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SBM-1003 (Biochimie et métabolisme) > 8- Gluconéogenèse et Voie des pentoses phosphates > Flashcards

8- Gluconéogenèse et Voie des pentoses phosphates Flashcards

1
Q

Quelles sont les fonctions du glucose dans le métabolisme? (2)

A
  • Carburant
  • Précurseur de glucides essentiels de structure et d’autres molécules biologiques
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2
Q

Qu’est-ce que la gluconéogenèse?

A

C’est la nouvelle synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques.

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3
Q

Quelle est la source d’énergie presque exclusive des globules rouges et des cellules du cerveau?

A

Le glucose

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4
Q

Combien de temps les réserves du foie en glycogène peuvent fournir du glucose à l’organisme en cas de jeûne?

A

12 heures

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5
Q

La gluconéogenèse produit ____% du glucose dans les ____ premières heures du jeûne. La gluconéogenèse produit ____% du glucose après ____ heures de jeûne.

A

64%
22
100 %
48

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6
Q

La gluconéogénèse est assurée par quels organes?

A
  • Surtout par le foie
  • À un moindre degré par les reins
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7
Q

Quels sont les précurseurs non glucidiques pouvant être transformés en glucose? (5)

A
  • Lactate
  • Pyruvate
  • Les intermédiaires du cycle de Krebs (oxaloacétate)
  • Tous les acides aminés sauf la leucine et la lysine.
  • Glycérol
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8
Q

Quelle est la seule partie des lipides qui peut être un précurseur de la gluconéogenèse?

A

Le glycérol

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9
Q

Pourquoi la leucine, la lysine et les acides gras ne sont pas de bons précurseurs glucogéniques?

A

La leucine, la lysine et les acides gras sont transformés en ultimement en acétyl-CoA. L’acétyl-CoA ne peut pas être utilisée pour être transformée en glucose parce qu’elle n’a que deux carbones. En faisant, le tour de Krebs, on subit deux décarboxylations. On perd ainsi tous les carbones de l’acétyl-CoA. Les humains ne possèdent pas de voie qui permet la conversion nette d’acétyl-CoA en oxaloacétate.

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10
Q

Qu’est-ce qui donne l’énergie nécéssaire à la gluconéogénèse?

A

L’ATP venant des acides gras par β-oxydation.

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11
Q

Vrai ou Faux. Chez les animaux, il n’existe pas de voie qui permet la conversion nette d’acétyl-CoA en oxaloacétate.

A

vrai

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12
Q

Décrivez comment le glycérol est transformé en DHAP. (2 étapes)

A
  1. La glycérol kinase phosphoryle le glycérol en glycérol-3-phosphate.
  2. Le glycérol-3-phosphate est oxydé en DHAP par la glycérol-3-phosphate déshydrogénase. Nécessite l’intervention d’un NAD+ qui sera réduit en NADH.
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13
Q

Quelles trois enzymes de la glycolyse doivent être remplacées dans la gluconéogenèse? Et pourquoi?

A
  • L’hexokinase
  • La phosphofructokinase (PFK)
  • La pyruvate kinase (PK)

Parce qu’elles catalysent des réactions trop exergoniques dans le sens de la glycolyse. Il faut les remplacer par des enzymes qui rendent la formation du glucose thermodynamiquement favorable.

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14
Q

Vrai ou Faux. Les voies de biosynthèse et de dégradation diffèrent par au moins une réaction.

A

Vrai. Ça permet aux deux voies d’être thermodynamiquement possibles dans des conditions physiologiques identiques et d’être régulées de manière indépendante.

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15
Q

Quelles enzymes remplacent l’hexokinase, la PFK et la PK dans la gluconéogenèse?

A
  • La glucose-6-phosphatase
  • La FBPase-1
  • La pyruvate carboxylase et la PEP carboxykinase (PEPCK)
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16
Q

Expliquez la formation du PEP à partir du pyruvate. (2 étapes)

A
  1. Le pyruvate est transformé en oxaloacétate grâce à une carboxylation (ajout transitoire de CO2). L’oxaloacétate est un intermédiaire à haut potentiel énergétique. C’est la pyruvate carboxylase qui catalyse la formation ATP-dépendante d’oxaloacétate à partir du pyruvate et de HCO3-.
  2. La décarboxylation de l’oxaloacétate fournit l’énergie nécessaire à la synthèse du PEP. La PEPCK transforme l’oxaloacétate en PEP dans une réaction qui utilise le GTP comme agent phosphorylant.
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17
Q

La formation du PEP à partir du pyruvate est-elle une réaction endergonique ou exergonique?

