Biochem: glucides Flashcards
Quelle est la forme d’énergie la + utilisée par le muscle cardiaque (et les muscles en général) pour se contracter?
ATP (adénosine triphosphate)
Que devient l’ATP au cours de son utilisation dans le muscle?
Une de ses liaisons est hydrolysée pour fournir de l’énergie
Devient ADP + Pi
Les 2 liaisons peuvent même être brisées (car sa composition est AMP+P+P)
D’où provient l’ATP?
- Pas l’alimentation
- Ne franchit pas les membranes
- Pas de réserves dans l’organisme (à part pour quelques secondes d’effort)
DONC
-> Il doit être fabriqué sur place par la dégradation et l’oxydation de carburants
Quels sont les mécanismes de régénération de l’ATP dans les muscles?
Phosphorylation de l’ADP en ATP à partir de:
1. Créatine phosphate
2. 2 ADP
3. Phosphorylation au niveau su substrat (catabolisme du glucose, glycogène ou acides gras)
4. Phosphorylation oxydative (énergie des électrons soustraits de métabolites de la glycolyse et du CDK + oxygène)
Quelles sont les 2 fonctions de la créatine kinase musculaire?
- Production d’ATP (prend le P de créatine phosphate pour le donner au ADP) = effort
- Mise en réserve de groupements P dans créatine phosphate (lorsque concentration en ATP assez élevée)
= repos
DONC
Créatine-P + ADP <—> Créatine + ATP
Quels sont les carburants de la cellule cardiaque retrouvés dans le sang?
- Acides gras (70-80%)
- Glucose (10-15%)
- Lactate (10-15%)
- Acides aminés (-)
D’où provient le lactate?
Pas dans l’alimentation
-> Produit par globules rouges avec glucose et par muscles soumis à effort intense (anaérobie)
-> Formé à partir du glycogène musculaire
Quelle est la différence entre un carburant et une molécule comme ATP?
Carburant = molécule complexe
ATP = molécule simple
Carburant:
- Libère ATP et molécule + simples lorsque dégradé
ex: glucose vers pyruvate
- Fournit électrons combinés à O2 et H+ pour fournir de l’énergie utilisable pour transformer ADP en ATP (phosphorylation oxydative)
- Véhiculés par voie sanguine
Quelles sont les 3 voies métaboliques de dégradation du glucose?
- Glycolyse
- Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA (transition)
- Cycle de Krebs
Quels sont les principaux substrats et produits de la glycolyse?
Glucose -> pyruvate, ATP et NADH (électrons qui formeront ATP)
Quels sont les principaux substrats et produits de l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA?
Pyruvate -> acétyl-CoA, CO2, NADH
Quels sont les principaux substrats et produits du cycle de Krebs?
Acétyl-CoA -> CO2, NADH et FADH2, GTP (ATP)
Où se produit la glycolyse dans la cellule?
Cytosol
Nommer 2 réactions de la glycolyse qui consomment ATP et les enzymes qui les catalysent
Hexokinase (1)
Glucose + ATP -> glucose-6-P + ADP
Rx irréversible
Phosphofructokinase (2) enzyme de contrôle (régulation)
Fructose-6-P + ATP -> Fructose 1,6-bisphosphate + ATP
Rx irréversible
Ces réactions sont-elles réversibles?
Non
Points de contrôle du métabolisme du glucose par hormones (glucagon et insuline) et métabolites (AMP et ATP)
Nommer une réaction de la glycolyse qui produit de l’ATP et l’enzyme
Pyruvate kinase (phospho au niv du substrat)
Phosphoénolpyruvate (PEP) + ADP -> Pyruvate + ATP
Pourquoi la glycolyse produit 2 pyruvates par glucose?
Glucose = 6 carbones
Pyruvate = 3 carbones
Quel est le bilan en ATP de la glycolyse?
4 ATP formés
2 ATP utilisés
Bilan = + 2 ATP
Glycolyse est-elle anabolique ou catabolique? Pourquoi?
