6-phosphate
- Catalysée par 6-phosphofructokinase 1 (PFK-1)
- Réaction irréversible (hydrolyse 1 ATP)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la glycolyse
Étape 10 de la glycolyse
- Synthèse de deux molécules de pyruvate à partir de deux molécules de phospoénolpyruvate grâce ou catalysée par la pyruvate kinase
- Réaction irréversible
- Synthèse de 2 ATP nette qu’on peut utiliser, 1 ATP par molécule de phosphoénolpyruvate
Comment sont convertis les autres monosaccharides
Fructose, galactose, mannose sont convertis en intermédiaires de la glycolyse ou épimérisés en glucose
Rappel: Deux épimères sont des diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d’un unique centre asymétrique.
Régulation de la glycolyse
- Concentration de glucose (stimulation par le substrat)
- Concentration d’ATP: inhibition par [ATP] élevées
- Insuline stimule la glycolyse
- Fructose-2,6-diphosphate stimule la glycolyse
Résumé de la glycolyse
C’est quoi la néoglucogenèse
- Synthèse endogène de glucose
- Série de réactions enzymatiques menant à la synthèse de glucose à partir de plusieurs autres molécules : pyruvate, lactate, glycérol, aa
- Essentiellement un renversement de la glycolyse: sauf pour les 3 étapes irréversibles de la glycolyse (étapes 1-3-10)
- Contrairement à la glycolyse, la néoglucogénèse n’a pas lieu dans toutes les cellules : Foie principalement et rein
À quoi est essentielle la néoglucogenèse
- Maintient de la glycémie à partir de lactate (recyclage du cycle de Cori) ou à partir de molécules non glucidiques (aa) parce que en absence de glucides alimentaires, le glycogène hépatique est épuisé après environ 18 heures
Quand s’active la néoglucogenèse
- Pas active avant la naissance: manque une enzyme dont les niveaux n’augmentent que quelques heures après la naissance (phosphoénolpyruvate carbokinase)
- Bébé prématuré est plus à risque d’hypoglycémie : réserve de glycogène limitée et retard dans l’induction de la néoglucogenèse
C’est quoi le cycle de Cori
- Dans le muscle: glucose dégradé pour former 2 ATP et 2 pyruvate. 2 pyruvates donnent 2 lactates qui vont dans le sang
- Dans le foie: redeviennent 2 pyruvates, puis glucose avec l’aide de 6 ATP
3 voies de contournement des étapes irréversibles de la glycolyse dans la néoglucogenèse
- Pyruvate en Phosphoénolpyruvate
- Fructse-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate
- Glucose-6-phosphate en glucose
Ce renversement a un coût = 6ATP
Pyruvate en phospoénolpyruvate
- 2 enzymes mitochondriales: pyruvate doit d’abord entrer dans la mitochondrie (ou il peut y être formé directement à partir de l’alanine)
1) Pyruvate en oxaloacétate:
Enzyme = pyruvate carboxylase
Nécessite 1 ATP
Rx activée par l’acétyl-CoA (produit lors de la lypolyse)
2) Oxaloacétate en phosphoénolpyruvate:
Enzyme = Phosphoénolpyruvate carboxykinase
Nécessite 1 ATP (1 GTP)
Fructose-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate est catalysé par quoi et inhibé par quoi
- Catalysée par fructose-1,6-diphosphatase (PFK-2)
- Inhibée par l’AMP
- Inhibée par l’insuline (via fructose-2,6-diphosphate)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la néoglucogénèse
Glucose-6-phosphate en glucose est catalysée par quoi (et où) et qu’est ce qui est impossible sans cette dernière
- Catalysée par la glucose-6-phosphatase seulement le foie et les reins possèdent cette enzyme
- Sans cette déphosphorylation, glucose ne peut pas être relâché en circulation, le Glucose-6-phosphate ne passe pas la membrane
Comment est régulée la glycolyse et la néoglucogenèse et elle dépend de quoi?