A

Cette réaction est endergonique, car elle nécessite un apport d’énergie.

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18
Q

Vrai ou Faux. L’oxaloacétate est un intermédiaire à haut potentiel énergétique lors de la formation du PEP à partir du pyruvate.

A

vrai

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19
Q

Quelle enzyme utilise la biotine comme groupement prosthétique (co-facteur lié de façon covalente)?

A

La pyruvate carboxylase.

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20
Q

Vrai ou Faux. Chaque sous-unité de la PEPCK utilise la biotine comme groupement prosthétique.

A

Faux. Ce sont les sous-unités de la pyruvate carboxylase.

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21
Q

Quel est le rôle de la biotine?

A

Le groupement prosthétique permet de fixer le CO2 et de le transporter en formant un substituant carboxylé sur son groupement uréido.

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22
Q

Quel lien lie la biotine à son enzyme?

A

La biotine est liée à la pyruvate carboxylase par une liaison amide entre le groupement carboxylique de sa chaîne latérale valérate et le groupement amine d’un résidu lysine de l’enzyme.

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23
Q

Vrai ou Faux. La pyruvate carboxylase est une protéine dimérique de sous-unités identiques de 120 kDa.

A

Faux. C’est une protéine tétramérique.

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24
Q

Vrai ou Faux. La biotine est un facteur de croissance chez les levures et un nutriment essentiel pour l’homme.

A

vrai

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25
Q

Vrai ou Faux. La carence alimentaire en biotine est courante.

A

Faux. On en trouve dans de nombreux aliments et elle est synthétisée par la flore bactérienne intestinale. La déficience en biotine chez l’homme est presque toujours due à la consommation excessive de blancs d’œufs crus. Le blanc d’oeuf contient de l’ avidine qui se lie fortement à la biotine et empêche son absorption intestinale.

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26
Q

Expliquez la phase I du mécanisme réactionnel de la pyruvate carboxylase.

A

C’est l’hydrolyse du carboxyphosphate (formé de pyruvate+HCO3-) qui donne de l’énergie libre à la réaction suivante. C’est une réaction exergonique (-20 kJ/mol). Un carboxylation a lieu sur la biotine.

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27
Q

Expliquez la phase II du mécanisme réactionnel de la pyruvate carboxylase.

A

Il y a la formation de l’intermédiare Pyruvate énolate. puisque le pyruvate donne un H à la pyruvate carboxylase et il se lie ensuite au CO2 pour former l’oxaloacétate.

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28
Q

Quelles enzymes utilisent le pyruvate énolate comme intermédiaire?

A
  • La pyruvate carboxylase
  • PEPCK
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29
Q

De quelle manière est régulée la pyruvate carboxylase et le complexe pyruvate déshydrogénase?

A

Lorsqu’on est en présence de molécules à haute énergie comme l’ATP, le NADH et l’acétyl-CoA, la pyruvate carboxylase est activé et le complexe PDH est inhibé. Les besoins de la cellule sont comblés. On peut ainsi utiliser l’oxaloacétate pour aller dans la voie de la gluconéogenèse.

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30
Q

Vrai ou Faux. La PEPCK est une enzyme monomérique.

A

vrai

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31
Q

Quelle est la réaction catalysée par la PEPCK?

A

La décarboxylation GTP-dépendante de l’oxaloacétate pour donner du PEP et du GDP.

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32
Q

Quelle enzyme contourne la pyruvate kinase dans la voie de la gluconéogenèse?

A

La PEPCK

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33
Q

Vrai ou Faux. Le CO2 utilisé pour carboxyler le pyruvate en oxaloacétate est éliminé lors de la formation du PEP.

A

vrai

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34
Q

Vrai ou Faux. L’oxaloacétate peut donc être considéré comme du pyruvate activé. Le CO2 et la biotine facilitent l’activation aux dépends de l’hydrolyse de l’ATP.

A

vrai

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35
Q

Décrivez le mécanisme de la PEPCK.

A
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36
Q

Pourquoi faire une étape supplémentaire en passant par l’oxaloacétate pour former du PEP à partir du pyruvate? Pourquoi utiliser deux enzymes séparément?

A

L’oxaloacétate est utilisé dans le cycle de Krebs. S’il y avait qu’une seule réaction, il ne serait pas possible de régénérer l’oxaloacétate pour être utilisé dans le cycle.

