4 - La glycolyse Flashcards
Rôle du glucose dans le métabolisme
Généralité sur la glycolyse
- Probablement une des premières voies énergétiques dans l’évolution.
- La glycolyse se produit dans le cytosol. Elle permet la lyse du glucose (C6) en pyruvate (C3) via son oxydation. C’est une voie anaérobique.
- Séquence de 9 réactions qui sont catalysées par des enzymes.
- Le pyruvate pourra alors être oxydé (catabolisme aérobie) ou servir de précurseur de biosynthèse (anabolisme).
- La glycolyse s’accompagne de la production :
- d’ ATP
- de NADH à par3r de NAD+ (donc consommation de NAD+)
Vue générale de la glycolyse
Les deux phases de la glycolyse :
- Phase préparatoire (4 réactions)
- Génération de triose : le G3P
- Consommation de 2 ATP
- Retour sur investissement (5 réactions)
- Génération de 4 ATP
- Génération de 2 NADH
Bilan de la glycolyse :
Bilan net:
1 Glucose + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pi => 2 Pyruvates + 2 NADH,H + 2 ATP
Réaction 1 :
Glucose => Glucose-6-P
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Régulation :
Fonction :
Réaction 1 :
Glucose => Glucose-6-P
Exergonique IRRÉVERSIBLE
Type de réaction : Phosphorylation du glucose
Enzyme : Hexokinase (need mg2+)
Consomme : Glucose + ATP
Produit : Glucose 6P + ADP
Régulation : inhibition par le produit.
(le muscle et le foie réagissent différemment)
Fonction :
- Sequestrer le glucose dans la cellule
- Diminuer [Glu] intracell qui permet l’entrée du Glu
- Engager irréversiblement le glucose
- Entrainer la voie par effet de masse
Réaction 2 :
Glucose-6-P => Fructose-6-P
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Régulation :
Type de réaction : Isomérisation
Peu favorable REVERSIBLE
Enzyme : phosphohexose isomerase + mg2+
Consomme : Glu6P
Produit : Fruct6P
Régulation : la concentration en fructose 6P est maintenue basse dans la cellule ce qui permet à la glycolyse de progresser.
Réaction 3 :
Fructose-6-P => Fructose 1,6biphosphate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Régulation :
Type de réaction : Phosphorylation du fructose 6P
Exergonique IRRÉVERSIBLE
Enzyme : phosphofructokinase 1 (PFK1) + mg2+
Consomme : Fruc6P + ATP
Produit : Fruc1,6P + ADP
Régulation : 1ère étape strictement réservé à la glycolyse
L’activité de l’enzyme PFK-1 est finement régulée (par l’ATP, le citrate, les ions H+ …) ce qui permet D’AJUSTER LA GLYCOLYSE AUX BESOINS CELLULAIRES.
Réaction 4 :
Fructose 1,6biphosphate => DHAP + G3P
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Régulation :
Type de réaction : Clivage d’un composé à 6 carbones en 2 composés phosphorylés à 3 carbones, riches en énergie !!
Endergonique REVERSIBLE
Enzyme : Aldolase
Consomme : Fructose 1,6-bisphosphate
Produit : DHAP + G3P
Régulation : La concentration en G3P est maintenue basse dans la cellule ce qui permet la progression de la glycolyse.
Réaction 4 bis:
DHAP => G3P
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Régulation :
Type de réaction : Isomérisation
Enzyme : Triosephosphate isomérase
Consomme : DHAP
Produit : G3P
Régulation : (La concentra3on en G3P est maintenue basse).
Réaction finale de la phase préparatoire de la glycolyse.
Le G3P est le seul substrat de l’enzyme suivante de la glycolyse (réaction 5).
Réaction 5:
G3P + Pi => 1,3 Biphosphoglycerate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Particularité :
Type de réaction : Oxydation et phosphorylation
Endergonique REVERSIBLE
Enzyme : glyceraldehyde 3P dehydrogenase
Consomme : Glyceraldehyde 3P + Pi + NAD+
Produit : 1,3BPG + NADH
Particularité : la formation de la liaison anhydride du glycérate (réaction 5) est endergonique et ne peut se produire que parce qu’elle est couplée à la réaction 6 qui est une réaction exergonique_._
Réaction 6:
1,3 Biphosphoglycerate => 3-Phosphoglycérate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Particularité :
Type de réaction : Dephosphorylation + Synthèse d’ATP
Thermodynamiquement favorable mais RÉVERSIBLE car couplée à la réaction précédente.
Enzyme : Phosphoglycerate kinase (PGK) Mg2+
Consomme : 1,3 BPG + ADP
Produit : 3-Phosphoglycerate + ATP
Particularité : => 1ère étape de produc.on d’ATP de la glycolyse.
Bilan des réactions 5 et 6 :
Ce type de couplage entre réaction redox et synthèse d’ATP par l’intermédiaire d’un composé phosphorylé à fort potentiel de transfert de P est un couplage par PHOSPHORYLATION AU NIVEAU DU SUBSTRAT.
