Biochimie - Métabolisme des glucides Flashcards
Que signifie « ATP » et quel est son rôle dans la contraction du muscle cardiaque?
Adénosine triphoshate
Rôle : fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire
2 bases puriques
Adénine, guanine
3 bases pyrimidiques
Cytosine, uracile, thymine
Nombre de liaisons riches en énergie dans l’ATP
2 : (AMP~P~P)
Qu’advient-il à l’ATP lors de son utilisation dans le muscle?
Une des deux liaisons riches en énergie de l’ATP est hydrolysée (ATP + H2O → ADP + Pi)
D’où provient l’ATP?
L’ATP est fabriqué sur place (dans la cellule) à partir de l’énergie fournie par des carburants (dégradation et oxydation)
4 mécanismes de régénération de l’ATP
- Phosphorylation de l’ADP et ATP (à partir d’ADP et de créatine~phosphate)
- ADP + ADP → ATP + AMP
- À partir du catabolisme de carburants : phosphorylation du substrat (énergie libérée dans une réaction métabolique) ou phosphorylation oxydative (dans les mitochondries)
Deux fonctions de la créatine~phosphate
- Production d’ATP
2. Mise en réserve de groupements phosphate à haut potentiel énergétique
Comment la créatine kinase conduit-elle à la formation d’ATP?
La créatine kinase catalyse la réaction entre la créatine~phosphate et l’ADP : la créatine~phosphate cède sa liaison riche en énergie à l’ADP pour former l’ATP
N.B : elle permet aussi de resynthétiser la créatine~phosphate à partir de la créatine en consommant un ATP (produit un ADP)
Où se trouve la CK?
Dans tous les muscles
Principaux carburants de la cellule cardiaque (en ordre d’importance)
- Acides gras (carburant préférentiel)
- Glucose
- Lactate
- Acides aminés
Que se produit-il lors de la dégradation d’un carburant?
- Libération d’énergie utilisée pour regénérer l’ATP à partir d’ADP
- Fournir les électrons qui, combinés à l’O2 et des ions H+, généreront de l’ATP à partir d’ADP par phosphorylation oxydative
Comment sont véhiculés les carburants?
Par voie sanguine
3 voies métaboliques chargées de la dégradation du glucose dans le myocarde
- Glycolyse
- Oxydation du pyruvate en acétlyl-CoA
- Cycle de Krebs
Principal substrat de la glycolyse
Glucose
Où se produit la glycolyse?
Dans tous les tissus (cytosol de la cellule)
Principaux produits de la glycolyse
Pyruvate, formation d’ATP et perte d’électrons (qui forment en bout de ligne de l’ATP)
Principal substrat de l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
Pyruvate
Principaux produits de l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
Acétyl-CoA, CO2, perte d’électrons
Principal substrat du cycle de Krebs
Acétyl-CoA
Principaux produits du cycle de Krebs
CO2, perte d’électrons, production de GTP (équivalent à l’ATP)
Deux réactions de la glycolyse où il y a consommation d’ATP
- Hexokinase
2. Phosphofructokinase
Réaction d’hexokinase
Glucose + ATP → ADP + G-6-P (irréversible)
Réaction de phosphofructokinase
F-6-P + ATP → F-1,6-bisP + ADP (irréversible)
Rôle de l’hexokinase et du phosphofructokinase
Catalyser des réactions spécifiques à la glycolyse
Réaction de pyruvate kinase
PEP + ADP → Pyruvate + ATP (irréversible)
Pourquoi la glycolyse produit deux molécules de pyruvate à partir d’une molécule de glucose?
Une molécule de 6C produit 2 molécules de 3C
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
La glycolyse est-elle une voie anabolique ou une voie catabolique? Pourquoi?
Catabolique car elle génère des composés simples et produit de l’énergie
Coenzyme qui participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse
NAD+/NADH
Fonction du NAD+/NADH
La coenzyme transporte des électrons là où ils sont utilisables (mitochondrie)
À partir de quelle vitamine le NAD+/NADH est-elle générée?
