Biochimie 2 - Métabolisme glucides Flashcards
Qu’advient-il de l’ATP lors de son utilisation dans le muscle ?
Une de ses deux liaisons riches en énergie (aussi appelée « liaison à haut potentiel énergétique ») est hydrolysée pour fournir de l’énergie (permet contraction muscu).
ATP + H2O → ADP + Pi
Le glucose doit emprunter 3 voies de suite pour etre complètement oxydé en CO2.
-Nommer ces voies.
-Expliquer brièvement.
1) Voies:
- Glycolyse
- Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
-Cycle de Krebs
2) Explication brève:
-Glycolyse : transformation du glucose en pyruvate
É produite (net= 2 ATP)
-Oxydation pyruvate: pyruvate entre dans mytochondrie et transformé en acétyl-coa = oxydation du pyruvate –> prod de cO2 et de NADH qui va fournir É par la chaine respiratoire.
-Cycle de krebs : generation d’É ++ principalement par phosphorylation oxydative (production de NADH et FADH2 - forme ATP dans la chaine respi)
et un peu de phosphorylation par le substrat qui va produire GTP (équivalent de ATP)
Ou se produit la glycolyse ?
-Ou se produit la majorité des voies cataboliques ?
Glycolyse = dans cytosol
-Majorité = dans mitochondrie (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)
Dans la GLYCOLYSE:
1) Nommer 2 réactions où y’a consommation d’ATP ?
2) Nommer 1 réaction où y’a production d’ATP ?
3) Ces réactions sont-elles réversibles ou irréversibles ?
1) Réactions qui consomme ATP:
- Hexokinase/glucokinase (appelée comme ça dans le foie) : Glucose + ATP = G6P + ADP
- PFK : F6P + ATP =F 1,6-BiP + ADP
2) Réaction qui produit ATP:
- Pyruvate kinase : Phosphoénolpyruvate (PEP) + ADP = Pyruvate + ATP
3) Elles sont IRRÉVERSIBLES - devront donc être contournées lors de la néoglucogenèse.
Expliquer les étapes de la glycolyse.
-Enzymes clés ?
ETAPES:
**1) Transf du glucose en G6P (par hexokinase/glucokinase dans le foie) - réaction irréversible, utilise 1 ATP.
2) G6P –> F6P (pas d’É utilisée)
**3) F6P –> F1,6-BiP (par la PFK - phosphofructokinase) - réaction irréversible, utilise 1 ATP.
4) F1,6-BiP –> scindé en 2 molécules de 3C, le DHAP et GAP.
5) Oxydoréduction entre GAP et autre molécule –> génère 2 NADH
6) Phosphorylation a/n du substrat –> production de 2 PEP (phosphoénolpyruvate - 3c) + 2 ATP
**7) Phosphorylation a/n du substrat des 2 PEP (par la pyruvate kinase)
–> produit 2 pyruvate + 2 ATP
Enzymes clés à retenir :
-Hexokinase, PFK, pyruvate kinase)
Bilan énergétique de la glycolyse ?
4 ATP formés
2 ATP utilisés
donc 2 ATP net formés
*on ne tient pas compte des atp ultérieurement formés a partir du NADH
Nommer la coenzyme qui participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse ?
-Sa fonction ?
Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+/NADH)
- Sert au transport des É+ là où sont utilisables, dans ce cas-ci, vers la chaine respi dans la mitochondrie.
Décrire la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cell musculaire.
- Où et comment a-t-elle lieu ?
- Nom des coenzymes nécessaires ?
Se produit dans la mitochondrie.
Pyruvate (+) NAD+ (+) CoA-SH –> Acétyl-CoA (+) NADH (+) H+ (+) CO2
Enzyme qui catalyse la réaction: pyruvate déshydrogénase (PDH)
Coenzymes (dérivés de vit B):
-NAD, CoA-SH (coenzyme-A), FAD, TPP (thiamine pyrophosphate), acide lipoique.
Forme oxydée / réduite du NAD ?
transfert d’électrons (2) au NAD+ forme NADH
-forme oxydée = NAD+
-forme réduite = NADH
Dans le cycle de Krebs :
- Où se produit l’oxydation de l’acétyl-CoA ?
Principalement dans la matrice de la mitochondrie, mais aussi sur la face interne de la membrane interne (de la mitochondrie).
Nom de la voie métabolique responsable de l’oxydation complète de l’acétyl-CoA ?
Le cycle de Krebs
Principaux métabolites du cycle de Krebs ?
Acétyl-CoA, citrate, alpha-cétoglutarate, succinyl-CoA, fumarate, malate et oxaloacétate.
Décrire les étapes du cycle de Krebs.