Catabolique
- Génère composés simples (2 pyruvates) à partir de + complexe (glucose)
- Produit de l’énergie (ATP)
- (-lyse)
Quelle enzyme participe à l’oxydoréduction (perte d’électrons) dans la glycolyse?
NAD+/NADH
Quelle est la fonction de la nicotinamide adénine dinucléotide et de quelle vitamine vient-elle?
Transport des électrons vers la chaîne respiratoire (où là où ils sont utiles)
Niacine
Où se déroule la transformation du pyruvate en acétyl-CoA?
Dans la mitochondrie
Quels sont les substrats et les produits de la transfo du pyruvate en acétyl-CoA?
Pyruvate + NAD+ + CoA-SH –> Acétyl-CoA + NADH + CO2
Quel complexe enzymatique catalyse l’oxydation du pyruvate en acétyl-coa?
Le complexe PDH (pyruvate déshydrogénase)
Quelles sont les coenzymes qui composent PDH et les vitamines dont elles dérivent?
NAD+
CoA-SH (coenzyme A, acide pantothénique)
FAD (riboflavine)
TPP (thiamine)
Acide lipoïque (pas issu d’une vitamine)
Dans quelle partie de la cellule s’effectuer l’oxydation de l’acétyl-CoA?
Dans la matrice et sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie
Quel est le nom de la voie métabolique qui oxyde l’acétyl-CoA et quels sont ses métabolites?
Cycle de Krebs
- Acétyl-CoA
- Citrate
- Alpha cétoglutarate
- Succinyl-CoA
- Fumarate
- Malate
- Oxaloacétate
Quelles sont les 2 fonctions principales du cycle de Krebs?
- Carrefour métabolique des glucides, lipides et acides aminés
- Voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2 et GTP)
Quel est le premier point de contrôle du cycle de Krebs?
Formation du citrate, car irréversible
Quel est le premier point de contrôle du cycle de Krebs?
Formation du citrate, car irréversible
Décrire la synthèse du citrate
Enzyme: citrate synthase
acétyl-CoA + oxaloacétate + H2O –> citrate + CoA-SH
Décrire la synthèse du succinyl-CoA
Enzyme: alpha-cétoglutarate-déshydrogénase (complxe avec mêmes enzymes que PDH)
alpha-cétoglutarate + NAD+ + CoA-SH –> succinyl-CoA + CO2 + NADH (2 électrons)
Irréversible
Décrire la synthèse de l’oxaloacétate
Enzyme: malate déshydrogénase
Malate + NAD+ –> oxaloacétate + NADH (2 électrons)
Réversible
Combien de CO2 sont sont formées dans la mitochondrie?
6 = 2 par oxydation pyruvate + 4 par Krebs
Logique, glucose a 6 carbones
Où s’effectue la réoxydation (recyclage) des coenzymes dans la cellule?
Face interne de la membrane interne de la mitochondrie
Comment est appelé l’ensemble des structures et processus biochimiques chargés de la réoxydation?
Chaîne respiratoire (phosphorylation oxydative)
Comment se nomment les complexes de la chaîne respiratoire?
I, II, III et IV
Quels sont les sites d’entrée (complexes oxydants) des électrons provenant du NADH et FADH2?
NADH = complexe I
FADH2 = complexe II
Expliquer le cheminement des électrons jusqu’à l’oxygène final
Étapes diff
- Entrée du NADH complexe I
- Entrée du FADH2 complexe II
Étapes similaires
- Réduction de la coenzyme Q (ubiquinone)
- Transport électrons au complexe III
- Oxydation coenzyme Q par réduction complexe III
- Oxydation du complexe III et réduction de cytochrome c
- Transport électrons au complexe IV
- Transfert des électrons à O2, formation d’H2O avec H+
Comment et sous quelle forme est convertie l’énergie des électrons de NADH et FADH2?