Vitamine B3
Où a lieu la transformation du pyruvate en acétyl-CoA
Dans la mitochondrie
3 principes de la réaction de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA
- Oxydoréduction
- Décarboxylation
- Formation d’une liaison riche en énergie
Enzyme responsable de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA
PDH (pyruvate déshydrogénase)
Dans quelle partie de la cellule s’effectue l’oxydation de l’acétyl-CoA?
Principalement dans la matrice de la mitochondrie mais aussi sur la face interne de la membrane interne
Nommez la voie métabolique responsable de l’oxydation complète de l’acétyl-CoA
Cycle de Krebs
Principaux métabolites de la voie métabolique responsable de l’oxydation complète de l’acétyl-CoA (7)
Acétyl~CoA, citrate, a-cétoglutarate, succinyl~CoA, fumarate , malate et oxaloacétate
2 fonctions principales du cycle de Krebs
- Carrefour métabolique des métabolismes des glucides, des lipides et des acides aminés
- Voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2 et GTP)
Combien de molécules de CO2 sont formées dans la mitochondrie à partir d’une molécule de glucose?
6 CO2/glucose
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
Par quel terme désigne-t-on l’ensemble des structures et des processus biochimiques chargés des réoxydations du glucose en CO2?
Chaîne respiratoire
Complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire
I, II, III, IV
Site d’entrée des électrons provenant du NADH
Complexe I
Site d’entrée des électrons provenant du FADH2
Complexe II
Sous quelle forme est convertie l’énergie provenant de la réoxydation du NADH et du FADH2 dans ce processus?
Gradient électrochimique (engendré par le pompage de protons vers l’extérieur de la mitochondrie)
D’où provient l’énergie requise pour former l’ATP?
Des réactions d’oxydoréduction de la chaîne respiratoire
Sous quelle forme existe l’énergie requise pour former l’ATP?
Gradient électrochimique (gradient de protons)
Combien d’ATP sont générés lors de la réoxydation d’une molécule de NADH et de FADH2?
NADH : 3 ATP
FADH2 : 2 ATP
Principaux facteurs (rapports) qui contrôlent l’activité métabolique de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule
Rapports ATP/ADP et NADH/NAD+
Au niveau de la glycolyse, quel est l’effet d’une variation du rapport ATP/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 dont l’activité est principalement contrôlée par la variation du rapport ATP/ADP
PFK
Décrire le mécanisme de la glycolyse
- Le glucose entre dans la cellule (par transporteurs)
- Hexokinase + ATP + glucose → G-6-P + ADP
- G-6-P → F-6-P
- PFK + F-6-P + ATP → ADP + F-1,6-bisP
- F-1,6-bisP → GAP + DHAP (le GAP est consommé donc le DHAP devient GAP)
- Oxydoréduction + phosphorylation au niveau du substrat transforment 2 GAP en 2 PEP
- 2 PEP + 2 ADP (par phosphorylation au niveau du substrat possible par l’enzyme pyruvate kinase) → 2 ATP + 2 pyruvates
Décrire le mécanisme de transformation du pyruvate en acétyl-CoA
- Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie
2. Pyruvate + NAD+ + CoA-SH → H+ + CO2 + Acétyl-CoA + NADH
Effet d’une augmentation en ATP et NADH sur l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA et sur le cycle de Krebs
Inhibition du fonctionnement du cycle de Krebs et du processus d’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
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?
Le glucose est transformé en G-6-P (l’hexokinase n’est pas contrôlée par les taux d’ATP ou de NADH) et est dirigé vers le glycogène car la glycolyse est diminuée de même que le cycle de Krebs
Pourquoi une augmentation du taux de NAD+/NADH inhibe le fonctionnement du cycle de Krebs?
Augmentation du NADH = diminution du NAD+
La plupart des réactions du cycle de Krebs utilisent le NAD+ comme cofacteur et ne pourront donc pas se produire
Quelle enzyme du cycle de Krebs est inhibée par l’ATP?
Citrate synthase
Quel est l’effet d’une augmentation du rapport ATP/ADP sur l’activité de l’ATP synthase et la respiration mitochondriale?
