Chap 2: Notions de base en métabolisme énergétique Flashcards
Définition du métabolisme
Ensemble de réactions biochimiques que subissent les nutriments une fois à l’intérieur des cellules de l’organisme.
Le métabolisme est donc un système dynamique. Expliquez ce cycle et comment les cellules tirent profits de l’énergie.
Le métabolisme est donc un cycle continuel d’élaboration et de dégradation des substances. Les cellules consomment de l’énergie pour pouvoir extraire des nutriments une plus grande quantité d’énergie. Elles utilisent ensuite cette énergie pour subvenir à leurs besoins.
Vrai ou Faux: même au repos, un organisme dépense beaucoup d’énergie
Vrai
Complétez la phrase: Les processus métaboliques sont soit …. ou ….
anaboliques (synthèse, assemblage)
cataboliques (dégradation, mise en pièces)
Définir anabolisme et donner des exemples
Ensemble des réactions de synthèse de molécules ou structures à partir de molécules plus petites
Ex: synthèse du glycogène, TAG, protéines ou ADN
Définir catabolisme et donner des exemples
Ensemble des processus de dégradation de structures complexes en substances plus simples
Ex: hydrolyse des aliments dans le tube digestif, rx de transformation de glycogène ou glucose, du TAG en acide gras et glycérol ou protéines en acides aminés
Vrai ou Faux: Dans des conditions physiologiques standard, aucun des rx biochimiques vitales ne se produirait sans un mécanisme accélérant leur vitesse de rx
Vrai
RAPPEL
Que veux dire un ΔG < 0? et un ΔG > 0?
ΔG < 0 = négatif, donc la rx est spontanée, elle dégage de l’énergie (exergonique)
ΔG > 0 - positif, la rx n’est pas spontanée, il faut un apport d’énergie pour qu’elle aille lieu (endergonique)
Vrai ou Faux: de nombreuses rx cellulaires sont favorables énergétiquement (ΔG < 0) et se déroulent spontanément
Faux, les rx cellulaires sont défavorables (ΔG > 0) et ne se déroulent PAS spontanément
Si les réactions chimiques ne peuvent avoir lieu spontanément et sans un mécanisme accélérant leur vitesse de rx, comment ont-elles lieu?
Les rx peuvent avoir lieu car les enzymes catalysent les réaction endergoniques en les couplant à des rx exergoniques. La somme des 2 rx a alors un ΔG <0 (négatif).
Quelle est la molécule universelle qui possède une forte énergie libre et qu’on utilise souvent dans les couplages réactionnels?
l’ATP
Qu’est-ce que l’ATP?
C’est la monnaie d’échange majeure de l’énergie cellulaire. Il est le carburant utilisé par toutes les cellules et pour tous les processus vitaux
Que veux dire ATP?
Adénosine triphosphate
De quoi est composée une molécule d’ATP?
- Base azotée (adénine)
2 Pentose (ribose) - 3 molécules de phosphate hautement énergétiques.
Vrai ou Faux: l’ATP est le carburant utilisé par toutes les cellules et pour tous les processus vitaux
Vrai
Que se passe-t’il en absence d’ATP?
La mort survient immédiatement
Nommez des processus vitaux carburés par l’ATP
- Maintien des pompes membranaires (24-30%)
- Synthèse des protéines/enzymes (12-25%)
- Cycles de substrats du métabolisme intermédiaire (7-8%)
- Gluconéogénèse (5-8%)
- Contraction musculaire (5-6%)
- Synthèse des acides nucléiques (5%)
Qu’est-ce que le cycle ATP↔ ADP?
Un mode fondamental de transfert immédiat d’énergie libre des systèmes biologiques
Où se trouve l’énergie utile dans une molécule d’ATP?
Dans les liaisons phosphoesters dont l’hydrolyse de chacune a un ΔG relativement très négatif
L’ATP a ΔG intermédiaire parmi les molécules phosphorylées. Qu’est-ce que cela lui permet?
Ça permet à l’ATP d’agir efficacement comme transporteur d’énergie
Quel est le ΔG de la transformation de l’ATP en ADP + Pi
-30,5 kJ/mol
Vrai ou Faux: l’ATP peut phosphoryler les composés de plus faibles ΔG°, alors que l’ADP peut spontanément être phosphorylée en ATP par les composés dont le ΔG°’ est supérieur
Vrai
Qu’est-ce que la phosphorylation au niveau du substrat de l’ATP?
l’ADP peut spontanément être phosphorylée
en ATP par les composés dont le ΔG°’ est supérieur, Ça constitue une des voies de synthèse d’ATP
Complétez la phrase: Grâce à son potentiel énergétique intermédiaire, l’ATP est essentiel pour le couplage…
Des réactions anaboliques qui sont dépendantes des
réactions d’oxydation des substrats énergétiques apportés par l’alimentation.
