BIO - Glucides (Chapitre 2) Flashcards
Nom complet de l’ATP
Adénosine triphosphate
BIO-07.02 Qu’advient-il de l’ATP au cours de son utilisation dans le muscle ?
Une de ses deux liaisons riches en énergie est hydrolysée pour fournir de l’énergie.
BIO-07.03 La contraction d’un muscle demande une énorme quantité d’ATP. Est-ce que tout cet ATP provient directement de l’alimentation, de réserves dans des cellules spécialisées à fournir de l’énergie aux autres cellules de l’organisme ou encore de réserves dans les cellules cardiaques elles-mêmes?
- Dans les aliments, il y a très peu d’ATP - L’ATP ne se retrouve qu’à l’intérieur des cellules. Il ne peut pas franchir les membranes cellulaires. - Chaque cellule fabrique son propre contingent de molécules d’ATP.
Est-ce qu’il existe une réserve d’ATP?
- Aucune réserve d’ATP utilisable - Les cellules fabriquent leur propre ATP à partir de la dégradation et de l’oxydation de carburants. - Ce sont ces carburants qui sont emmagasinés dans certaines cellules spécialisées et peuvent être exportés dans le sang pour être convertis en ATP par les cellules ne possédant pas de réserves de carburant.
BIO-07.04 En ce qui concerne les cellules musculaires, nommez les mécanismes de régénération de l’ATP.
- Régénération par phosphorylation de l’ADP en ATP à partir d’ADP et de la créatine~phosphate 2. Régénération par phosphorylation de l’ADP en ATP uniquement à partir d’ADP au cours d’une réaction qui forme aussi de l’AMP. 3. Phosphorylation (de l’ADP en ATP) par le bias de la «phosphorylation au niveau du substrat» 4. Régénération de l’ADP en ATP par la «phosphorylation oxydative» à partir de l’énergie générée lorsque les électrons soustraits de métabolites de la glycolyse et du cycle de Krebs réagissent avec l’oxygène.
BIO-07.05 Décrivez les deux fonctions de la créatine kinase dans la cellule musculaire.
- Production d’ATP 2. Mise en réserve de groupements phosphate à haut potentiel énergétique.
Donnez la réaction de production d’ATP impliquant la Créatine~P
Créatine~P + ADP → créatine + ATP (ADP~P)
Décrire le lien entre : créatine, ATP et réserve
Au repos, quand l’ATP a été régénéré à partir de l’ADP par les mécanismes biochimiques appropriés, il y a assez d’ATP pour en mettre un peu en réserve sous la forme de créatine~phosphate. C’est encore la CK qui catalyse cette réaction.
Où est-ce que la réaction Créatine~P + ADP → créatine + ATP (ADP~P) à lieu?
Mitochondrie
BIO-08.01 Nommez par ordre d’importance les principaux carburants que le muscle cardiaque peut retrouver dans le sang.
- les acides gras, 70-80% ; 2. le glucose, 10-15% ; 3. le lactate, 10-15% ; 4. des acides aminés mais de façon moins importante.
L’oxydation du lactate n’est réalisable d’une façon importante et utile que dans le…
cœur et le foie. Les muscles squelettiques n’utilisent que très peu cette source d’énergie
Énumérez les voies métaboliques chargées de la dégradation du glucose dans le myocarde normal.
. Glycolyse 2. Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA: cette réaction qui n’a pas de nom précis n’est pas, à proprement parler, une voie métabolique. 3. Cycle de Krebs
Pour la glycolyse , nommez, sans les dénombrer, les principaux substrats ainsi que les principaux produits générés.
glucose; pyruvate, formation d’ATP et perte d’électrons qui forment en bout de ligne de l’ATP
Pour l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA , nommez, sans les dénombrer, les principaux substrats ainsi que les principaux produits générés.
pyruvate; acétyl-CoA, CO2, perte d’électrons
Pour le cycle de Krebs , nommez, sans les dénombrer, les principaux substrats ainsi que les principaux produits générés.
acétyl-CoA; CO2, perte d’électrons, production de GTP (l’équivalent de l’ATP)
BIO-010.01 Où se produit la glycolyse dans la cellule?
