BCM 1502 Biosynthèse et dégradation de l'hème

Question 1

Comment se nomme le noyau de l’hème?

Answer 1

noyau porphyrine ou protoporphyrine IX

Question 2

Comment est distribué le noyau porphyrine dans la nature? (2)

Answer 2

1. Observé dans un grand nombre d’espèces animales et végétales
2. Observé dans plusieurs protéines aux fonctions différentes

Question 3

Nomme trois exemples d’utilisation du noyau porphyrine.

Answer 3

1. Chlorophylle avec un Mg
2. Vitamine B12 (cobalamine) avec un Co
3. Hème avec un Fe

Question 4

Nomme minimum 3 structures utilisant l’hème. (il y en a plus)

Answer 4

• Hémoglobine et myoglobine
• cytochrome de la chaine respiratoire
• Cytochrome P450
• Peroxydase et catalase
• NOS

Question 5

Quel est le type d’hème retrouvé majoritairement?

Answer 5

Hème B

Question 6

Quelle structure “spéciale” est retrouvé dans l’hème C?

Answer 6

Une liaison covalante avec l’enzyme (S-Cys)

Question 7

Quelle vitamine contenant un noyau protophorphyrine ne peut pas être synthétisé par l’homme?
Comment nous nous en approvisionnons?

Answer 7

• La vitamine B12: cobalamine
• Elle est synthétisé par certaines bactéries et on s’en approvisionne au travers de sources animales

Question 8

Quelle protéine permet d’augmenter la solubilité de l’oxygène dans le sang?

Answer 8

L’hémoglobine

Question 9

Qu’a permit la séquestration de l’hémoglobine à l’intérieur de cellules spécialisés (érythrocytes)? (3)

Answer 9

1. Un sang plus fluide, donc moins visqueux
2. Des concentrations plus élevées en oxygène
3. Une meilleur diffusion de l’oxygène du sang au tissu

Question 10

Quel est le rapport de la tailles des érythrocytes et la taille des capillaire?
Quel en est l’utilisé?

Answer 10

• Les érythrocytes sont en moyenne 25% plus grand que les plus petits capillaires.
• Cela permet potentiellement d’optimiser le transfert de l’oxygène au tissus

Question 11

De quoi est formé l’hémoglobine? (2)

Answer 11

1. Globines (partie protéique)
2. L’hème (noyau protoporphyrine IX avec fer)

Question 12

Quelle est la forme quaternaire de l’hémoglobine et quel avantage cela apporte?

Answer 12

Un hétérotétramère (2 chaines alpha et 2 chaines beta) qui permet la coopérativité de liaison d’O₂.

Question 13

A quoi se lie l’oxygène dans l’hémoglobine?

Answer 13

À l’atome de fer dans l’hème.

Question 14

Combien de liaisons de coordination peut faire l’ion Fe²⁺?
À quoi est lié cette atome?

Answer 14

6 liaisons de coordination:
- 4 liaisons aux atomes d’azote de l’hème
- 2 liaisons au noyau d’imidazole de deux histidines. Une de ces histidines peut être substituée par une molécule O₂.

Question 15

Quel proportion de CO2 dans notre organisme est transporté par l’hémoglobine?
Où se situe le reste du CO2?
Est-ce que le CO2 se lie aux fer de l’hémoglobine?

Answer 15

• 10%
• Dissout dans le sang sous forme d’ion bicarbonate
• Non il se lie sur un autre site de l’hémoglobine

Question 16

Comment le monoxyde de carbone (CO) affecte l’hémoglobine?

Answer 16

• L’oxygène du CO se lie au fer
• Cette liaison est plus forte que la liaison que forme l’oxygène avec le fer, donc empêche l’oxygénation des tissus.

Question 17

Combien de noyaux se trouvent dans l’hème?
Quels sont ces noyaux?
Comment sont reliés ces noyaux?

Answer 17

• 4 numéroté en sens horaire
• noyaux pyrroles
• ponts méthényle (-CH=) nommés pont ⍺, β, 𝛾, 𝛅 en sens horaire

Question 18

Combien de sites de substitutions possède l’hème et où se trouvent-ils?

Answer 18

8 sites de substitutions, 2 sur chaque noyaux

Question 19

Quelles sont les molécules qui sont utilisées pour faire de l’hème? (2)

Answer 19

1. Glycine
2. Succinyl-CoA
3. Fer (obvious, pas à retenir)

Question 20

Quelle technique a été utilisée pour trouver les molécules servant à la synthèse de l’hème?

Answer 20

marquage avec isotopes

Question 21

Comment est synthétisé le succinyl-CoA?

Answer 21

À partir d’acétate qui, une fois activé par CoA entre de le cycle de l’acide citrique qui forme du succinyl-CoA.

Question 22

Quelles sont les 7 étapes de la biosynthèse de l’hème?
Quelles étapes sont mitochondriales et lesquelles sont cytosolique?

Answer 22

1. condensation (mitochondriale)
2. condensation (cytosolique)
3. condensation et cyclisation (cytosolique)
4. décarboxylation (cytosolique)
5. oxydation (par décarboxylation) (mitochondriale)
6. oxydation (mitochondriale)
7. ajout du fer (mitochondriale)

Question 23

Quelle est la première étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction dans la cellule et dans le corps?
Quel est le cofacteur essentiel?