Vrai ou Faux: les stocks d’ATP intracellulaires sont très importants
Faux, ils ne le sont PAS
Pour remédier aux faibles stockes d’ATP intracellulaires, que se passe-t’il avec l’ATP?
La molécule est alors soumise à un renouvellement intense, ce qui nécessite qu’elle soit produite de manière permanente, rapide et importante.
Définir métabolisme énergétique
Processus de transformation des substrats énergétiques alimentaires et de réserve corporels qui permet d’obtenir l’énergie nécessaire à l’accomplissement des fonctions de toutes cellules vivantes de l’organisme
Chez les eucaryotes, l’optimisation d’énergie produite par substrat
énergétique dépends de quoi&
De la présence ou de l’absence d’oxygène. Donc métabolisme aérobie ou anaérobie
Durant les rx d’oxydation, les cellules utilisent la molécule d’oxygène pourquoi?
comme accepteur final d’électrons afin de produire le plus d’ATP possible au sein de la mitochondrie (donc la respiration cellulaire)
Combien d’ATP la dégradation complète du glucose, de l’acétoacétate et du palmitate devraient, respectivement, fournir?
glucose = 30/32 ATP
acétoacétate = 20 ATP
palmitate = 106 ATP
Quelles sont les 3 étapes dans le transfert d’énergie des substrats énergétiques à l’ADP pour former l’ATP?
- Oxydation des AA, AG et glucose en acétyl-CoA
- Oxydation de l’acétyl-CoA via le cycle de Krebs avec transfert d’énergie au NAD+ et FAD pour former le NADH+H+ et le FADH2.
c. Oxydation du NADH+H+ et FADH2 pour former l’ATP
(nécessite oxygène → formation de H2O).
Dans l’oxydation en acétyl-CoA que doivent faire les nutriments pour fournir de l’acétyl-CoA?
Les nutriments (Glc, AG, et
AA) doivent tout d’abord
subir des transformations
jusqu’à la formation de Co2, De NAdh+ H+ et d’acétyl-Coa dans la mitochondrie
Donnez un exemple d’oxydation en acétyl-CoA
Le glucose (6C) dans le cytoplasme est transformé en 2 molécules de pyruvate
(3C)
Quel est le synonyme de cycle de Krebs?
Cycle de l’acide citrique
En quoi consiste l’étape d’oxydation de l’acétyl-CoA via le cycle de Krebs?
Élimination de l’acétyl-CoA
sous forme de 2 CO2 qui s’accompagne du transfert
de protons H+ au NAD+ et
FAD pour former le NADH+H+ et le FADH2
Que nécessite l’étape de l’oxydation de NADH+H+ et de FADH2 pour former
l’ATP?
Un ensemble de protéines
localisé dans la membrane des crêtes mitochondriales. Donc la chaîne respiratoire/chaîne de transfert d’électrons
Définition de la phosphorylation oxydative en parlant des voies métaboliques
voie métabolique mitochondriale qui
utilise l’énergie libérée par le catabolisme des nutriments dans un ensemble des réactions d’oxydoréduction qui aboutissent à une
consommation d’oxygène et à une réaction de phosphorylation de l’ADP
pour former de l’ATP
Définition de la phosphorylation oxydative en utilisant le NADH+ et FADH2
Processus par lequel l’énergie du NADH+H+ et du FADH2 est transférée à l’ADP
pour former l’ATP.
Combien de kg d’ATP notre corps a besoin par jour pour bien fonctionner?
40 à 60 kg
Où ont lieu la b-oxydation (acides gras) et la cétolyse (corps cétoniques)?
Dans la mitochondrie et la présence d’oxygène y est obligatoire pour produire de l’ATP
Est-ce que la voie de la glycolyse peut se produire en absence d’oxygène ?
Oui!
Es-ce que la production d’énergie par la voie de la glycolyse dans le cytosol serait suffisante pour entretenir les besoins énergétiques de la cellule?
Non car elle ne produite que 2 ATP/glucose.
Quelle voie métabolique mitochondriale est responsable de produire l’essentiel de l’énergie cellulaire?