- Diminution de l’activité de l’ATP-synthase (beaucoup d’ATP = peu d’ADP, substrat de l’ATP-synthase)
- Diminution de la chaîne respiratoire : l’ATP-synthase ne pompe plus de protons vers l’intérieur de la cellule donc l’activité des complexes I, II, III et IV diminue
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la chaîne respiratoire?
Diminution de l’activité du complexe IV qui fait intervenir l’oxygène suivie de l’arrêt de la chaîne respiratoire (empêche l’activité des complexes supérieurs)
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de l’ATP-synthase?
Diminue son activité.
La diminution de l’activité des complexes I à IV entraîne une diminution de la concentration en protons dans le cytosol donc il n’y aura pas de gradient de protons que l’ATP-synthase utilise.
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur la concentration de NADH?
Augmentation : si la chaîne ne fonctionne plus, le NADH ne peut plus être oxydé en NAD+
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur le cycle de Krebs?
Diminution puis arrêt : les quatre réactions d’oxydoréduction sont affectées par manque de transporteurs d’électrons sous forme oxydée : NAD+ et FAD
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’oxydation du pyruvate dans la mitochondrie?
Diminution puis arrêt : il n’y a plus de NAD+ disponible pour la pyruvate déshydrogénase
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur la concentration d’ATP dans le cytosol?
Diminue, car la principale source d’ATP dans le cytosol est reliée à l’activité de l’ATP synthase dans la mitochondrie (qui ne fonctionne plus)
Permet de stimuler la glycolyse
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la PFK?
Augmentée car elle est sensible au rapport ATP/ADP qui est diminué
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la glycolyse?
Augmente : pour un certain temps, cette voie métabolique devient la seule source d’ATP pour la cellule
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’efficacité catalytique des molécules de LDH?
Aucun changement, la LDH n’est pas contrôlée
Au sujet du myocarde, quelle est la conséquence de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité des molécules de LDH?
Augmentée car il y a davantage de substrat disponible
Quel est l’effet de l’ischémie sur la concentration en protons des cellules myocardiques et quelle en est la conséquence sur la cellule?
Ischémie = diminution d’apport sanguin = diminution d’oxygène dans les cellules = augmentation d’acide lactique = augmentation d’ions H+ = diminution du pH = diminution de l’activité enzymatique (ATP-ase et PFK surtout)
Pourquoi la LDH est-elle essentielle aux érythrocytes?
Les érythrocytes n’ont pas de mitochondries donc ne peuvent pas faire de respiration cellulaire. La LDH est donc essentielle pour assurer le fonctionnement continuel de la glycolyse
Au cours de quelle transformation métabolique la cellule retire le plus d’énergie?
Cycle de Krebs
2 processus métaboliques mitochondriaux généralement couplés
Chaîne respiratoire et phosphorylation oxydative (régénération de l’ADP en ATP par ATP-synthase)
Rôle d’un découpleur
Rendre la membrane perméable aux ions H+, ce qui permet de dissocier la chaîne respiratoire de l’ATP-synthase (les ions n’ont plus besoin de l’ATP-synthase pour traverser la membrane)
Effets du 2,4- dinitrophénol sur la consommation d’oxygène
Augmentation
Effets du 2,4- dinitrophénol sur la production d’ATP par l’ATP-synthase
Diminution
Effets du 2,4- dinitrophénol sur l’oxydation du FADH2 et du NADH
Augmentation
Effets du 2,4- dinitrophénol sur l’activité du cycle de Krebs
Augmentation
Conséquences de l’inhibition de la chaîne respiratoire sur la consommation d’oxygène
Diminution
Conséquences de l’inhibition de la chaîne respiratoire sur la production d’ATP par l’ATP-synthase
Diminution
Conséquences de l’inhibition de la chaîne respiratoire sur l’oxydation du FADH2 et du NADH
Diminution
Conséquences de l’inhibition de la chaîne respiratoire sur l’activité du cycle de Krebs
Diminution
Marqueur biologique de l’infarctus du myocarde
Troponine
À quoi sert le glucose sanguin dans l’organisme ?