GRADIENT ÉLECTROCHIMIQUE
- Transfert de protons de la matrice vers espace intermembranaire
- Trois complexes sont pompes à protons: I, III et IV
- Charge + à l’extérieur et - à l’intérieur (pH 6 et 7)
Quel complexe enzymatique forme l’ATP dans la membrane mitochondriale et quels sont ses substrats?
ATP synthase
ADP + Pi
D’où provient l’énergie utilisée pour former l’ATP?
Des réactions d’oxydoréduction de la chaîne respiratoire qui pompent des électrons dans l’espace intermembranaire
Oxydation de NADH forme combien d’ATP?
3 (complexes I, III et IV)
Oxydation de FADH2 forme combien d’ATP?
2 (complexes III et IV)
Sous-quelle forme est l’énergie utilisée pour former l’ATP?
- Gradient électrochimique (H+)
- L’ATP synthase est le seul complexe qui permet aux protons de revenir dans la mitochondrie
- Énergie est utilisée pour fusionner Pi à ADP (phosphorylation)
Comment la cellule achemine ATP là où il est utilisé?
Translocase de l’ADP et de l’ATP (sortie de l’ATP et entrée de l’ADP)
Située dans membrane interne de mitochondrie
Quel est l’effet d’une variation du rapport ATP/ADP au niveau de la glycolyse et quelle est l’enzyme dont l’activité est contrôlée par cette variation?
Plus il y a d’ATP, moins la glycolyse est active (demande - grande en énergie
Enzyme: PFK
Quelles substances sont responsables du contrôle de PFK et quel est leur effet?
- ATP (rétroinhibition), les sites de PFK pour l’ATP sont distincts (1 site actif et des sites allostériques)
- AMP (rétroactivation)
Contrôle allostérique - citrate (rétroinhibition)
- insuline (induction)
- glucagon (repression)
Comment se forme l’AMP et dans quelles situations sa concentration augmente?
ADP + ADP –> ATP + AMP
Augmente quand besoins en ATP augmentent
Pourquoi la rétroinhibition n’est pas sur la première enzyme de la glycolyse?
Car la réaction catalysée par l’hexokinase est nécessaire au stockage du glucose en glycogène (forme du glucose-6-P)
Sinon, foie et muscles ne pourraient pas faire de réserves de glycogène
Quel est l’effet d’une augmentation du rapport NADH/NAD+ sur l’oxydation du pyruvate et le cycle de Krebs?
Signal négatif
Augmentation de NADH (et diminution de NAD+) empêche réactions qui utilisent NAD+ comme substrats de se produire
Quel est l’avantage de l’inhibition de la glycolyse et du cycle de Krebs par le rapport NADH/NAD+?
Utilisation du glucose à d’autres fins + utiles que ATP (lorsqu’il y en a en excès)
Message ATP et message NADH sont équivalents
Quel est l’effet de l’augmentation de ATP et NADH dans muscle squelettique?
Glucose utilisé pour faire glycogène
Quel est l’effet de l’augmentation de ATP et NADH sur ATP synthase et chaîne?
Diminue activité des 2
Quel facteur intracellulaire est responsable de l’inactivation de ATP synthase et Chaîne?
ADP, car indispensable à ATP synthase
H+ s’accumulent à l’extérieur et blocage de la chaîne (car trop de protons out)
Quels métabolites font augmenter ou diminuer pyruvate déshydrogénase?