37
Q

Où se produit la formation d’oxaloacétate à partir du pyruvate?

A

Dans les mitochondries.

38
Q

Où est localisée la PEPCK?

A

La localisation cellulaire varie selon les espèces, mais chez l’homme, elle est présente dans le cytosol et la mitochondrie.

39
Q

Expliquez le transport du PEP et de l’oxaloacétate de la mitochondrie au cytosol.

A

S’il est transformé en PEP à l’intérieur, il va sortir grâce à un transporteur. Il n’existe pas de système de transport pour l’oxaloacétate, donc il doit être transformé d’abord en aspartate ou en malate. Puisque la gluconéogenèse nécessite du NADH, la voie de la malate déshydrogénase est indispensable (se traduit par le transport d’équivalents de NADH de la mitochondrie au cytosol). Si le précurseur gluconéogénique est le lactate, la voie de aspartate aminotransférase peut être utilisée et est efficace. En effet, le besoin en NADH est déjà comblé par la transformation du lactate en pyruvate.

40
Q

Vrai ou faux, l’oxaloacétate peut autant être transformé en PEP à l’intérieur qu’à l’extérieur de la mitochondrie.

A

Vrai, puisque la PEPCK est présente dans les mitochondries et dans le cytosol.

41
Q

Entre transformer l’oxaloacétate en aspartate ou en malate, lequel donne un avantage à la cellule?

A

En le transformant en malate.

42
Q

Dans quelle situation la voie de l’aspartate aminotransférase est-elle efficace?

A

Lorsque le précurseur gluconéogénique est le lactate.

43
Q

Quelles sont les deux voies que peuvent prendre l’oxaloacétate pour être exporté dans le cytosol?

A
  • La voie de l’aspartate aminotransférase
  • La voie de la malate déshydrogénase
44
Q

Où est exprimée la glucose-6-phosphatase?

A

Exprimée par le foie et les reins

45
Q

Vrai ou Faux. Grâce à l’intervention de quatre enzymes spécifiques de la gluconéogénèse, le processus devient thermodynamiquement favorable. Toutefois, le processus global nécessite une dépense nette en énergie.

A

vrai

46
Q

Donnez un exemple de cycle métabolique futile.

A

Le cycle de Cori. Dans des conditions d’exercice intense, de l’énergie nette est nécessaire pour reconvertir le lactate du muscle en glucose dans le foie et pour le retransporter au muscle pour incorporation dans le glycogène ou dégradation via la glycolyse.

47
Q

Comment la régulation de la gluconéogenèse et la glycolyse est-elle assurée?

A
  • Par des régulateurs allostériques
  • Par modification covalente (ex. phosphorylation)
48
Q

Expliquez la régulation par des effecteurs allostériques lors du contrôle local (ATP/AMP).

A
  1. PFK est inhibée par l’ATP et activée par l’AMP.
  2. PK est inhibée par l’ATP.
  3. La Fructose-1,6-bisphosphatase (gluconéogenèse) est inhibée par l’AMP.
  4. La Pyruvate carboxylase (gluconéogénèse) est activée par l’acétyl-CoA.
49
Q

Vrai ou Faux. Quand la concentration en ATP est élevée, le glucose n’est pas dégradé pour former de l’ATP. Quand la concentration en ATP est élevée, il est plus avantageux de stocker le glucose sous forme de glycogène. Quand la concentration en ATP est basse, la cellule ne dépense pas d’énergie pour synthétiser le glucose.

A

vrai

50
Q

Vrai ou Faux. Le fructose-2,6-bisphosphate (F2,6P) est un intermédiaire métabolique.

A

Faux. Il agit seulement comme un régulateur allostérique global.

51
Q

Expliquez l’effet du F2,6P sur la glycolyse et la gluconéogenèse.

A
  • F2,6P est un activateur puissant de la PFK
  • F2,6P est un inhibiteur puissant de la fructose-1,6-bisphosphatase (gluconéogenèse)

La régulation allostérique par F2,6P a priorité sur le contrôle local exercé par l’ATP. Ainsi, le F2,6P stimule l’activité de la PFK (et donc de la glycolyse) même en présence de concentrations d’ATP élevées. Inhibe en même temps l’enzyme fructose-1,6-bisphosphate.

52
Q

Vrai ou Faux. La synthèse du F2,6P est régulée par des hormones hépatiques.

A

Faux. Par des hormones pancréatiques.

53
Q

De quelle manière la F2,6P est-elle synthétisée et dégradée?