Phosphorylation oxydative
Par quel système est assuré la phosphorylation oxydative?
le système OXPHOS
OXidative PHOSphorylation
Définir le système OXPHOS
Ensemble des cinq complexes multienzymatiques (4 oxydoréducyases et l’ATP synthase) encrés dans la membrane interne des mitochondries
Quel est le rôle des complexes I, II, III et IV dans la phosphorylation oxydative?
Ils jouent un rôle de pompes à protons, donc de créer le gradient de protons
D’où vient l’énergie qui alimente la pompe à protons?
Elle est libérée par l’oxydation des molécules de nutriments
À quoi sert le passage des ions H+ vers la matrice par l’ATP synthétase?
À lier les groupements phosphate à l’ATP
Définir mitochondrie
Principal organite producteur d’énergie chez les organismes pluricellulaires
Grâce à quoi se fait la dégradation des nutriments lors de la respiration cellulaire?
À des rx d’oxydoréduction (les électrons passent d’un réactif à un autre)
Définir les termes oxydation et réduction
Oxydation : perte d’électrons ou d’hydrogènes
Réduction: gain d’électrons ou d’hydrogènes
De manière générale dans les rx d’oxydoréduction que se passe-t’il?
la substance oxydée perd des
électrons, alors que la substance qui les attire (plus
fortement) gagne des électrons (ou des hydrogènes)
Pourquoi peut-on affirmer que lors des réactions d’oxydoréduction les e- qui sont gagnés ou perdus sont toujours associés à des protons H+ (H+ + e-)?
Parce que les électrons n’existent pas à l’état libre en solution et que les protons H+ non plus Ils sont toujours liés au nuage électronique d’une autre molécule
Comment se produit l’oxydation des nutriments au cours du métabolisme énergétique?
par la perte successive de paires de H+ (et aussi de
paires d’e-) en provenance des molécules de substrat jusqu’à ce qu’il ne reste que du CO2
Quel est l’accepteur final d’électrons dans la chaîne d’électrons?
L’O2 et à la toute fin de la chaîne respiratoire, il se combine avec les atomes H+ pour former de H2O
C’est quoi une réaction redox?
Ce sont les réactions couplées d’oxydation et de réduction, car chaque fois qu’une substance est oxydée, une autre est réduite
Dans l’équation :
A → A2+ + 2e-
A a subit une oxydation ou une réduction?
un oxydation (car perte d’électrons)
Dans l’équation:
2e- + B2+ → B
B2+ a subit une oxydation ou une réduction?
B2+ a subit une réduction
Dans la rx redox:
A + B2+ → A2+ + B
Qu’a subit A et qu’a subit B2+?
A a été oxydé par B2+ ou B2+ a été réduit par A
La substance oxydée perd ou gagne de l’énergie? et la substance réduite?
substance oxydée = en perd
substance réduite = en gagne lorsque les électrons, qui sont chargés d’énergie, passent de la première à la seconde.
Expliquer comment, en gros,on passe des nutriments oxydés à la formation d’ATP
lorsque les nutriments sont
oxydés, leur énergie est transmise successivement à une «chaîne» d’autres
molécules et finit par aboutir à l’ADP, permettant ainsi la formation de molécules
d’ATP riches en énergie.
Vrai ou Faux: les réactions d’oxydoréduction sont catalysées par des enzymes.
Vrai comme toutes les autres rx chimique de l’organisme
Quelles famille d’enzymes transfert l’hydrogène d’une molécule à l’autre?
les déshydrogénases
Que nécessitent les déshydrogénases pour fonctionner?
La présence d’une coenzyme,
habituellement dérivée d’une vitamine du groupe B
Nommez deux coenzymes et leurs dérivés de plusieurs déshydrogénases importantes dans les voies oxydatives
- nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+), dérivé de la vitamine B3
- flavine adénine dinucléotide (FAD), dérivée de la vitamine B2
Le NAD+ est la forme oxydée de quoi?
Du NADH+H+
Donc le NADH+ H+ est la forme réduit du NAD+
Vrai ou Faux: dans les processus métaboliques, le NAD+ est impliqué dans de nombreuses rx d’oxydoréduction.
Vrai, c’est un accepteur d’électron donc un agent oxydant
Quelle est la forme réduite du FAD?
FADH2
Définir FADH2
Molécule de transport d’électrons nécessaires à la phosphorylation oxydative de l’ADP
Quelles sont les 2 sources primaires de FADH2?