Cytosol
Logiquement, pourquoi la majorité des voies cataboliques (pour l’ATP) se retrouvent non pas dans le cytosol mais dans les mitochondries?
Ceci est plus pratique car les électrons qu’on enlève lors des réactions d’oxydation des voies cataboliques sont alors utilisés sur place, dans la chaîne respiratoire, au lieu d’être transportés dans la mitochondrie à partir du cytosol.
BIO-010.02 Nommez deux réactions de la glycolyse où il y a consommation d’ATP et une réaction où il y a production d’ATP.
- Hexokinase 2. Phosphofructokinase (PFK) 3. Pyruvate kinase
Donnez la réaction de l’hexokinase et les détails
glucose + ATP → glucose 6-P + ADP - irréversible
Donnez la réaction de Phosphofructokinase (PFK) et les détails
Fructose-6-P + ATP → Fructose 1,6-bisphosphate + ADP - Ces deux enzymes sont importantes à retenir car elles catalysent des réactions physiologiquement irréversibles, spécifiques à la glycolyse. Ces enzymes sont des points de contrôle du métabolisme du glucose par les hormones (glucagon, insuline, etc.) dans le foie et par des métabolites (AMP, ATP, etc). - Ces réactions devront être contournées lors de la néoglucogenèse.
Donnez la réaction de Pyruvate kinase et les détails
Phosphoénolpyruvate (PEP) + ADP → Pyruvate + ATP - irréversible - devra la contourner lors de la néoglucogenèse
BIO-010.04 Au cours de la glycolyse, y a-t-il plus d’ATP généré ou d’ATP utilisé?
4 ATP directement formés par phosphorylation au niveau du substrat et 2 ATP utilisés (si on fait abstraction des 6 ATP qui seront générés par l’oxydation des 2 NADH à la chaîne respiratoire mitochondriale).
La glycolyse est-elle une voie anabolique ou une voie catabolique? Expliquez.
Catabolique car elle remplit les conditions nécessaires. : Elle génère des composés simples (2 pyruvates) à partir d’un composé plus complexe (glucose) et elle produit de l’énergie (2 ATP net et 2 électrons énergétiques qui équivalent à 6 ATP.) Par contre, une voie anabolique génère habituellement des composés complexes à partir de composés simples et elle consomme de l’énergie sous forme de liaisons riches en énergie (ATP) et/ou d’électrons riches en énergie (NADPH).
BIO-010.06 Nommez la coenzyme qui participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse?
Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+/NADH).
BIO-010.07 Quelle est la fonction du (NAD+/NADH) dans la glycolyse?
- La coenzyme transporte des électrons là où ils sont utilisables, dans ce cas-ci, vers la chaîne respiratoire de la mitochondrie. - La glycolyse comporte une réaction d’oxydation. - Au cours de cette réaction, il n’y a pas de génération directe d’ATP par phosphorylation au niveau du substrat . Les électrons libérés sont pris en charge par le NAD afin de les acheminer à la mitochondrie.
BIO-010.08 À partir de quelle vitamine cette coenzyme (NAD+/NADH) est-elle générée?
Niacine
Localisation de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire
Les étapes d’oxydation et de dégradation subséquentes aux réactions de la glycolyse sont effectuées dans la mitochondrie.
Réaction de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire
Pyruvate + NAD+ + CoA-SH → Acétyl~CoA + NADH + H++ CO2 - Il s’agit d’une oxydoréduction, d’une décarboxylation et de la formation d’une liaison riche en énergie.
le nom des coenzymes nécessaires et les vitamines dont elles dérivent pour la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire
Remarquer que toutes ces coenzymes dérivent de vitamines du groupe B NAD+/NADH, Niacine , CoA-SH , Acide pantothénique FAD , Riboflavine TPP , Thiamine Acide lipoïque: n’est pas issu d’une vitamine car l’organisme en synthétise en quantité suffisante
BIO-012.01 Dans quelle partie de la cellule s’effectue l’oxydation de l’acétyl-CoA? (pour le cycle de Krebs)
Principalement dans la matrice de la mitochondrie mais aussi sur la face interne de la membrane interne.