Augmenter
NAD+, ADP et insuline
Diminuer
NADH, acétyl-CoA et ATP
Conséquence de l’hypoxie ou anoxie (myocarde) sur chaîne respiratoire
Diminution puis arrêt
Oxygène ne peut plus accepter électrons
Conséquence de l’hypoxie/anoxie (myocarde) sur activité de l’ATP synthase
Diminution puis arrêt
Électrons pas échangés, complexe inactifs, pas de protons, pas de gradient = pas d’ATP synthase
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur concentration du NADH mitochondrial
Augmentation
NADH n’est plus oxydé en NAD+ par les complexes de la chaîne
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur activité cycle de Krebs
Diminution puis arêt
Car manque de FAD et NAD+ (NADH et FADH2 pas oxydés)
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur l’oxydation du pyruvate
Diminution et arrêt
NAD+ pas dispo
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur concentration de l’ATP dans cytosol
Diminue, car pas d’ATP synthase
Conséquences de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur l’activité de PFK
Augmentée (car moins d’ATP)
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur l’activité de la glycolyse
Augmentation (car PFK plus active)
Devient la seule source d’ATP
Conséquence de l’hypoxie/anoxie du myocarde sur l’activité de LDH (lactate déshydrogénase)
- Augmentation, car davantage de pyruvate disponible (pas oxydé)
- Entraîne une augmentation de qté de produits (Lactate et NAD+ et ATP)
- Activité de LDH devient supérieure à celle dans un tissu bien oxygéné
Conséquences dans le cas de l’impossibilité de transformer pyruvate en lactate en anaérobiose
Pas de NAD+
Pas de glycolyse
Pas d’ATP
= cellule meurt
Effet de l’ischémie sur [H+] des cellules du myocarde et conséquences sur cellules
- Protons s’accumulent dans la cellule à cause de l’accumulation d’acide lactique, le pH diminue
Conséquences - Diminution de l’activité de PFK
- Diminution de l’activité de ATPase musculaire (contraction)
Pourquoi LDH est essentielle aux globules rouges?
N’ont pas de mitochondries, donc dépendent de glycolyse (et LDH) pour recycler NADH
Pourquoi les tissus ont besoin de LDH?
Subvenir aux besoins immédiats en ATP quand apport insuffisant en O2
Combien d’ATP engendre glycolyse aérobie?
8 ATP
-2 ATP + 6 ATP (2NADH) + 4 ATP produits
Combien d’ATP engendre oxydation du pyruvate?
6ATP
(car 2 NADH produits)
Combien d’ATP engendre cycle de Krebs?
24 ATP
18 ATP (6 NADH) + 4 ATP (2 FADH) + 2 GTP (2 ATP)
Combien d’ATP engendre le métabolisme du glucose au total?
38
Combien d’ATP sont formés par glycolyse anaérobie?
3 ATP (4 - 1)
Quels processus métaboliques de mitochondrie sont couplés?
Chaîne respiratoire et ATP synthase (phosphorylation oxydative)
Comment agit un découpleur?
- Permet aux protons d’entrer mitochondrie sans passer par ATP synthase
- Dissocie chaîne respiratoire de regénération d’ATP (chaîne peut redevenir active)
ex: 2,4-dinitrophénol
Effets du 2,4-dinitrophénol sur consommation d’O2 dans myocarde
Augmentation (pas d’opposition à l’apport d’électrons à l’o2 car H+ fait ce qu’il veut)
Effets 2,4-dinitrophénol dans myocarde sur consommation O2, production d’ATP par ATP synthase, oxydation NADH et FADH2 et cycle de Krebs
Consommation O2: augmente
ATP synthase: diminue
Oxydation NADH/FADH2: augmente
Krebs: augmente (NAD+ et FAD dispos)
Qu’est ce qui génère chaleur dans organisme?
Perte d’énergie sous forme de chaleur par la chaîne respiratoire (qui conserve juste de 70% l’énergie des électrons)
Sur quel complexe de la chaîne respiratoire agit le cyanure?
IV
Conséquences de l’inhibition de la chaîne
Diminution transport électrons
Diminution consommation O2
Diminution production ATP par ATP synthase
Diminution oxydation NADH et FADH2
Diminution activité du cycle de Krebs et oxydation pyruvate
Augmentation glycolyse et lactate
Augmentation ATP cytosolique
Décrire l’acidose lactique congénitale SLSJ
DIminution de l’activité du complexe IV
Crises d’acidose lactique (car + de glycolyse anaérobie)
Quels sont les principaux marqueurs de l’infarctus du myocarde?