Le cycle de Krebs et la b-oxydation des acides gras
Dans le cycle de Krebs, le FAD sert à quoi?
c’est une coenzyme de la succinate-fumarate déshydrogénase qui oxyde le succinate en fumarate
Dans les rx redox, les coenzymes agissent comme quoi?
Des accepteurs de H+ (ou d’électrons), c’est-à-dire qu’elles sont réduites chaque fois qu’un substrat est oxydé.
Donnez un exemple de réaction couplée d’oxydoréduction impliquant la coenzyme FAD
Oxydation du succinate (ou acide succinique) en fumarate (ou acide
fumarique) et réduction simultanée de la FAD en FADH2 par la succinatefumarate
déshydrogénase dans le cycle de Krebs
COOH-CH2-CH2-COOH + FAD → COOH-CH=CH-COOH + FADH2
Le succinate a été oxydé par le FAD en fumarate…perte de 2 e-
Le FAD a été réduit par le succinate en FADH2 …gain de 2 e-
De quoi est dérivé le Coenzyme A (CoA) ?
De la vitamine B5
le Coenzyme A est nécessaire à quoi dans les voies métaboliques?
Au transfert de groupements acyle intervenant dans de très nombreuses voies du métabolisme (cycle de Krebs, bêta-oxydation)
Quelle est la partie réactive du Coenzyme A ?
La fonction thiol libre (-SH), donc on symbolise souvent le CoA part HS-CoA
La réaction d’oxydation du
pyruvate par la PDH forme quoi?
L’acétyl-CoA avec une liaison
acylthioester riche en
énergie
Complétez la phrase: Pour s’adapter aux changement métaboliques les organismes doivent être capables de …
moduler l’activité enzymatique cellulaire
Par quoi l’activité catalytique des enzymes peut être modifiée?
- Régulation/dégradation au niveau de l’expression
- Altération structurales et conformationnelles
Dans les voies métaboliques le taux de catalyse des enzymes peut être diminué ou augmenté par quoi?
- Une régulation allostérique
et/ou
2 Un cycle de phosphorylation/déphosphorylation (étant induit par une molécule de signalisaiton externe comme une hormone, facteur de croissance ou cytokine)
Les enzymes des voies métaboliques étant allostériques ont deux sites spécialisés. Quels sont-ils?
- Site catalytique (tjrs présent même si pas une enzyme allostérique)
- Site allostérique lié par un effecteur (propre aux enzyme allostériques)
Que se passe-t’il lorsqu’un effecteur activateur se fixe au site allostérique?
L’enzyme prend sa forme active, alors qu’un effecteur INHIBITEUR inactive une enzyme
Vrai ou Faux: Dans les voies métaboliques, un métabolite de la voie réactionnelle peut agir comme effecteur
Vrai
Comment se fixe un métabolite de la voie réactionnelle à une enzyme ?
De façon non-covalente ce qui va permettre de moduler l’activité catalytique de l’enzyme
Vrai ou Faux: dans les voies métaboliques où un métabolite de la voie réactionnelle agit comme un effecteur, un des produits de la voie est un activateur ou un inhibiteur non-spécifique à un des enzymes de la chaîne
Faux, le produit est spécifique à un des enzymes de la chaîne
Par quoi de nombreux enzymes métaboliques sont mis en position «active» ou
«non-active»?
Une phosphorylation ou une déphosphorylation
Quels sont les enzymes responsables de la phosphorylation et de la déphosphorylation?
phosphorylation = protéines kinases
déphosphorylation = protéines phosphatases
Par quoi sont régulées les kinases et phosphatases?
- Par des signaux extérieurs, comme les hormones, les cytokines et autres facteurs de croissance
- Par les variations de calcium intracellulaire
Quelles sont les deux hormones antagonistes qui jouent un rôle essentiel pour maintenir la glycémie proche de 1 g/L?
l’insuline et le glucagon
Qui libère l’insuline et le glucagon dans le sang?
Les cellules endocrines du pancréas
Le glucagon est une hormone reconnue par des récepteurs membranaires spécifiques. Qu’est-ce que le récepteur du glucagon active?
Une protéine kinase dépendante de l’AMP cyclique, la PKA .
L’insuline est une hormone reconnue par des récepteurs membranaires spécifiques. Qu’est-ce que le récepteur de l’insuline active?
Une protéine phosphatase, la PP1
La régulation de l’insuline et le glucagon est un exemple de régulation allostérique ou de cycles de phosphorylation/déphosphorylation?
Cycles de phosphorylation/déphosphorylation