- Insuline stimule glycolyse et inhibe néoglucogenèse
- Inverse pour glucagon
Modulation de la vitesse dépend des différentes étapes irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse
Qu’inibe et stimule l’insuline
Inhibe: PEPCK, F-1,6-diphosphatase et Glu-6-phosphatase
Stimule: hexokinase, PFK-1, Pyruvate kinase
Role du fructose-2,6-diphosphate dans la régulation, il est synthétisé/dégradé par quoi et son activité enzymatique est contrôlé par quoi
- Régulateur majeur du sens des voies métaboliques de la glycolyse et de la néoglucogenèse
- Synthétisé ou dégradé par la même enzyme 6-Phosphofructokinase-2/fructose-2,6-diphosphatase)
- Synthèse/dégradation du F-2,6-DP régulé par insuline et glucagon
- Activité enzymatique (ou de l’enzyme) (kinase ou phosphatase) est controlée par phosphorylation de l’enzyme (6-phosphofructokinase-2/fructose-2,6-diphosphatase)
APPRENDRE LE SCHÉMA SUR LE FRUCTOSE-2,6-DIPHOSPHATE
Que se passe-t-il après un repas contenant des glucides par rapport au Fructose-2,6-diphosphate
- Hausse de l’insuline qui stimule une phosphatase déphosphorylant l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6-DPase
- PFK-2/F-2,6-DPase déphosphorylée possède une activité kinase
- Formation de fructose-2,6-diphosphate à partir de F-6-P
- F-2,6-DP stimule PFK-1 et inhibe F-1,6-DPase
Que se passe-t-il lors la glycémie chute
- Baisse de l’insuline et hausse du glucagon
- Glucagon active une kinase phosphoryle l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6-DPase
- PFK2 (ou PFK-2/F-2,6-DPase) phosphorylée a une activité phosphatase, dégradant le Fructose-2,6-Diphosphate en F-6-P
Que donne le métabolisme anaérobique du pyruvate du cycle de krebs
Ou absence de mitochondrie aussi
- Pyruvate est transformé en lactate par la lactacte déshydrogénase, régénérant le NAD+ nécessaire pour l’étape 6 de la glycolyse (synthèse de 1,3-diphosphoglycérate)
“fermentation lactique”
Que donne le métabolisme aérobique du pyruvate du cycle de Krebs
- En condition aérobique, le pyruvate entre dans la mitochondrie où il est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase. Aussi formation d’une molécule de NADH.
- L’acétyl-CoA forméentre dans le cycle de Krebs
Qu’est-ce que le cycle de Krebs
- Cascade de rx biochimiques menant à la production des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP par la chaîne respiratoire mitochondriale (phosphorylation oxidative)
Ou se fait le cycle de Krebs
Dans la matrice de la mitochondrie chez les eucaryotes ou dans le cytoplasme des bactéries
Condition nécéssaire au cycle de Krebs
Aérobie
Que fait le cycle de Krebs
- Produit des intermédiaires énergétiques en dégradant une molécule d’acétyl-CoA en CO2
Acétyl-CoA→2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP
Bilan de la glycolyse en anaérobie/cycle de krebs
- Produit 2 ATP nette par molécule de glucose
- 4 ATP produit au total, mais 2 ATP pour initier la glycolyse (DONC PERDU) (hexokinase et PFK-1)
Bilan de la glycolyse en aérobie
- Glycolyse produit 2 ATP et 2 NADH
- Pyruvate déshydrogénase produit 2 NADH
- Cycle de Krebs produit 2 GTP, 2 FADH2, 6 NADH
Total de 38 ATP par glucose: - 10NADH(x3ATP/NADH) →30ATP
- 2 FADH2 (x2 ATP/FADH2) → 4 ATP
- 4ATP(lesGTPformedel’ATP) →4ATP
À quoi servent les autres voies métaboliques secondaires des glucides et donne un exemple de voie
Synthèse de:
Coenzymes
Nucléotides
Glycoprotéines et glycolipides
Glucuronides
Ex: Voie des pentoses phosphates:
Formation de NADHP (requis pour la biosynthèse des acides gras)
Formation de ribose (requis pour la biosynthèse des acides nucléiques)
Qu’est-ce que la bioénergétique
Partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation
Une cellule/organisme peut-elle créer de l’énergie
NON, doit l’extraire de l’environnement avant de pouvoir l’utiliser, la transformer ou l’emmagasiner
Quels sont les types d’énergie
Énergie cinétique associée au mouvement