Réaction 7:
3-Phosphoglycérate => 2-Phosphoglycérate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Particularité :
Type de réaction : Isomerisation
Endodermique REVERSIBLE
Enzyme : phosphoglycerate mutase + mg2+
Consomme : 3-Phosphoglycérate
Produit : 2-Phosphoglycérate
Particularité : Réaction thermodynamiquement non favorable, rendue possible par le maintien d’une concentration élevée de 3-phosphoglycerate par la PGK (enzyme catalysant la réaction 6).
Réaction 8:
2-Phosphoglycérate => Phosphoenolpyruvate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Particularité :
Type de réaction : Déshydratation
Endodermique REVERSIBLE
Enzyme : Enolase
Consomme : 2-phosphoglycerate
Produit : PEP + H20
Particularité : Réaction légèrement non favorable thermodynamiquement, rendue possible par le maintien d’une concentration basse en PEP.
Réaction 8:
Phosphoenolpyruvate => Pyruvate
Type de réaction :
Enzyme :
Consomme :
Produit :
Particularité :
Type de réaction : Dephosporylation/ production d’ATP
Exodermique IRRÉVERSIBLE
Enzyme : Pyruvate kinase + mg2+ + K+
Consomme : PEP + ADP
Produit : Pyruvate + ATP
Particularité : Dernière étape de la glycolyse.
Etape régulée par la concentration en ATP
Après glycolyse, réoxydation du NADH en NAD+
La réoxydation du NADH en NAD+ permettra à la glycolyse de continuer. Cette réoxydation se fait:
=> soit via la chaîne respiratoire (en présence d’O2 => production de grandes quantités d’ATP)
=> soit via la fermentation (en absence d’O2 => pas de production d’ATP).
Que ce passe-t-il quand il n’y a pas de respiration :
En absence de respiration, la glycolyse est souvent la principale (voire l’unique) voie métabolique qui permette la synthèse d’ATP.
Or la glycolyse consomme du NAD+.
La fonction principale de la fermentation est de régénérer le NAD+ à partir de NADH, en condition anaérobie.
La fermentation lactique :
La fermentation lactique : le NADH décharge directement ses e- sur le pyruvate produit par la glycolyse (réaction NON couplée à la synthèse d’ATP).
Inconvénient de la fermentation : production de lactacte : un composé acide, peu volatile et qui constitue une « impasse du métabolisme » (il doit être d’abord converti en pyruvate pour entrer dans une voie métabolique).
=> Abaissement du pH cellulaire
=>Tendance à bloquer la voie par effet de masse.
Le cycle des Cori
Origine des composés participant à la glycolyse :
Bilan du segment oxydatif de la voie des pentoses phosphates
Glucose-6-P + 2 NADP+ + H2O => Ribose-5-P + CO2 + 2 NADPH + 2 H+
Voie des pentoses phosphates
Voie des pentoses phosphates :
segment oxydatatif
- 2 réactions importantes qui génère du NADPH : Transformation du glucose6P en ribose5P (2 déshydrogénation dont une est une décarboxylation)
- NADPH est un donneur d’électron essentiel :
- à la synthèse (ANABOLISME) des a. gras, des stéroïdes…
- aux réparation des dommages oxydatifs.
- Le ribose5P est un précurseur de nucléo3des (ADN, ARN…)
Voie des pentoses phosphates :
segment non-oxydatatif complexe
Interconversion des oses qui permet de générer 5 molécules de glucose6P à partir de 6 molécules de ribose5P
=> Tronçon particulièrement utilisé par les cellules qui ont plus besoin de NADPH que de ribose
Ex : les adipocytes => synthèse des a.gras
Régulation de la voie des pentoses P
Lorsque la concentration en NADPH augmente la glucose-6-P déshydrogénase (enzyme qui catalyse la première réaction de la voie des pentose) est inhibée : rétro-contrôle négatif. Ce qui limite l’utilisation du glucose-6-P par la voie des pentoses
- limitation de la production de NADPH par la voie des pentoses phosphates.
- le glucose-6-P est alors préférentiellement consommé par la glycolyse qui génère de l’ATP (et du NADH) mais pas de NADPH.
Conséquences d’une déficience en Glucose6P déshydrogénase
La glucose-6-P déshydrogénase (G6PD) participe directement et indirectement la production de NADPH.
Le NADPH contribue à limiter les dommages induits par un stress oxydatif (libération de radicaux libres qui affecte l’ADN, les protéines…) en réduisant la GSSG en GSH.
Une déficience en G6PD peut être fatale en cas de fort stress oxydatif (herbicides, médicaments..) mais est bénéfique en cas de malaria (stress oxydatif affecte les globules rouges).
Régulation de la glycolyse
Les trois enzymes clés :
les réactions de transfert de phosphate des réactions 1, 3 et 9:
- Hexokinase
- Phosphofructokinase +++
- Pyruvate kinase
=> « étapes d’engagement ».
Glycolyse régulation par rétrocontrôle négatif
Glycolyse régulation par contrôle positif