BIO-012.02 Nommez la voie métabolique responsable de l’oxydation complète de l’acétyl-CoA et identifiez ses principaux métabolites. (cycle de krebs)
- Cycle de Krebs. Noter qu’on peut utiliser les termes: cycle de l’acide citrique, cycle des acides tricarboxyliques. - Les principaux métabolites sont en caractères gras dans le schéma 2-4. Ils sont: acétyl~CoA, citrate, α-cétoglutarate, succinyl~CoA, fumarate , malate et oxaloacétate.
BIO-012.03 Expliquez les 2 fonctions principales du Cycle de Krebs
- Carrefour métabolique des métabolismes des glucides, des lipides et des acides aminés. 2. Voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2 et GTP).
Réaction chargé de la synthèse du citrate
acétyl~CoA + oxaloacétate + H2O → citrate + CoA-SH Enzyme : Citrate synthase. - Irréversible, la citrate synthase est donc un point de contrôle du cycle
Réaction chargé de la synthèse du succinyl~CoA
2 Alpha-Cétoglutarate + 2 NAD+ + CoA-SH→ 2 succinyl-CoA + 2 CO2 + 2 NADH + 2H+
Enzyme responsable:
Alpha-Cétoglutarate déshydrogénase (FAD, Lipoate, TPP)
Irréversible
Réaction chargé de la synthèse du oxaloacétate
2Malate + 2NAD+ → Oxaloacétate + 2NADH+ 2H+
Enzyme responsable:
Malate déshydrogénase
Réversible
BIO-012.05 Combien de molécules de CO2 sont formées dans la mitochondrie à partir d’une molécule de glucose dans un myocyte bien oxygéné?
6 CO2/glucose puisque chaque molécule de glucose génère 2 molécules de pyruvate (molécule à 3 carbones) et que le pyruvate et ses métabolites subissent trois réactions de décarboxylation (oxydatives) catalysées par la pyruvate déshydrogénase
Décrire le fonctionnement de la chaîne respiratoire.
L’oxydation complète du glucose en CO2 fait intervenir des réactions d’oxydoréduction. Au cours de ces réactions, les coenzymes passent de la forme oxydée à la forme réduite. Comme la quantité de ces coenzymes est très limitée dans les cellules, les coenzymes réduites doivent être réoxydées pour que d’autres molécules de glucose puissent être oxydées (dégradées) à nouveau.
BIO-013.01 Où s’effectue le réoxydation (recyclage) des coenzymes dans la cellule ? (coenzymes pour le métabolisme des glucides)
Sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie. La membrane externe est très perméable aux petites molécules
BIO-013.02 Par quel terme désigne-t-on l’ensemble des structures et des processus biochimiques chargés de ces réoxydations des coenzymes pour le métabolisme des glucides?
La chaîne respiratoire.
Le nom de chacun des complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire
Les complexes I, II, III et IV.
les sites d’entrée des électrons provenant du NADH et du FADH2 dans la chaîne respiratoire
Le NADH produit dans les réactions d’oxydoréduction intramitochondriales utilise le complexe I comme agent oxydant. Le FADH2 utilise le complexe II comme agent oxydant.
Le cheminement des électrons jusqu’à l’oxygène dans la chaîne respiratoire
Entrée par le NADH : Largage des électrons du NADH au complexe I; échange électronique entre les composants du complexe I qui conduit à la réduction de la coenzyme Q; Entrée par le FADH2 : Largage des électrons du FADH2 (fournis par le succinate) au complexe II; échange électronique entre les composants du complexe II qui conduit à la réduction de la coenzyme Q Étapes suivantes (communes aux voies NADH et du FADH2) : Oxydation de la coenzyme Q par la réduction du complexe III et son oxydation subséquente par la réduction du cytochrome c; transport des électrons par le cytochrome c au complexe IV; réduction de l’oxygène au niveau du complexe IV pour former de l’eau.
BIO-013.04 Comment et sous quelle forme est convertie l’énergie provenant de la réoxydation du NADH et du FADH2 dans ce processus?