Potentielle associée, par exemple, à la hauteur d’un poids
Chimique c’est quand on brise un lien
Qu’est-ce que la thermodynamique
Étude quantitative des échanges d’énergie à l’intérieur d’un système
Qu’utilise la cellule comme énergie
Énergie chimique contenue dans les composés organiques
Catégories de rx chimiques que la ¢ utilise pour obtenir de l’É chimique
- Exergoniques: dégagent de l’énergie
Ex: A + B→C + D + énergie (chaleur) - Endergoniques: nécessitent de l’énergie pour avoir lieu
Ex: A + B + énergie (chaleur)→C + D
Qu’est-ce que l’énergie de Gibbs ( G )
Paramètre thermodynamique qui correspond à l’énergie libre des composés chimiques
Qu’est-ce que l’énergie libres
Portions de l’enthalpie totale (H) pouvant servir à générer un travail ou engendrer une réaction
Que représente le deltaG
Changement de l’énergie libre au cours d’une rx chimique
Équation pas à savoir mais aide à comprendre
Rx exergonique se produisant spontanément
Rx endergonique ne se produisant pas spontanément
Rx est en équilibre, donc elle se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre
Que dit la loi d’action de masse
Si on hausse la concentration d’un intervenant d’un côté de la rx, on favorise le sens de la rx qui fera disparaitre cet intervenant
DeltaG global pour une séquence de rx
C’est la somme des DeltaG individuels
Si le total est négatif: rx exergonique se faisant spontanément
SI LE TOTAL EST NÉGATIF CA VEUT DIRE QUE Y’A PLUS D’É DANS LES RÉACTIFS ET DONC ILS SERONT PLUS ENCLIN À RÉAGIR ET À DEVENIR DES PRODUITS DONC si DG = -30 kJ/mol pour A→B, on aura 100 000 fois plus de molécules B que de molécules A
Que modifient les enzymes dans une rx
Jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la rx, donc l’atteinte de l’équilibre
Quel paramètre faut t’il avoir pour qu’une réactions endergoniques (DG > 0) se produise
- Ne peuvent pas se faire sans un apport d’énergie suffisant, correspondant à l’énergie d’activation
- Cette énergie est obtenue par couplage avec une rx exergonique qui libèrera suffisamment d’énergie pour activer la rx endergonique (Si la somme des DG est < 0, la séquence de réactions peut avoir lieu.)
Décrit les composés riches en énergie chimique pour la ¢
- Composés chimiques qui contiennent au moins un lien covalent avec un surplus d’énergie
- Ce surplus peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
Quels sont les principaux composés riches en énergie
- Certains dérivés en phosphates dont l’ATP et la créatine phosphate
- Acyls-coenzyme A
Qu’est-ce que l’ATP et ses rôles
- Source d’énergie pour les rx biochimiques dans la cellule:
- Synthèse des protéines, hormones, cholestérol
- Contraction musculaire
- Transport actif à travers les membranes
Composition de l’ATP
Base azotée (adénine)
Sucre (ribose)
Phosphates
Ou se fait la biosynthèse de l’ATP
Dans la mitochondrie, plus précisement par la chaine respiratoire mitochondriale
Qu’est-ce qui est nécessaire pour l’hydrolyse de l’ATP par les enzymes
Son association aux ions Mg (PARCE QUE Mg STABILISE STRUCTURE DE L’ATP)
Selon quoi varie l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP
- pH du milieu
- Concentrations en ions Mg2+
Somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP et AMP
2 à 10 mmol/L et elle demeure approximativement constante
Qu’est-ce que la créatine phosphate
- Créatine est un aa qui peut être phosphorylé par l’ATP pour former la créatine phosphate, un composé riche en énergie, par la créatine kinase
- Forme de mise en réserve d’énergie pour la cellule
- Immédiatement utilisable par la cellule, sans autres réactions du métabolisme
Quelle rx avec la créatine se fait en surplus d’énergie (condition élevé d’ATP)
- Formation de créatine phosphate: créatine + ATP=créatine phosphate
- Vice-versa avec une baisse de l’ATP durant une baisse énergétique
- La créatine phosphate constitue donc un système de tampon pour l’ATP.