Carburant
Quels sont les tissus qui peuvent utiliser le glucose ?
Tous les tissus
Quels sont les tissus qui dépendent essentiellement du glucose pour leur fonctionnement ?
Cerveau et érythrocytes
La pénétration du glucose dans les tissus fait appel à des transporteurs spécifiques. L’activité de ces transporteurs est-elle régulée ?
Les transporteurs présents dans la plupart des tissus ne sont pas sous contrôle hormonal mais les transporteurs des muscles et des tissus adipeux sont sous contrôle de l’insuline
De quel organe provient le glucose sanguin en période post-prandiale et à jeun ?
Le foie
Du glycogène hépatique et du glycogène musculaire, quel est celui qui participe au maintien de la glycémie ?
Glycogène hépathique seulement
Quel organe est le siège principal de la néoglucogenèse ?
Foie
À partir de quels composés le glucose est-il formé par néoglucogénèse?
Alanine, lactate, glycérol
La néoglucogenèse est énergivore. D’où provient cette énergie ?
Des acides gras
Par quels signaux l’organisme favorise la néoglucogenèse ou la glycolyse ?
La sécrétion d’insuline et de glucagon par le pancréas est régulée par la glycémie : un rapport I/G bas réduit la glycolyse et stimule la néoglucogenèse
Substrats de la glycogénogénèse
- Glucose
- Résidu de glycogène
- ATP et UTP
En quoi la glycogénogenèse hépatique et la glycogénogenèse musculaire diffèrent-elles ?
Le glycogène musculaire n’est pas utilisé pour le maintien de la glycémie comme le glycogène hépatique : il ne sert qu’aux besoins propres du muscle
Quelle hormone est nécessaire à l’entrée du glucose dans les muscles et le tissu adipeux ?
Insuline
Énumérer les conditions physiologiques nécessaires pour que s’enclenche la glycogénogenèse musculaire
- Muscle au repos
2. Rapport I/G élevé (taux d’insuline élevé)
Quel carburant est utilisé préférentiellement par le muscle lorsqu’il est au repos ou lorsqu’il est soumis à un effort léger ?
Acides gras
Voie métabolique utilisée par le muscle pour générer de l’énergie et de nombreuses molécules d’acétyl-CoA à partir d’acides gras
ß-oxydation
Pourquoi la glycolyse est-elle si peu active quand le muscle est au repos?
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
Un effort intense ne peut être maintenu normalement que pour environ 20 secondes. Cette limite est-elle due à l’épuisement des réserves de glycogène musculaire ?
Non. Elle est due à la baisse du pH dans les cellules elle-même due à l’accumulation de lactate
Pourquoi il y a-t-il une augmentation de la troponine lors de l’I.M?
La souffrance du myocarde rend plus perméable les membranes des cellules myocardiques et les troponines à l’intérieur peuvent sortir des cellules pour se retrouver dans le sang
Principaux substrats de la glycogénolyse hépathique
Glycogène et phosphate inorganique (Pi)
Molécule finale de la glycogénolyse dans 1. le foie 2. les muscles
- Glucose
2. G-6-P
Enzyme qui dégrade le glycogène dans la glycogénolyse (enzyme de phosphorylation)
Glycogène phosphorylase
La néoglycogénèse est-il un phénomène rapide?
Non, ce phénomène est déclenché par des hormones (induction enzymatique)
2 grands rôles de l’insuline
- Faire descendre la glycémie
2. Mise en réserve du glucose sous forme de glycogène
Rôle du glucagon
Déclenche la glycogénolyse : fait augmenter la glycémie
D’où proviennent les hormones insuline et glucagon
Du pancréas exocrine
Pourquoi faut-il que le muscle soit au repos pour permettre la glycogénogenèse musculaire?
Puisque le muscle n’aura pas besoin de consommer l’ATP. L’ATP inhibera donc la PFK, ce qui empêche la glycolyse. Le G-6-P est transformé en G-1-P et est transféré vers le glycogène