Débute avec 2 acétyl-CoA (2C)
1) Formation du citrate:
Acétyl-Coa + oxaloacétate + H2O –> Citrate + CoA-SH
*** Enzyme: Citrate synthase (point de
contrôle, si bcp d’ATP dispo, enzyme est inhibée)
(entre 1-2 (moins important): formation du isocitrate puis alpha-cétoglutarate, pas d’enzyme impliquée, mais génère 2 NADH et perte de 2 CO2)
2) Synth du succinyl-CoA:
Génère 2 NADH / Perte de 2 CO2
***Enzyme: alpha-cetoglutarate déshydrogénase
3) Synth de succinate
Seule étape où y’a phosphorylation par le substrat, donc formation de 2 GTP (= à 2 ATP)
4) Synth de Fumarate:
Réaction qui produit du FADH2, un autre transporteur d’É+
5) Synth Malate
Pas d’enzyme
6) Synthèse d’oxaloacétate:
***Enzyme: Malate déshydrogénase
Puis oxaloacétate va recommencer le cycle.
Quelles sont les 3 principales enzymes régulatrices du cycle de Krebs ?
1- citrate synthase (synth citrate)
2- alpha-cétoglutarate déshydrogénase (synth succinyl-coa)
3-malate déshydrogénase (synth oxaloacétate)
Dans le cycle de krebs;
cb de molécules de CO2 sont formées dans la mitochondrie à partir d’une molécule de glucose dans un myocyte bien oxygéné ?
6 CO2 par glucose
2 fonctions principales du cycle de krebs ?
1- Carrefour métabolique du métabolisme des glucides, lipides et AA
2- Voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2, GTP)
À quoi servent les complexes 1-2-3-4 dans la chaine respiratoire ?
Chaque complexe est un ensemble de prot (structurales/catalytiques) dont la mission est d’accomplir des réactions d’oxydoréductions et de transporter des electrons.
Site d’entrée des électrons provenant du…
-NADH ?
-FADH2 ?
- NADH: utilise le complexe I comme agent oxydant (va libérer E+ au complexe I)
- FADH2 : utilise le complexe II comme agent oxydant
Cheminement des électrons du NADH et FADH2 dans la chaine respi ?
-NADH : largage des électrons du NADH au complexe I ; échange électronique entre les composants du compledxe I conduit à la réduction de la coenzyme Q.
-FADH2 : largage des électrons du FADH2 (fournis par succinate) au complexe II ; échange électronique entre composants du complexe II qui conduit à la réduction de la coenzyme Q.
-Étapes suivantes (communes aux voies NADH et du FADH2) : oxydation coenzyme Q par la réduction du complexe III et son oxydation subséquente par la réduction du cytochrome C ; transport des E+ par le cytochrome C au complexe IV ; réduction de l’O2 au niv du complexe IV pour former de l’eau.
A quoi sert le transport des électrons dans la chaine respi ?
Sert à transférer des protons de la matrice vers l’extérieur de la mitochondrie.
- Les complexes I, III et IV = eux qui sont capables de “pomper” les protons (le complexe II non).
Transfert des protons engendre un gradient dit électrochimique (H+).
Phosphorylation oxydative :
- A/n de la memb mitochondriale interne, Par quel complexe enzymatique est formé l’ATP ?
-Quels sont ses substrats ?
-Par le complexe ATP synthase
-Substrats = ADP + Pi
À quoi sert la translocase (enzyme dnas la memb interne de la mitonchondrie, à coté de l’ATP synthase) ?
Permet transport ATP en dehors de la mitochondrie
vers le cytosol
ET
va rappatrier l’ADP dans la mitochondrie pour que soit utilisé par ATP synthase (substrat de ATP synth = ADP + Pi)
A quoi sert le gradient de H+ ?
Energie existe sous forme de gradient de protons (électrochimique) entre les 2 faces de la memb interne de la mitochondrie.
ATP synthase : permet aux protons de revenir dans la mitochondrie et le passage des protons è travers l’ATP synthase va fournir É necessaire pour faire de l’ATP.
Combien d’ATP générés lors de la réoxydation d’une molécule de :
-NADH ?
-FADH2 ?
- 3 ATP
- 2 ATP ; pcq la réaction d’oxydation du FADH2 a/n du complexe II ne libère pas assez d’É pour forcer des protons à traverser la memb mitochondriale. Donc, les É+ empruntant la voie passant par complexe II, III et IV (voie du FADH2) ne formeront que 2 ATP.
Comment est formée l’AMP ?
-Dans quel contexte sa concentration augmente ?
A partir de l’ADP:
ADP + ADP –> ATP + AMP
-Concentration en AMP augmente lorsque les besoins en ATP augmentent (lorsque concentration en ATP diminue)
Pourquoi l’inhibition de la glycolyse par un excès d’ATP ne se fait-elle pas a/n de l’hexokinase (1ère enzyme de la voie metabolique) ?