Localisation de la créatine
- 95% de la créatine de l’organisme dans le muscle
- Environ 1/3 de la créatine est sous forme libre, tandis que les 2/3 sont phosphorylés en créatine phosphate.
Synthèse de créatine, combien de g/j de la diète et synthétisé, la synthèse endogène s’adapte à quoi
- Dans le foie, le pancréas et les reins avant d’être acheminée aux muscles
- Environ 1g/j et la diète amène aussi environ 1g/j de créatine déjà synthétisée
- La synthèse endogène s’adapte à l’apport alimentaire (viande)
Ex: Végétariens font de la synthèse endogène
Élimination de la créatine
Transformée en créatinine (environ 2g/j) qui est éliminée par les reins dans l’urine
Quels sont les autres composés riches en énergie (EXAM)
- acyl-coenzymes A: intermédiaires de la béta-oxydation.
- Phosphoénol pyruvate et le 1,3- biphosphoglycérate: intermédiaires de la glycolyse.
- Carbamyl-phosphate: fait partie du cycle de l’urée.
L’énergie des liens riches est utilisée par la cellule via le couplage de réactions et ce couplage de rx permet quoi
Réaliser des rx endergoniques non spontannées (DG > 0)
Comment est facilité le couplage de réactions
Grandement accéléré par une rx enzymatique catalysée par la glucokinase ou l’hexokinase
Qu’est-ce que l’oxydation
Perte d’électrons
Perte d’hydrogène
Gain d’oxygène
Qu’est-ce que la réduction
Gain d’électron
Gain d’hydrogène
Perte d’oxygène
Que nécessite une rx d’oxydoréduction
Une réaction d’oxydoréduction est nécessairement la combinaison de deux demi-réactions:
Que fait le réducteur dans l’oxydoréduction
Donneur d’électrons, sera oxydé
Que fait l’agent oxydant dans l’oxydoréduction
Accepteur d’électrons, sera réduit
Qu’est ce qu’un potentiel standard d’oxydoréduction (E0) d’oxydoréduction
- Toute réaction d’oxydoréduction est caractérisée par un potentiel standard d’oxydoréduction (E0).
Qu’implique une rx d’oxydo-réduction et qu’elle est l’équation pour la relation entre le changement d’énergie libre et le changement de potentiel
- Changement d’énergie libre
- LA relation entre le changement d’énergie libre et le changement de potentiel est donnée par l’équations: DG0’=-nF(DE’o)
- Tout comme l’énergie libre, les DE’0 sont additifs.
Que se passe-t-il en présence de 2 couples d’oxydoréduction
- Celui ayant le E’0 le plus élevé sera réduit et l’autre sera oxydé
- Les électrons vont du couple avec le plus faible à celui avec le plus fort
Comment est le transfert d’électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’O2
- Très favorable, très exergonique
- Par contre, ne se fait pas directement entre le NADH + H+ et l’oxygène, car la variation d’énergie libre entre les 2 est trop importante et la rx serait presqu’explosive, ce qui entrainerait une trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur
Que fait la cellule pour augmenter le rendement de récupération énergétique lors du transfert des électrons non direct entre le NADH + H+ et l’oxygène
- La ¢ transfert les électrons du NADH+H+ vers l’oxygène de façon graduelle et controlée en utilisant les divers transporteurs de la chaine respiratoire mitochondriale
Comment l’organisme puise son énergie, quel est le rôle du cycle de Krebs et de la chaîne de respiration mitochondriale
Du catabolisme des nutriments (glucides, lipides, protéines) via les vois appropriées:
Glycolyse
Béta-oxydation
Protéolyse
Cycle de Krebs:Point d’intégration des différentes voies et fourni la plus grande partie de l’énergie sous forme de molécules énergétiques réduites (équivalent réducteurs)
chaîne de respiration mitochondriale: Rôle capital dans le métabolisme énergétique en permettant de convertir les équivalents réducteurs en ATP
Bilan pour 1 mole de glucose
- 2 moles d’ATP: 4 produites -2 pour activation
- 2 moles de NADH et des H+
- 2 moles de pyruvate (qui donneront 2 moles acétyl-CoA et 2 moles de NADH et H+ dans la mitochondrie)
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE (DONC AÉROBIE): 38 moles d’ATP
Bilan pour 1 mole de palmitate (UN LIPIDE)
- (-) 2 moles d’ATP (pour la synthèse de l’acétyl-CoA)
- 7 moles de NADH et H+
- 7 moles de FADH2
- 8 moles d’acétyl-CoA qui passeront au cycle de Krebs
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE (DONC AÉROBIE): 129 moles d’ATP
Qu’est-ce que le palmitate