A

Par une enzyme homodimère bi-fonctionnelle ayant deux domaines catalytiques, soit :
- Phosphofructokinase-2 (PFK-2)
- Fructose-bisphosphate-2 (FBPase-2)

54
Q

FBPase1 = ?

A

Fructose-1,6-bisphosphate impliquée dans la gluconéogénèse.

55
Q

Vrai ou Faux. La gluconéogenèse et la glycolyse sont également contrôlées globalement par la glycémie.

A

Vrai. C’est un contrôle exercé par les hormones pancréatiques, comme l’insuline et le glucagon.

56
Q

Expliquez l’effet du glucagon sur la régulation de la gluconéogenèse.

A

Quand la glycémie diminue, le pancréas libère le glucagon. Dans le foie, le glucagon augmente le niveau du second messager AMPc. L’AMPc active la protéine kinase A (PKA) qui va promouvoir la gluconéogénèse et inhiber la glycolyse.
- La PK se fait phosphoryler par la PKA et devient inactive. Ainsi, la glycolyse est inhibée.
- L’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/FBPase-2 se fait phosphoryler. L’activité PFK-2 est inhibée et l’activité FBPase-2 est stimulée. La concentration en F2,6P diminue, donc on favorise la gluconéogénèse.
- La protéine CREB est phosphorylée et stimule la transcription du gène PEPCK, donc la gluconéogenèse est favorisée.

Donc en général, lorsqu’on parle de glucagon : soit ça inhibe la glycolyse ou ça favorise la gluconéogenèse!

57
Q

Vrai ou Faux. La forme phosphorylée de la PK est active.

A

Faux. Inactive.

58
Q

Quel est le rôle du domaine FBPase-2 de l’enzyme bi-fonctionnelle?

A

C’est de dégrader le F2,6P.

59
Q

Expliquez l’effet de l’insuline sur la régulation de la gluconéogenèse.

A

Quand la glycémie augmente, le pancréas libère l’insuline. Dans le foie, l’insuline active les phosphodiestérases qui dégradent l’AMPc. L’insuline active alors la PP1. Par la suite, la pyruvate kinase est déphosphorylée, elle devient active (glycolyse favorisée). Aussi, l’enzyme bi-fonctionnelle FBPase-2/PFK-2 est déphosphorylée; l’activité PFK-2 est stimulée et l’activité FBPase-2 est inhibée. La concentration de F2,6P augmente et favorise la glycolyse en stimulant la PFK-1.

60
Q

Décrivez le cycle de Cori.

A
61
Q

Quelles sont les deux monnaies de la cellule?

A
  1. ATP
  2. La puissance réductrice fournit par le NADPH
62
Q

Que va produire le muscle dans des conditions d’exercice intense?

A

Le muscle produit du lactate parce que la demande en ATP est supérieure au flux oxydatif

63
Q

Que régénère la réduction du pyruvate en lactate?

A

Régénère le NAD+ nécessaire pour permettre la progression de la glycolyse et la formation d’ATP additionnel

64
Q

Comment le lactate est-il transféré au foie? En quoi est-il reconvertit?

A

Le lactate est transféré au foie par la circulation sanguine, où il est reconvertit en pyruvate par la lactate déshydrogénase pour donner ensuite du glucose par la gluconéogenèse (Cycle de Cori)

65
Q

Vrai ou faux. Le cycle des Cori ne consomme pas d’ATP.

A

Faux, consomme l’équivalent de 6 ATP (4 ATP et 2 GTP)

66
Q

Quelles réactions ont besoins du système NADP+/NADPH?

A

Les réactions de biosynthèse réductrice soit : la biosynthèse des acides gras, du cholestérol, le métabolisme des stéroïdes et des médicaments et la prévention du stress oxydatif (réduction du glutathion).

67
Q

Qu’est-ce qui distingue les réactions qui utilisent le NADP+/NADPH et le NAD+/NADH?

A

La très grande spécificité des enzymes envers ces deux coenzymes.

68
Q

Vrai ou Faux. Le ratio NAD+/NADH = 0.01 et le ratio NADP+/NADPH = 1000.

A

Faux. C’est l’inverse. NAD+/NADH = 1000. Ainsi, on favorise l’oxydation des métabolites impliquant ce coenzyme. NADP+/NADPH = 0.01. Ainsi, on favorise la réduction des métabolites impliquant ce coenzyme.

69
Q

Comment le NADPH est-il formé?

A

Il est formé par l’oxydation du G6P par la voie des pentoses phosphate.