Sous la forme d’un gradient dit électrochimique car le proton (particule chargée positivement) peut être considéré aussi comme une espèce chimique, l’ion H+. Le transport des électrons dans la chaîne respiratoire sert à transférer des protons de la matrice vers l’extérieur de la mitochondrie (en réalité dans l’espace intermembranaire, la membrane externe étant facilement franchissable par les protons). Le transfert des protons engendre un gradient électrochimique. Le pH est ainsi différent: il est d’environ sept à l’intérieur des mitochondries et de six à l’extérieur. La membrane interne se comporte comme l’isolant d’un condensateur car elle est imperméable aux protons.
BIO-014.01 Au niveau de la membrane mitochondriale interne, par quel complexe enzymatique est formé l’ATP? Nommez les substrats.
Par le complexe de l’ATP synthase. Les substrats sont : ADP + Pi
D’où provient l’énergie pour former l’ATP avec l’ATP synthase?
Provient des réactions d’oxydoréduction de la chaîne respiratoire. Ces réactions libèrent de l’énergie qui est utilisée pour transporter (« pomper ») des protons de l’intérieur vers l’extérieur de la mitochondrie.
BIO-014.03 Combien d’ATP sont générés lors de la réoxydation d’une molécule de NADH et de FADH2?
Avec NADH : 3 ATP Avec FADH2 : 2 ATP
Sous quelle forme est l’énergie requise pour former l’ATP avec l’ATP synthase
Sous la forme d’un gradient de protons (gradient électrochimique) entre les deux faces de la membrane interne de la mitochondrie.
Expliquer le fonctionnement de l’ATP synthase
L’ATP synthase utilise le potentiel ionique car ce complexe enzymatique est la seule structure membranaire qui permet aux protons de l’espace intermembranaire de revenir dans la mitochondrie. L’énergie avec laquelle ces protons reviennent dans la mitochondrie est alors utilisée pour fusionner un phosphate inorganique à une molécule d’ADP (phosphorylation) et ainsi créer une liaison phosphate de haute énergie.
BIO-014.04 Quel moyen la cellule utilise-t-elle pour acheminer l’ATP là où il est principalement utilisé? Expliquer.
L’ATP est principalement produit dans la mitochondrie mais il est principalement utilisé dans le cytosol où ont lieu la majorité des synthèses et les autres processus énergivores. Puisque l’ATP est une molécule relativement grosse et chargée, il ne peut traverser la membrane mitochondriale interne. Pour permettre le transport de l’ATP, il faut recourir à la translocase de l’ATP et de l’ADP. Elle permet de façon passive mais spécifique, la sortie de l’ATP et l’entrée de l’ADP.
L’activité des voies métaboliques chargées de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule varie en fonction de …
la variation des rapports ATP/ADP et NADH/NAD+.
BIO-015.01 Au niveau de la glycolyse, quel est l’effet d’une variation du rapport ATP/ADP et quelle est l’enzyme dont l’activité est principalement contrôlée par cette variation?
L’activité de la glycolyse varie en fonction inverse de la variation du rapport A TP/ADP . Plus le rapport ATP/ADP est élevé, moins il y a d’activité dans la cellule et de demande d’énergie, moins la glycolyse est active. Enzyme : PFK
BIO-015.02 Quelles substances (métabolites) sont directement responsables du contrôle de l’activité de cette enzyme (PFK)?
L’ATP et l’AMP agissent directement sur la PFK.
BIO-015.03 Comment nomme-t-on l’effet de l’ATP et l’AMP sur l’enzyme de contrôle de la glycolyse?
Contrôle allostérique. L’ATP est un modulateur allostérique négatif. Il fait de la rétroinhibition. L’AMP est un modulateur allostérique positif. Il fait de la rétroactivation.
BIO-015.04 Décrivez la formation de l’AMP et indiquez dans quelle situation métabolique sa concentration augmente.
