Biochimie - Métabolisme azoté Flashcards
Présenter les différents niveaux structuraux d’organisation d’une protéine en identifiant les liaisons chimiques mises en jeu
Les protéines sont des polymères d’acides aminés pouvant adopter une structure primaire, secondaire, tertiaire ou quaternaire.
* La structure primaire correspond à une chaîne polypeptidique linéaire d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. Elle représente la première étape de la biosynthèse des protéines, réalisée par la traduction ribosomale dans le cytosol. Toutes les protéines possèdent initialement une structure primaire, mais aucune ne reste sous cette forme.
* La structure secondaire est le résultat de l’établissement de liaisons hydrogène entre les groupements amine et carboxyle de la chaîne principale, permettant un repliement local. Elle donne naissance à des structures tridimensionnelles spécifiques, comme les hélices alpha et les feuillets bêta. Ces liaisons sont de faible énergie mais essentielles pour la stabilité de la structure.
* La structure tertiaire reflète le repliement global de la chaîne polypeptidique dans l’espace, stabilisé par différents types de liaisons :
- Des liaisons fortes comme les ponts disulfures, formés entre les résidus cystéines.
- Des liaisons faibles, telles que les liaisons hydrogène, ioniques et les liaisons hydrophobes.
Cette structure donne à la protéine sa forme fonctionnelle finale dans la majorité des cas.
* La structure quaternaire concerne les protéines composées de plusieurs sous-unités. Ces sous-unités sont assemblées par des liaisons de faible énergie. Comme les structures secondaire et tertiaire, la structure quaternaire est également tridimensionnelle
Identifier les rôles fonctionnels des protéines dans l’organisme
Les protéines remplissent de nombreux rôles fonctionnels essentiels dans l’organisme :
* Synthèse et maintien des tissus : elles participent à l’anabolisme des muscles et du tissu osseux, jouant un rôle clé dans la croissance et la réparation.
* Système immunitaire : les anticorps, qui sont des protéines, interviennent dans la défense de l’organisme contre les agents pathogènes.
* Transport plasmatique : certaines protéines, comme la ferritine et la transcobalamine, assurent le transport et le stockage de molécules essentielles (fer, vitamine B12, etc.).
* Catalyse enzymatique : les enzymes, qui sont des protéines, accélèrent les réactions métaboliques vitales dans l’organisme.
* Régulation hormonale : certaines protéines, sous forme d’hormones (par ex. l’insuline), influencent divers processus métaboliques.
* Hémostase : elles jouent un rôle crucial dans la coagulation sanguine et la fibrinolyse, comme avec le fibrinogène ou le plasminogène.
* Transport membranaire : des protéines spécifiques, telles que les transporteurs GLUT, permettent le passage de molécules à travers les membranes cellulaires.
* Récepteurs membranaires : ces protéines, présentes sur les membranes cellulaires, reçoivent et transmettent des signaux, jouant un rôle important dans la contraction musculaire et d’autres fonctions cellulaires.
Écrire la structure chimique générale d’un acide aminé
NH2 - CHR - COOH
Présenter toutes les étapes de la digestion et de l’absorption des protéines
Dans la cavité buccale, bien qu’aucune enzyme protéolytique ne soit présente, la mastication joue un rôle initial en facilitant la digestion des protéines en augmentant leur surface de contact.
Une fois dans l’estomac, l’hydrolyse des protéines débute grâce à l’acidité gastrique et à l’action de la pepsine, une enzyme protéolytique présente dans le suc gastrique. La pepsine hydrolyse les liaisons peptidiques, produisant ainsi des polypeptides, des oligipetitides et des AA .
Dans le duodénum, le chyme, contenant des polypeptides, des oligopeptides et quelques acides aminés, entre en contact avec le suc pancréatique. Ce dernier contient plusieurs enzymes protéolytiques sous forme inactive (zymogènes), qui sont activées dans la lumière intestinale. Le trypsinogène est converti en trypsine par l’entérokinase. La trypsine active ensuite d’autres zymogènes :
* Le chymotrypsinogène en chymotrypsine,
* Les procarboxypeptidases en carboxypeptidases,
* Les proaminopeptidases en aminopeptidases,
* Et la proélastase en élastase.