Troponine I ou T
Pourquoi troponine augmente lors d’infarctus
Lésion du myocarde causée par ischémie puis hypoxie qui entraîne manque d’énergie et déversement du contenu des cardiomyocytes dans le liquide interstitiel, puis dans le sang
Cmb de temps après infarctus augmentation des troponines?
3H
Pourquoi troponine = meilleur marqueur pour IM et non Ck?
Sous unités I et T sont spécifiques au myocarde
CK présente dans muscle squelettique aussi, donc pas spécifique
Quels tissus dépendent uniquement du glucose pour fonctionner?
Cerveau et érythrocytes
Par quelle hormone est régulée l’activité des transporteurs du glucose dans les muscles et le tissu adipeux?
Insuline
De quel organe provient glucose sanguin en période post-prandiale et à jeun?
2 foie dans les 2 cas
- Post prandiale
Aliments, hydrolysés intestin, transporté au foie, excès de glucose va dans circulation
- À jeun
Glucose produit par le foie à partir de réserves de glycogène
Si jeune prolongé: précurseurs de néoglucogénèse hépatique
Quels tissus possèdent réserves de glycogène?
Foie et muscles
Quel glycogène participe à maintien de glycémie (hépatique ou musculaire)?
Hépatique
En quoi consiste la glycogénolyse hépatique?
Raccourcissement du glycogène par extrémités de ses branches qui produit du glucose
Quels sont les substrats de la glycogénolyse hépatique?
Glycogène et Pi
Quelles sont les enzymes de la glycogénolyse et leurs rôles?
Glycogène phosphorylase
-> Du glycogène au glucose-1-P
Glucose-6-phosphatase
-> Glucose-6-P au glucose
À quoi sert l’enzyme débranchante?
Libère une molécule de glucose à chaque élimination d’une ramification par glycogène phosphorylase
Que devient le glucose-1-P dans glycogénolyse hépatique?
- S’isomérise en glucose-6-P
- Glucose-6-P déphosphorylé en glucose par glucose-6-phosphatase
- Glucose va dans le sang
Que devient le glycogène dans glycogénolyse hépatique?
- Raccourcit et de moins en moins ramifié
- Individu s’alimente avant qu’il soit totalement consommé
Que devient le glycogène dans glycogénolyse hépatique?
- Raccourcit et de moins en moins ramifié
- Individu s’alimente avant qu’il soit totalement consommé
Quelle est l’enzyme de régulation de la glycogénolyse hépatique?
Glycogène phosphorylase
En quoi glycogénolyse musculaire est différente de hépatique?
- Glucose-6-phosphate est utilisé par la glycolyse pour produire ATP
- Utilisé lors d’effort intense
Dans quel organe se déroule principalement néoglucogénèse?
Foie
À partir de quels composés le glucose est formé par néoglucogénèse (précurseurs)?
Alanine et autres a.a.
Lactate
Glycérol
Qu’est-ce qu’un précurseur?
- Substance dont 1 ou + carbones sont utilisés pour synthétiser autre composé
- Existe des réserves dans l’organisme, véhiculée par le sang
Comment le cycle de Krebs intervient-il dans néoglucogénèse?
Intermédiaires commun (carrefour)
Oxaloacétate et malate
Combien de réactions irréversibles catalysées par des enzymes y a-t-il dans néoglucogénèse?
4 (B-ox, pyruvate -> oxalo, oxalo -> pep, g-6-p -> glucose)
La néoglucogénèse est-elle la glycolyse à l’envers?
Non, réaction irréversibles poussées dans un sens particulier
Quelles sont les enzymes de la néoglucogénèse?