Acide gras saturé de 16 carbones faisant partie des lipides
Que fournit le catabolisme des protéines
- Protéines donne des aa
- A.A. donne des molécules pouvant entrer dans le cycle de Krebs
Bilan pour 1 mole d’acétyl-CoA via le cycle de Krebs
1 mole d’ATP
3 moles de NADH+H+
1 mole de FADH2
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE: 12 moles d’ATP
Qu’est-ce que la chaine respiratoire
Ensemble de transporteurs d’électrons dans la membrane interne de la mitochondrie
3 complexes multiprotéiques transmembranaires fixes (I, III et IV)
Un complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (II)
2 transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et cytochrome c)
De quoi est responsable la chaine respiratoire mitochondriale
- Recueillir et oxyder les équivalents réducteurs formés durant le métabolisme des glucides, lipides et protéines
- Transporte graduellement les H+ et les électrons du FADH2 et du NADH et H+ vers l’oxygène moléculaire, tout en pompant des protons dans l’espace intermembranaire
Que deviennent les équivalents réducteurs au final dans la chaîne respiratoire mitochondriale
ATP avec l’aide de l’ATP synthase
Comment est la membrane interne des mito
Imperméable aux métabolites ionisés, mais de nombreux systèmes d’échanges (transporteurs) permettent de faire traverser les ions
Que contiennent les complexes de la chaine respiratoire
- Les différents complexes (I – IV) de la chaîne respiratoire mitochondriale sont composés de protéines participant au transport des équivalents réducteurs
- Ces protéines ont un site réactif pouvant accepter les équivalents réducteurs (pouvant être réduits)
Citons: flavoprotéines/protéines fer-souffre/cytochromes
Quel est le rôle et les constituants de la coenzyme Q
- La coenzyme Q, ou ubiquinone, est un constituant mobile dans les lipides mitochondriaux qui participe au transport des équivalents réducteurs.
Les protéines fer-souffre
Protéines qui possède un atome de Fe3+ non hémique dans leur structure, qui sera réduit en Fe2+ au cours du transport d’équivalents réducteurs dans la chaîne respiratoire.
Les cytochromes
Les cytochromes sont des protéines possédant une porphyrine (noyau tétrapyrrole) dans lequel on retrouve généralement un atome de fer, mais parfois un atome de cuivre.
Décrit le complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale
NADH-coenzyme Q réductase
Complexe le plus large de la chaine: plus de 40 protéines et au moins une flavoprotéine et 7 protéines fer-souffre
Entrée des équivalents réducteurs du NADH et H+ se fait ici
Oxyde le NADH et H+ en NAD+ et transfert les électrons vers l’ubiquinone
Cette étape s’accompagne d’un pompage de protons de la matrice mitochondrie vers l’espace intermembranaire
Décrit le complexe II de la chaîne respiratoire mitochondriale
Succinate-coenzyme Q réductase
Aussi impliqué dans le cycle de Krebs
Petit complexe ancré à la membrane (traverse pas): au moins 4 protéines et 2 types de groupement prosthétique (FAD et fer-souffre)
Entrée des équivalents réducteurs du FADH2 ici
Oxyde le succinate en fumarate (faisant FADH2) et réoxyde ensuite le FADH2 en FAD
Électrons ainsi transférés du FADH2 vers l’ubiquinone
Décrit le complexe III de la chaîne respiratoire mitochondriale
- Cytochrome c réductase
- Complexe dimérique: chaque monomère possède au moins 11 polypeptides et contient 3 groupements hème et 1 centre fer-souffre par monomère
- Ubiquinone a été réduite en ubiquinol par les complexes I et II
- Il accepte les électrons de l’ubiquinol et les transfèrent au cytochrome c
- Étape s’accompagne du pompage de protons
Décrit le complexe IV de la chaîne respiratoire mitochondriale
- Cytochrome c oxydase
- Dimérique: chaque monomère possède 13 polypeptides, contient 2 cytochromes et 2 atomes de cuivre
- Cytochrome migre ici
- Complexe accepte les électrons un à un du cytochrome c et les transfèrent à l’oxygène moléculaire en bloc de 4: dernière étape de la chaine respiratoire
- Étape s’accompagne du pompage de protons
Qu’est-ce que la phosphorylation oydative et la phosphorylation
- Couplage entre respiration cellulaire (oxydation) et synthèse d’ATP (phosphorylation)
- Phosphorylation = est l’introduction d’un groupement phosphate dans une molécule par formation d’un lien covalent.