70
Q

Vrai ou Faux. La voie des pentoses phosphate produit également le ribose-5-phosphate (R5P) qui est un précurseur essentiel pour la synthèse des nucléotides.

A

vrai

71
Q

Où ont lieu les réactions de la voie des pentoses phosphate chez les mammifères?

A

Dans le cytoplasme.

72
Q

Vrai ou Faux. La voie des pentoses phosphate est active dans le foie, mais absente du muscle.

A

VRAI

73
Q

Décrire la phase 1 de la voie des pentoses phosphate

A

Des réactions d’oxydation (phase oxydative et donc irréversible) qui donnent du NADPH et du ribulose-5-phosphate (Ru5P).

74
Q

Décrire la phase 2 de la voie des pentoses phosphate

A

Des réactions d’isomérisation et d’épimérisation qui transforment le Ru5P en R5P et en xylulose-5-phosphate (Xu5P).

75
Q

Décrire la phase 3 de la voie des pentoses phosphate

A

Une série de réactions de rupture et de formation de liaisons C-C qui transforment deux molécules de Xu5P et une molécule de R5P en 2 molécules de F6P et une molécule de GAP.

76
Q

Quelles phases de la voie des pentoses phosphate sont réversibles? Expliquez

A

Les phases 2 et 3 sont réversibles puisqu’elles sont non oxydatives. Lorsque la cellule a besoin de nucléotides, la phase 3 s’inverse pour produire du R5P à partir du F6P et du GAP.

77
Q

Dans la phase 3 non-oxydative de la voie des pentoses phosphate, que vont impliquer la rupture et la formation de nouvelles liaisons C-C ?

A

implique la formation de carbanions qui agissent comme nucléophiles.

78
Q

Expliquez le mécanisme de réaction de la G6P déshydrogénase (G6PDH).

A

La G6PDH utilise spécifiquement du NADP+ comme coenzyme. Elle est aussi fortement inhibée par le NADPH, ainsi quand la concentration en NADPH baisse, l’activité de la G6PDH augmente.

79
Q

Expliquez le mécanisme réactionnel de la phosphogluconate déshydrogénase.

A

La réaction est identique à celle catalysée par l’isocitrate déshydrogénase du cycle de Krebs, mais utilise le NADP+ au lieu du NAD+. Il y a la formation d’un intermédiaire béta-céto acide et la libération d’un CO2!

80
Q

Vrai ou Faux. Sans enzyme, le Ru5P peut former seulement le Xu5P.

A

Faux. Il peut former le Xu5P et le R5P, mais deux enzymes catalysent la transformation stéréospécifique en Xu5P (Ru5P épimérase) ou en R5P (Ru5P isomérase).

81
Q

Expliquez le mécanisme de réaction de la ribulose-5-phosphate isomérase et de l’épimérase.

A

C’est une réaction très similaire à l’isomérisation G6P-F6P impliquant un intermédiaire ènediolate.

82
Q

Quels sont les principaux produits de la voie des pentoses phosphates?

A

NADPH
R5P

83
Q

Que se passe-t-il lorsque le besoin en NADPH excède celui du R5P pour la biosynthèse des nucléotides?

A

Le R5P est transformé en F6P et en GAP. Ces intermédiaires peuvent alors être retransformés en G6P via la gluconéogenèse afin d’amorcer la voie des pentoses phosphates de nouveau et générer davantage de NADPH.

84
Q

Que se passe-t-il avec le R5P lorsque la cellule a assez de NADPH?

A

Le R5P est transformé en F6P et GAP qui sont ensuite dégradés par la glycolyse.

85
Q

Par quoi est contrôlée la vitesse de formation de NADPH?

A

Contrôlée par la vitesse de la réaction catalysée par l’enzyme G6PDH.

86
Q

Par quoi est contrôlée la vitesse de formation de G6PDH?

A

Contrôlée par la concentration en NADPH dans la cellule. Le NADPH est un inhibiteur allostérique puissant de la G6PDH.

87
Q

Quelles cellules ont un besoin important de glutathions réduits (GSH)?

A

Les globules rouges. Le GSH est nécessaire pour l’activité de la glutathione peroxydase. Elle élimine le H2O2 et les hydroperoxydes organiques générés par les réactions d’oxydation des globules rouges.

88
Q

Quel est le déficit enzymatique le plus répandu au monde?

A

Le déficit en G6PDH.

SBM-1003 (Biochimie et métabolisme) (10 decks)

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