- Glucose-6-phosphatase
G-6-P vers glucose - Fructose-1,6-phosphatase
F-1,6-bisP vers F-6-P - Pyruvate carboxylase
Pyruvate + CO2 + ATP -> ADP + Pi + oxaloacétate - PEPCK
Crée PEP
D’où provient l’énergie de la néoglucogénèse?
Provient de la beta oxydation des acides gras
-> Catabolisme des acides gras en acétyl-CoA qui génère ATP
Quel est l’effet de l’augmentation de l’acétyl-CoA dans la mitochondrie?
Pyruvate de dirige vers néoglucogénèse au lieu de cycle de Krebs
- Inhibiteur de pyruvate déshydrogénase (pyruvate -> acétyl-CoA)
- Stimulateur de pyruvate carboxylase (pyruvate -> oxaloacétate)
Qu’est-ce que l’ATP inhibe dans neogluco?
Citrate synthase (empêche oxaloacétate -> citrate)
Donc oxaloacétate peut être utilisée pour néogluco
Par quels signaux l’organisme favorise glycolyse/néoglucogénèse?
Insuline et glucagon
Comment agissent insuline et glucagon sur glycolyse/néogluco?
Par les enzymes clé des 2 processus
Quele est l’effet de insuline ou glucagon + élevés?
Insuline: glycolyse favorisée, néogluco réduite
Glucagon: néoglucogénèse favorisée, glycolyse réduite
Quelles sont les substrats qui entrent dans la glycogénogénèse?
- Glucose
- Résidus glycogène
- ATP et UTP
Quels métabolites (intermédiaires) entrent dans glycogénogénèse?
Glucose-1-P
Glucose-6-P
UDP-glucose
Quels sont les produits de glycogénogénèse?
Glycogène allongé et ramifié
UDP, ADP et Pi
Quelle est l’enzyme de régulation de glycogénogénèse, son type de régulation et l’hormone responsable de l’activation?
Glycogène synthase
Modif covalente (phosphorylation)
Insuline +
Comment le glucagon agit sur glycogénogénèse/glycogénolyse?
Modification covalente
- Phosphorylation de glycogène phosphorylase et glycogène synthase
- Inactivation synthase, activation phosphorylase (pour dégrader glycogène pour avoir + glucose dans le sang)
- Phosphorylation se fait par adénylate cyclase qui produisent AMPc qui activent protéine-kinases
Quelles sont les différences entre glycogénogénèse hépatique et musculaire?
- Réactions enzymatiques, substrats et produits sont identiques
- Glycogène musculaire est utilisé pour besoins du muscle (réserves)
- Glycogène hépatique formé pour diminuer glycémie (ou glycogenolyse en hypo)
Conditions physiologiques pour glycogénogénèse musculaire?
- Muscle au repos
- Apport insuline/glucagon élevé (glucose sanguin élevé)
- Aucun effet du glucagon, car juste récepteurs insuline
- Insuline augmente entrée du glucose et activité glycogène synthase
Quel carburant est utilisé par muscle squelettique au repos ou effort léger?
Acides gras
Quelle voie métabolique est utilisée par muscle pour générer énergie et acétyl-CoA?
Beta oxydation
POurquoi peu de glycolyse lors de muscles au repos?
Rapport ATP/AMP élevé (car peu consommé par faible activité), donc bloqué par PFK
Comment l’ATP est généré lors d’effort intense muscle squelettique?
TOUT
Glycogénolyse
GLycolyse
Pyruvate -> lactate
Krebs
Phospho oxydative
Quel est le principal carburant lors d’effort intense? Qu’est ce qui déclenche son utilisation?
Glycogène
Transmission nerveuse et adrénaline
Quels facteurs expliquent augmentation importante de glycolyse dans le muscle squelettique lors d’un effort intense?
- PFK activée par manque d’ATP
- Absence de G-6-phosphatase donc pas de glycogénolyse
Pourquoi effort intense dure seulement 20 sec?
Baisse de pH des cellules due à l’accumulation d’acide lactique (glycolyse anaérobie par LDH)