Ces enzymes hydrolysent les liaisons peptidiques, produisant des acides aminés, des dipeptides et des tripeptides.
L’absorption des produits de cette hydrolyse se fait dans l’entérocyte :
* Les acides aminés sont transportés au pôle apical par un transport actif secondaire en co-transport avec le sodium (Na⁺).
* Les dipeptides et tripeptides sont absorbés via un transport actif secondaire en co-transport avec des ions H⁺.
À l’intérieur des entérocytes, les dipeptides et tripeptides sont hydrolysés en acides aminés libres. Ces derniers quittent la cellule par le pôle basal pour rejoindre les capillaires sanguins des villosités intestinales.
Écrire la réaction chimique de synthèse puis d’hydrolyse d’une liaison peptidique
NH2 - R - CH - COOH + NH2 - R - CH - COOH = NH2 - R - CH - C=O - NH - R’ CH - COOH +H2O
NH2 - R - CH - C=O - NH - CH - R’ - COOH + H2O = NH2 - CH - R - COOH + NH2 - CH - R’ - COOH
Citer trois peptidases
Typsine
Pepsine
Elastase
Identifier les 3 origines possibles des acides aminés dans l’organisme
Protéolyse
Synthèse de novo
Alimentation
Présenter les rôles des acides aminés dans l’organisme
- protéosynthése
- synthèse des composés azotés
- rôle énergétiques
- synthèse des hormones
Présenter les éléments du bilan azoté (entrées/sorties)
Entrées : alimentation +/- 80g/jours
protéolyse +/- 300g
biosynthèse de Novo:
Sorties : dégradation +/- 80g/jours
synthèse protéiques +/- 300g
biosynthèse des autres produits azotés
Identifier le devenir des parties carbonées et azotées des acides aminés catabolisés
Le squelette carboné des acides aminés peut être utilisé pour la production d’énergie ou des AG et TG.
La partie azotée, quant à elle, est excrétée soit par le cycle de l’urée, soit par l’ammoniogénèse.
Justifier le fait que les acides aminés puissent être des substrats énergétiques
Après désamination ou transamination, le squelette carboné des acides aminés devient disponible pour les voies énergétique
Lorsque les réserves en glucides et en lipides sont insuffisantes, comme en période de jeûne prolongé, d’effort physique intense ou dans les protéines corporelles sont dégradées pour fournir des acides aminés qui compensent le manque d’énergie.
Les acides aminés glucogéniques sont convertis en intermédiaires du cycle de Krebs ou en pyruvate
Les acides aminés cétogéniques sont transformés en acétyl-CoA ou en acétoacétyl-CoA,
Justifier le fait que les acides aminés puissent produire du glucose
Les acides aminés glucoformateurs, notamment l’alanine, peuvent subir une transamination en glutamate, conduisant à la production de pyruvate. Ce dernier peut ensuite être utilisé comme précurseur dans la néoglucogenèse pour synthétiser du glucose, notamment en période de jeûne
Justifier le fait que les acides aminés puissent produire des corps cétoniques
Les acides aminés cétoformateurs, tels que la leucine et la lysine, peuvent être dégradés en acétyl-CoA ou en acétoacétyl-CoA au cours de leur catabolisme. Ces composés servent de précurseurs dans la cétogenèse. Cela se produit principalement en période de jeun
Justifier le fait que les acides aminés puissent produire des acides gras donc des TG
Les acides aminés glucoformateurs et cétoformateurs peuvent être métabolisés pour produire de l’acétyl-CoA, soit directement (ex. leucine, lysine) soit par conversion intermédiaire via le pyruvate (issu de la transamination ou désamination des acides aminés). L’acétyl-CoA est utilisée dans la biosynthèse des acides gras par la voie de la lipogenèse en période postprandiale quand l’excès de substrat énergétique est important et l’organisme ne peut pas stocker les AA
Citer les 3 voies cataboliques permettant la perte du groupement NH2
Transamination
Désamination oxydative
Désamination non-oxydative
Présenter le mécanisme général d’une réaction de transamination
AA + ALPHA CETO GLUTARATE <=> ACIDE ALPHA CETONIQUE + GLUTAMATE
Enzyme transaminase
Écrire les transaminations catalysées par l’ALAT et l’ASAT
ALAT :
Alaline + Alpha - cétoglutamamte <=> Pyruvate + Glutamate
ASAT:
Asparatate + Alpha - cétoglutamamte <=> Oxaloacétate + Glutamate
Citer l’intérêt des réactions de transamination
L’intérêt des réactions de transamination réside dans leur capacité à concentrer l’ammoniac sur un acide aminé unique, le glutamate. Ce processus facilite l’élimination de l’azote via le cycle de l’urée.