Car hexokinase permet formation de G6P à partir du glucose - étape indispensable a la synth du glycogène.
Enzyme qui permet transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cell musculaire ?
- A quel moment est-elle inhibée ?
Pyruvate déshydrogénase
- Inhibée lorsque rapport ATP/ADP et NADH/NAD+ sont élevés (car bcp d’ATP dispo, donc glycolyse/transf du pyruvate en acétyl-coa/cycle de krebs = sont tous inhibés)
V/F : Plus le rapport ATP/ADP et NADH/NAD+ sont élevés, plus…
- La glycolyse est active
- L’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase est active
- Le cycle de Krebs est actif
les trois sont FAUX.
Ces 3 voies métaboliques sont inhibées lorsque rapport ATP/ADP et NADH/NAD+ sont élevés.
L’enzyme PFK de la glycolyse agit comme un point de contrôle.
- Stimulée par :
- Inhibée par :
- Stimulée par AMP (allostérie positive - fait de la rétroactivation)
- Inhibée par ATP et citrate (allostérie nég - rétroinhibition)
L’ATP peut agir sur 2 sites différents sur l’enzyme PFK.
- Site catalytique : rôle ?
- Site allostérique : rôle ?
- Qd se lie au site catalytique : permet de former le substrat (PFK utilise 1 ATP pour former son substrat)
-Qd se lie au site allostérique: inhibe l’enzyme, rétroinhibition (lorsque bcp d’ATP dispo).
Pourquoi une augmentation des rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP inhibent l’oxydation du pyruvate en acétyl-Coa et le cycle de Krebs ?
NAD+ = substrat pour bcp de reactions dans ces voies metab
donc si tout ce NAD est transformé en NADH, devient limitant, a pour effet d’inhiber reaction
Comme la PFK dans la glycolyse, l’enzyme PDH (pyruvate déshydrogénase) qui transforme pyruvate en acétyl-coa peut aussi être régulée.
- A/n du muscle, qu’est-ce qui STIMULE et INHIBE cette enzyme ?
Stimulée par : NAD+, CoA-SH, ADP
Inhibée par : aug NADH (qd ratio NADH/NAD+ augmenté - si manque de NAD+, réaction inhibée), acétyl-CoA, ATP
Dans l’oxydation du pyruvate et le cycle de Krebs,
Quel effet a l’aug du ratio NADH/NAD+ et ATP/ADP ?
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’alpha-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.
Dans le muscle squelettique, lorsque la glycémie est élevée et que les rapports ATP/ADP et NADH/NAD+ sont aussi élevés, quel est le sort du glucose ?
Stocké en glycogène, car la glycolyse est diminuée (PFK), de même que l’oxydation du pyruvate (PDH) et le cycle de Krebs.
Glycogénolyse : comprendre les étapes
La glycogénolyse consiste en un raccourcissement de la molécule de glycogène par les extrémités de ses branches (et non par le centre comme pourrait le faire l’amylase pancréatique ou l’ amylase salivaire) avec production de glucose-1- phosphate par phosphorolyse. Réaction catalysée par la glycogène phosphorylase. La glycogène phosphorylase n’agit que sur les liaisons alpha-(1 → 4) et ne peut donc enlever les ramifications (liaisons alpha-(1 → 6)). Son action s’arrête à quelques unités glucosyles d’une ramification.
Il faut l’action d’une autre enzyme pour éliminer les ramifications : l’enzyme débranchante qui libère une molécule de glucose à chaque élimination d’une ramification [hydrolyse de la liaison alpha-(1 → 6)].
ETAPES ;
1) Glycogène –> G-1-phosphate (enz: glycogène phosphorylase = elle qui est régulée)
- L’hydrolyse complète demande l’intervention d’une transférase et de l’α 1-6 glucosidase (enzyme débranchante) *libère un peu de glucose directement
2) G-1-P –> G-6-P (réaction d’isomérisation catalysée par la phosphoglucomutase
3) FOIE SEULEMENT (ou rein) : G-6-P –> glucose
(enz : G-6-phosphatase)
La néoglucogenèse n’est pas exactement la glycolyse « à l’envers ». Quelles sont les réactions et enzymes spécifiques de la néoglucogenèse ?
Chaque voie métabolique comporte des réactions physiologiquement irréversibles. Ceci permet de “pousser” les métabolites dans un sens particulier. Ce sont ces réactions irréversibles et seulement ces réactions qui sont contrôlées dans la voie.
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. (voir tableau)
Comparer le métabolisme énergétique musculaire selon le degré d’effort musculaire et selon la présence ou non d’oxygène.
Voir tableau