Answer 23

• Condensation de Succinyl-CoA et de glycine pour faire ALA (𝛅-aminolévulinate) par ALA synthase (𝛅-aminolévulinate synthase). ALA quitte la mitochondrie vers le cytosol.
• Mitochondrie, dans le foie
• PLP (phosphate de pyridoxale)

Question 24

Quelle est la deuxième étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Qu’est-ce qui peut inhiber cette réaction?

Answer 24

• Condensation de 2 ALA pour faire un porphobilinogène (PBG) par porphobilinogène synthase.
• Cytosol
• Métaux lourds (Ex: Pb)

Question 25

Quelle est la troisième étape de biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Quel est le cofacteur essentiel?

Answer 25

• Condensation de 4 PBG en urophorphyrionogène I ou III d’abord par une PBG désamine (condensation), ensuite par la Co-synthase (cyclisation)
• Cytosol
• La désaminase a besoin de dipyrrométhane

Question 26

Quelle est la quatrième étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Quels groupements sont affectés?

Answer 26

• Décarboxylation de uroporphyriongène III en coproporphyrinogène III, par uroporhyrinogène III décarboxylase
• Cytosol
• Décarboxylation de 4 groupes acétate (en 1,3, 5, 8) en méthyl

Question 27

Quelle est la cinquième étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Quels groupements sont affectés?

Answer 27

• Oxydation par décarboxylation de coproporphyrionogène III en protoporphyrinogène IX par coproporhyrionogène oxydase
• Mitochondrie
• Oxydation de 2 groupes propionates (en 2, 4) en vinyl

Question 28

Quelle est la sixième étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Quels groupements sont affectés?

Answer 28

• Oxydation de protoporphyrionogène IX en protoporphyrine IX par protoporphyronogène oxydase
• Mitochondrie
• Oxydation des 4 ponts méthyles reliant les 4 noyaux et déshydrogénation de 2 azotes

Question 29

Quelle est la septième étape de la biosynthèse de l’hème?
Où se déroule cette réaction?
Quels groupements sont affectés?

Answer 29

• Incorporation du fer dans le protoporphyrine IX pour faire l’hème par la ferrochélatase.
• Mitochondrie
• Déshydrogénation de deux derniers atomes d’azote et le fer est placé entre les 4 atomes d’azote

Question 30

Où dans le corps est synthétisé l’hème?

Answer 30

• 85% par les cellules érythropoïétique (értythrocytes)
• 15% par le foie
• <0,5% ailleurs

Question 31

Quels organes peuvent inhiber la synthèse d’hème? (2)

Answer 31

• Foie
• Moelle osseuse

Question 32

Comment le foie peut réguler la synthèse d’hème? (3)

Answer 32

1. Rétroinhibition par l’hème oxydé (Fe III)
2. Inhibition du transport d’ALA vers la mitochondrie
3. Répression de l’ALA synthase

Question 33

Comment la moelle osseuse hypothétiquement régule la synthèse d’hème? (3)

Answer 33

1. L’entrée de fer dans la cellule
2. L’hème stimule le synthèse de la globine (corégulation)
3. ALA n’est pas le site de régulation principale

Question 34

Nomme deux exemple de porphyrie et leur effet dans la biosynthèse de l’hème.
Qu’est-ce qui cause les complications dans ces maladies?

Answer 34

1. Porphyrie érthropoïétique congénitale (CEP) : déficit en Co-synthase (cyclisation de l’hème)
2. Porphyrie hépatique intermittente aiguë. : déficit en porphobilinogène désaminase (dernière étape de condensation avant la cyclisation)

L’accumulation des intermédiaires réactionnels cause les complications

Question 35

Quel intermédiaire réactionnel dans le catabolisme de l’hème, dont son accumulation, cause la jaunice?

Answer 35

La bilirubine

Question 36

Quelle est la première étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette réaction?

Answer 36

• Oxydation de l’hème en biliverdine (qui est verdâtre)
  (linéarisation de la molécule)
• macrophages

Question 37

Quelle est la deuxième étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette réaction?

Answer 37

• Réduction de la biliverdine en bilirubine (jaune)
• macrophages

Question 38

Quelle est la troisième étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette étape?

Answer 38

• Transport de la bilirubine au foie
• Sang

Question 39

Quelle est la quatrième étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette réaction?

Answer 39

• Estérification de la bilirubine avec deux acides gluconiques
• foie

Question 40

Quelle est la cinquième étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette réaction?

Answer 40

• Transformation de la bilirubine estérifiée en urobilinogène (rouge-brun)
• bactéries intestinales (gros intestin)

Question 41

Quelle est la sixième étape du catabolisme de l’hème?
Quelle organisme est responsable de cette réaction?

Answer 41

• Absorption d’une partie de l’urobilinogène et transformation en urobiline (jaune)
• Reins

Question 42

Explique les étapes de guérisons des ecchymoses.

Answer 42

1. Hémorragie dans les tissus locals causant une couleur rouge et bleu et enflement.
2. Réaction immunitaire des macrophages qui font phagocyter les globles rouges réduisant l’enflement
3. Libération de produits de la dégradations de l’hème (biliverdine et bilirubine) dans les tissus locaux causant respectivement les couleurs vertes et jaunes.