De plus, la transamination permet la formation d’intermédiaires métaboliques tels que ceux du cycle de Krebs ou du pyruvate. Ces intermédiaires peuvent être utilisés, pour produire de l’énergie via leur oxydation.
Définir une désamination oxydative et non oxydative
La désamination est le processus par lequel le groupement amine (-NH₂) d’un acide aminé est éliminé. Elle peut être :
* Oxydative : avec réduction simultanée d’une coenzyme (comme le NAD⁺ ) lors de la réaction. Ce type de désamination se produit principalement dans le foie, notamment avec la glutamate déshydrogénase.
* Non oxydative : sans intervention d’une coenzyme, où l’hydrolyse du groupement amine s’effectue directement, comme la désamination par la glutaminase dans le foie ou dans les reins, intestin.
Écrire la réaction de désamination oxydative du GLU et citer l’enzyme impliquée
GLU + NAD+ + H2O => ALPHA CETO GLUTARATE + NADH,H+ + NH3
Enzyme : glutamate deshydrogénase
Écrire la réaction de désamination non oxydative de la glutamine et citer l’enzyme impliquée
GLN + H2O => GLU + NH3
Enzyme: Glutaminase
Citer les origines endogènes et exogènes de l’ammoniac
Endogène : renouvellement protidique, métabolisme des composés azotés, désamination des base azotées
Exogène : flore colique
Citer les 2 principales formes plasmatiques de transport de l’ammoniac
Alaline et Glutamine
Citer les 2 organes participant à l’excrétion de l’ammoniac
Foie et rein
Citer les 2 principales formes d’excrétion de l’ammoniac
Cycle de urée et amoniogènese
Différentier azote ammoniac et ion ammonium
Azote => atome => N
Ammoniac => molécule toxique non chargée => NH3
Ion ammonium => molécule toxique chargée => NH4
Préciser les conséquences d’une augmentation de la concentration plasmatique en ammoniac
L’ammoniac, molécule très toxique, peut traverser la barrière hémato-encéphalique lorsque sa concentration plasmatique augmente dans la circulation systémique. Une fois dans le cerveau, il réagit avec le glutamate, principal neurotransmetteur excitateur et précurseur du GABA, principal neurotransmetteur inhibiteur. Cette interaction perturbe l’équilibre normal entre excitation et inhibition neuronales, altérant la communication interneuronale. Ces perturbations peuvent entraîner une encéphalopathie, affectant gravement le fonctionnement cérébral.