Quelle est la théorie chimiosmotique de Mitchell (EXAM)
Énergie nécessaire à la synthèse d’ATP par phosphorylatio oxydative proviendrait d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale
Rôles des complexes I, III et IV de la chaîne respiratoire dans la théorie chimiosmotique
Les complexes I, III et IV de la chaîne respiratoire agissent comme des pompes à protons qui expulsent des ions H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire et puisque la membrane interne mitochondriale étant imperméable aux ions, les protons s’accumulent dans l’espace intermembranaire.
Qu’entraine l’accumulation de protons dans l’espace intermembranaire (Théorie chimiosmotique)
➢Un gradient de pH entre l’espace intermembranaire et la matrice (Delta pH)
➢Une différence de potentiel membranaire (Delta V)
Qu’est-ce que l’ATP synthase de la théorie chimiosmotique et que font ses parties
- Protéine transmembranaire localisée dans la membrane interne des mitochondire
- Partie Fo est un canal transmembranaire transporteur de H+
- Partie F1 ATPase est la sous-unité phosphorylante
- Protons dans l’espace intermembranaire retournent dans la matrice en empruntant le canal Fo, ce qui entraine la synthèse d’ATP par la sous-unité F1/
Comment sont les sous-unités a et b de F0
Fixes par rapport à la membrane et reliés aux sous-unités alpha et béta de F1
Que fait le cylindre de 12 sous-unités c dans Fo
Mobile et reliée aux sous-unités epsilon et gamma de F1. L’ensemble forme le rotor
Que font les sous-unités béta de F1 quand le cylindre tourne
➢ Lorsque les protons passes à travers la F0, le cylindre tourne et les sous-unités b de F1 changent de conformation au fur et à mesure que la sous-unité g s’associe à elles.
➢ C’est ce changement de conformation qui induit la synthèse d’ATP.
Structure de l’ATP synthase
Il y a trois site de liaison pour les nucléotides (À l’interface des sous-unités a et b)
En tournant, la sous-unité g occasionne un changement de conformation menant à la synthèse d’ATP
Rendement de la phosphorylation oxydative
3 ATP par NADH+H+
2 ATP par FADH2
FActeurs influençant la vitesse de la respiration cellulaire
Disponibilité en ADP: [ADP] augmente, la vitesse de la chaine augmente très rapidement
Disponibilité des substrats
Capacité des enzymes
Disponibilité de l’oxygène: oxygénation et circulation sanguine
Que sont les agents découplants
Molécules permettant aux protons de revenir dans la matrice mitochondriale sans passer par l’ATP synthase
Ces produits empêchent la formation d’ATP mais n’affectent pas la respiration cellulaire
Inhibiteurs de l’ATP synthase
Oligomycine
Agent découplant
Dinitrophénol
Caractéristiques de la graisse brune
- Grande concentration de mitochondries
- Leur rôle serait de produire de la chaleur pour maintenir la température corporelle pendant les périodes de grand froid (donc beaucoup chez les animaux qui hiberne et les enfants)
- UCP1 (protéine découplante) activée par le froid rend la membrane interne perméable aux protons: donc consommation d’oxygène sans synthèse d’ATP
Pour parer à ce gaspillage de réducteurs, métabolisme serait activé provoquant le dégagement de chaleur - UCP2 et UCP3 font la même chose