L’utilisation de l’ATP engendre une augmentation de la concentration en ADP, ce qui favorise la génération d’ATP (pour subvenir aux besoins immédiats de la cellule) et d’AMP par la réaction décrite ci-dessous : ADP + ADP → ATP + AMP
BIO-015.05 Les mécanismes de rétro-inhibition agissent habituellement sur la première enzyme d’une voie métabolique contrôlant par le fait l’utilisation du premier métabolite de la voie. Pourquoi l’inhibition de la glycolyse par un excès d’ATP ne se fait-elle pas au niveau de l’hexokinase, la première enzyme de cette voie métabolique?
Afin de permettre au foie et au muscle de faire leur réserve de glycogène. Il serait contreproductif que la la glycolyse soit activée alors que le muscle est a tout l’ATP voulu et qu’il n’en consomme pas (repos). Le précieux glucose est, ou bien stocké sous forme de glycogène ou encore utilisé par d’autres tissus. La formation de glucose 6-P à partir du glucose est une étape indispensable à la synthèse de glycogène. Il faut donc éviter que l’hexokinase soit inactivée par un excès d’ATP.
BIO-015.06 Quel est l’effet d’une augmentation des rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP sur l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA et sur le cycle de Krebs?
L’augmentation du rapport de la concentration de ces métabolites est un signal négatif sur l’activité de ces processus métaboliques. De plus, l’augmentation de NADH et la diminution concomitante de NAD+ affectent les réactions d’oxydoréduction de ces voies métaboliques par le mécanisme appelé «disponibilité de substrat». Ainsi, les réactions qui dépendent de la disponibilité du NAD+ sont affectées telles celles catalysées par la pyruvate déshydrogénase, l’ α-cétoglutarate déshydrogénase et la malate déshydrogénase. En fait, le rapport NADH/NAD+ est, parmi les facteurs qui contrôlent l’activité du cycle de Krebs, celui qui est le plus important.
BIO-016.02 En anaérobiose, le pyruvate est transformé en lactate. Quelles seraient les conséquences si le myocarde ne pouvait pas réaliser cette transformation?
Les “réserves” cytosoliques en NAD+ de la cellule seraient rapidement épuisées. La glycolyse s’arrêterait, tarissant la dernière source d’ATP pour la cellule. La cellule mourrait tout de suite, c’est-à-dire beaucoup plus rapidement que suite à une génération excessive d’acide lactique.
BIO-016.04 Pourquoi la LDH est-elle essentielle aux érythrocytes?
Sur le plan énergétique, les érythrocytes sont dépendants de la glycolyse car ils n’ont pas de mitochondries, et donc ne possèdent ni chaîne respiratoire ni ATP synthase : Les érythrocytes transportent de l’oxygène mais ne peuvent pas l’utiliser pour leurs besoins énergétiques propres. La LDH est alors essentielle pour recycler le NADH produit et assurer le fonctionnement continuel de la glycolyse.
BIO-017.02 Comparez le nombre de molécules d’ATP (ou leur équivalent) produites par molécule de glucose dans le myocarde normal et par molécule de glucose-6-phosphate dans une région ischémique du myocarde.
Devenir du glucose-1-phosphate lors de la glycogénolyse hépatique
Le glucose-1-phosphate s’isomérise en glucose-6-phosphate lors d’une réaction réversible enzymatique (*phosphoglucomutase). Le glucose-6-phosphate n’est pas dirigé vers la voie de la glycolyse car dans les conditions qui mènent à la glycogénolyse, la glycolyse hépatique est diminuée de beaucoup. Le glucose-6- phosphate est déphosphorylé en glucose par la glucose-6-phosphatase et le glucose, n’étant plus utilisé au foie, s’échappe dans le sang
Devenir du glycogène lors de la glycogénolyse hépatique
Sous l’action de la glycogène phosphorylase et de l’enzyme débranchante, le glycogène est progressivement raccourci et devient moins ramifié. Dans la vie courante, l’individu s’alimente avant que le glycogène hépatique soit totalement consommé.
Voies qui se terminent ou qui sont issues du cycle de Krebs
Dans la glycolyse, il y a trois réactions irréversibles catalysées par des enzymes spécifiques de la glycolyse. Dans la néoglucogenèse, il y en a quatre. Nommez les avec leurs substrat/produits en commun.