Situer l’uréogenèse et citer son précurseur, son produit et l’enzyme clef
L’urogénèse se déroule principalement dans le foie (cytosol et matrice mitochondriale),
Précurseur : l’ammoniac
Produit: l’urée
Enzyme clé: la carbamyl-phosphate synthétase
Représenter le cycle de l’urée
Écrire l’équation bilan de l’uréogenèse en déduire le bilan énergétique
CO2 + NH3 + ASPARTATE + 4 ATP + 2H2O => URÉE + FUMARATE + 4(ADP+PI)
4 ATP
Situer l’ammoniogénèse et citer son précurseur
Lieu: Rein
Précurseur : glutamine
Produit : ion ammonium
Enzyme clé : glutaminase
Présenter l’ammoniogénèse rénale
GLN + H2O => GLU +NH3 -> glutaminase rénale
si acidose
GLU + H2O + NAD+ => ALPHA CETO GLUTARATE + NH3 +NADH,H+ -> glutamate dH
NH3 + H+ => NH4 dans les tubules rénaux
NH4 ne diffuse plus à travers la membrane plasmique => séquestration de H+ => augmentation de pH
Montrer le rôle du rein dans la régulation de l’équilibre acido-basique via l’ammoniogénèse et la biosynthèse de novo d’ions bicarbonates (après le cours sur l’équilibre acido-basique) l’équilibre acido-basique)
Le rein joue un rôle majeur dans la régulation de l’équilibre acido-basique grâce à l’ammoniogénèse. Dans la lumière des tubules rénaux, les ions H⁺ sont neutralisés par l’ammoniac pour former des ions ammonium (NH₄⁺). Contrairement à l’ammoniac, les ions ammonium ne peuvent pas traverser les membranes plasmatiques, ce qui les emprisonne dans les tubules rénaux. Ils sont ensuite excrétés dans l’urine, contribuant ainsi à l’élimination des acides et au maintien de l’équilibre acido-basique.
En cas d’acidose plasmatique, le rein peut synthétiser de nouveaux ions bicarbonate (HCO₃⁻) à partir de H₂O et CO₂, une réaction catalysée par l’anhydrase carbonique. L’acide carbonique formé (H₂CO₃) se dissocie en un ion H⁺, qui est excrété dans la lumière tubulaire, et un ion bicarbonate (HCO₃⁻). Ce dernier quitte le néphrocyte par le pôle basal pour rejoindre la circulation plasmatique, où il agit comme un tampon capable de neutraliser l’acidité et de réguler le pH sanguin.
Justifier l’augmentation de la néoglucogenèse rénale en cas de jeûne long (après le cours sur le rein et l’équilibre acido-basique)
Différencier glutaminase glutamine synthétase
Glutaminase: enzyme qui catalyse la rédaction de desamination non oxydative dans le foie, rein et intestin.
Glutamine synthétase : enzyme qui catalyse la réaction de condensation du GLU avec NH3 en GLN avec consommation d’un ATP
Justifier le fait que la glutamine soit l’acide aminé le plus abondant dans le plasma
Afin de neutraliser la toxicité de l’ammoniac la forme de transport plasmatique la plus abondante est la glutamine produite suite à la condensation du GLU avec NH3.
Elle représente une source d’énergie préférentielle pour les enterocytes, les cellules immunitaires et les reins.
Elle contribue au maintien de l’équilibre acido-basique car elle peut libérer du NH3 pour la ammoniogenese dans les tubules rénaux
Identifier le rôle de l’insuline et du cortisol dans la protéolyse.
Insuline => hormone anabolisante => inhibe la proteolyse
Cortisol => hormone catabolisante => augmente +++ la proteolyse
Présenter le métabolisme de la phénylalanine
Identifier les molécules synthétisées à partir de la tyrosine
Définir la phénylcétonurie
Présenter l’étiologie de la phénylcétonurie et ses conséquences biochimiques et physiologiques
Citer les signes cliniques de la phénylcétonurie
Citer le diagnostic de la phénylcétonurie
Préciser le traitement de la phénylcétonurie
Présenter brièvement la leucinose.
Représenter la structure des acides nucléiques ADN et ARN
Citer les bases azotées puriques et pyrimidiques
Citer les 3 origines des bases puriques
Présenter simplement la purinosynthèse de novo
Identifier le rôle du glucose et des acides aminés dans cette biosynthèse
Présenter le catabolisme des acides nucléiques depuis l’ADN et l’ARN jusqu’à l’acide urique
Identifier les étapes productrices d’ammoniac
Situer la xanthine oxydase et justifier l’action de l’allopurinol
Nommer le produit final du catabolisme des bases puriques
Localiser les organes excréteurs de l’acide urique et ses formes d’excrétions
Schématiser simplement le bilan de l’acide urique (entrées/sorties).