BIO-022.04 Quelles sont les conséquences de la production d’énergie du néoglucogenèse au niveau de l’hépatocyte ?
L’augmentation d’acétyl-CoA et d’ATP dans la mitochondrie favorise que le pyruvate (provenant de précurseurs comme l’alanine ou le lactate) se dirige vers la néoglucogenèse plutôt que vers le cycle de Krebs (schéma 2-12). En effet, l’acétyl- CoA
- inhibe la pyruvate déshydrogénase, ce qui empêche le pyruvate d’être transformé en acétyl-CoA,
- et stimule la pyruvate carboxylase qui catalyse la carboxylation du pyruvate en oxaloacétate.
L’ATP de son côté inhibe la citrate synthase et empêche la transformation de l’oxaloacétate en citrate. L’oxaloacétate peut alors être exporté de la mitochondrie pour suivre la voie de la néoglucogenèse.
BIO-023.01 Décrivez la glycogénogenèse hépatique en :
indiquant les substances qui entrent dans la synthèse du glycogène ainsi que les principaux métabolites de cette voie,
Substrats
- Glucose
- Résidu de glycogène
- ATP et UTP
Intermédiaires (métabolites) principaux
- Glucose-6-phosphate
- Glucose-1-phosphate
- UDP-glucose
- Glycogène plus allongé par formation de liaisons osidiques α−(1→4) et ramifié par l’introduction de liaisons α−(1→6).
Produits finaux
- Glycogène allongé et ramifié
- UDP, ADP et PPi
Décrire le mécanisme d’action du glucagon pour la synthèse et la dégradation du glycogène?
Interaction du glucagon sur son récepteur spécifique membranaire → activation de quelques molécules d’adénylate cyclase → production de plusieurs molécules d’AMPc à partir d’ATP → activation d’un nombre important de molécules d’une protéine-kinase qui est influencée par l’AMPc et qui sont inactives sans AMPc → phosphorylation d’un très grand nombre de protéines cellulaires.
Parmi les protéines cellulaires qui deviennent phosphorylées, se retrouvent la glycogène phosphorylase et la glycogène synthase. Suite à leurs phosphorylations respectives, ces deux enzymes changent de forme et d’activité. La glycogène synthase-phosphorylée est inactive et la glycogène phosphorylase-phosphorylée est active.
BIO-025.01 Au sujet d’un muscle squelettique au repos ou soumis à un effort léger:
c. Pourquoi la glycolyse est-elle si peu active dans ces conditions ?
La glycolyse est bloquée au niveau de la PFK car le rapport ATP/AMP est élevé : la ß-oxydation produit de l’ATP et celui-ci est peu consommé puisque l’activité musculaire est faible ou nulle.
BIO-025.02 Au sujet d’un muscle squelettique soumis à un effort intense
a. Comment l’ATP est-il généré dans cette condition ?
Tous les moyens possibles sont utilisés pour régénérer l’ATP.
Voir question BIO-007.4 de ce chapitre et le schéma 2-15
BIO-025.02 Au sujet d’un muscle squelettique soumis à un effort intense
c. Quels sont les facteurs qui expliquent une augmentation très importante de l’activité de la glycolyse ?
Dans le muscle à l’effort, le G-6-P généré par la glycogénolyse, emprunte la glycolyse contrairement à ce qui a lieu au foie. Ceci est le résultat de deux facteurs: l’absence de G-6-phosphatase au muscle et l’activation de la PFK (activé par une augmentation d’AMP et par la diminution d’ATP). Quand la glycogénolyse est active au foie (schéma 2-13 bas), la PFK est inhibée par un rapport insuline/glucagon diminué et par un ATP augmenté (ß -oxydation). La glycolyse au muscle ne répond essentiellement qu’à des modulateurs allostériques : L’adrénaline n’a pas d’effet direct sur la glycolyse musculaire.
OBJECTIF BIO-026 :
Comparer le métabolisme énergétique musculaire selon le degré d’effort musculaire et selon la présence ou non d’oxygène.
