CHAPITRE 2 : MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE Flashcards
- «Le métabolisme», définition: «Ensemble de réactions … que subissent les … une fois à l’intérieur des cellules de l’organisme».
- Un cycle continuel d’élaboration et de dégradation des substances!
- Les cellules consomment de l’… pour pouvoir extraire des nutriments une plus grande quantité d’énergie et ils utilisent cette énergie pour subvenir à leurs besoins!
Même au repos, un organisme dépense beaucoup d’énergie.
⭐️Rappel: MB = «l’énergie minimale nécessaire pour assurer les fonctions vitales de l’organisme» Ainsi, le MB d’un homme moyen, âgé de 40 ans, pesant 65 kg et mesurant 165 cm serait approximativement de 1440 kcal/jour.
- «Le métabolisme», définition: «Ensemble de réactions biochimiques que subissent les nutriments une fois à l’intérieur des cellules de l’organisme».
- 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 Et utilisent cette énergie pour subvenir à leurs besoins!
Même au repos, un organisme dépense beaucoup d’énergie.
Rappel: MB = «l’énergie minimale nécessaire pour assurer les fonctions vitales de l’organisme» Ainsi, le MB d’un homme moyen, âgé de 40 ans, pesant 65 kg et mesurant 165 cm serait approximativement de 1440 kcal/jour.
Les processus métaboliques sont soit «…» (synthèse, assemblage), soit «…» (dégradation, mise en pièces).
Les processus métaboliques sont soit «anaboliques» (synthèse, assemblage), soit «cataboliques» (dégradation, mise en pièces).
L’anabolisme = «Ensemble des réactions de … de grosses molécules ou structures à partir de molécules plus …».
Exemples: La synthèse du glycogène, du tryacylglycérol (TAG), des protéines ou de l’ADN
L’anabolisme = «Ensemble des réactions de synthèse de grosses molécules ou structures à partir de molécules plus petites».
Exemples: La synthèse du glycogène, du tryacylglycérol (TAG), des protéines ou de l’ADN
Le catabolisme = «Ensemble des processus de … de structures … en substances plus …».
Exemples:
* L’hydrolyse des aliments dans le tube digestif.
* Les réactions de transformation de glycogène en glucose, du TAG en acide gras et glycérol ou des protéines en acides aminés.
Le catabolisme = «Ensemble des processus de dégradation de structures complexes en substances plus simples».
Exemples:
* L’hydrolyse des aliments dans le tube digestif.
* Les réactions de transformation de glycogène en glucose, du TAG en acide gras et glycérol ou des protéines en acides aminés.
ENZYME, ATP ET COUPLAGE ÉNERGÉTIQUE
- En réalité, dans des conditions physiologiques standard, aucune des Rx biochimiques vitales ne se produirait sans un mécanisme accélérant leur vitesse de Rx.
- D’autre part, de nombreuses Rx cellulaires sont défavorables énergétiquement (ΔG > 0) et ne se dérouleront pas spontanément.
Cependant, ces réactions peuvent avoir lieu car les enzymes catalysent les réactions … en les couplant à des réactions …
- La somme des deux réactions ayant alors un ΔG > ou < 0.
- La molécule universelle qui possède cette forte énergie libre est l’…
Cependant, ces réactions peuvent avoir lieu car les enzymes catalysent les réactions endergoniques en les couplant à des réactions exergoniques.
- La somme des deux réactions ayant alors un ΔG < 0 (négatif).
- La molécule universelle qui possède cette forte énergie libre est l’ATP
ADÉNOSINE TRIPHOSPHATE = ATP
- L’ATP constitue la monnaie d’échange majeure de l’énergie cellulaire!
- L’ATP est composée d’une …, l’…, d’un …, le …, et de trois molécules de … hautement …
- L’ATP constitue la monnaie d’échange majeure de l’énergie cellulaire!
- L’ATP est composée d’une base azotée, l’adénine, d’un pentose, le ribose, et de trois molécules de phosphate hautement énergétiques.
FONCTION DE L’ATP
- L’ATP est le carburant utilisé par toutes les … et pour tous les processus vitaux.
- En absence d’ATP, la mort survient immédiatement! ☠️
Ces processus vitaux incluent:
* Le maintien des … (24-30%),
* la synthèse des … (12-25%),
* les cycles de … du métabolisme intermédiaire (~7-8%),
* la … (~5-8%),
* la contraction … (~5-6%) et
* la synthèse des … (~5%).
- L’ATP est le carburant utilisé par toutes les cellules et pour tous les processus vitaux.
- En absence d’ATP, la mort survient immédiatement!
Ces processus vitaux incluent:
Le maintien des pompes membranaires (24-30%),
la synthèse des protéines/enzymes et hormones (12-25%),
les cycles de substrats du métabolisme intermédiaire (~7-8%),
la gluconéogenèse (~5-8%),
la contraction musculaire (~5-6%) et
la synthèse des acides nucléiques (~5%).
ATP ET COUPLAGE ÉNERGÉTIQUE
* Le cycle ATP ↔ ADP = mode fondamental de transfert … d’énergie libre des systèmes biologiques.
- L’énergie utile dans une molécule d’ATP = liaisons … dont l’hydrolyse de chaque a un ΔG relativement très …
- Le cycle ATP ↔ ADP = mode fondamental de transfert immédiat d’énergie libre des systèmes biologiques.
- L’énergie utile dans une molécule d’ATP = liaisons phosphoesters dont l’hydrolyse de chaque a un ΔG relativement très négatif
- L’ATP a ΔG intermédiaire parmi les molécules phosphorylées, ce qui lui permet d’agir efficacement comme ….
- Ce concept peut être illustré à l’aide du tableau suivant démontrant la variation d’énergie libre standard (ΔG°’) lors de l’hydrolyse des composés phosphorylés.
- L’ATP a ΔG intermédiaire parmi les molécules phosphorylées, ce qui lui permet d’agir efficacement comme transporteur d’énergie.
- Ce concept peut être illustré à l’aide du tableau suivant démontrant la variation d’énergie libre standard (ΔG°’) lors de l’hydrolyse des composés phosphorylés.
POTENTIEL ÉNERGÉTIQUE DE L’ATP
* Ainsi, l’ATP peut … les composés de plus faibles ΔG° (… de l’ATP) alors que l’… peut spontanément être phosphorylée en ATP par les composés dont le ΔG°’ est ….
- Ce dernier processus, appelé …, constitue l’une des voies de synthèse d’ATP.
- Ainsi, l’ATP peut phosphoryler les composés de plus faibles ΔG° (hydrolyse de l’ATP) alors que l’ADP peut spontanément être phosphorylée en ATP par les composés dont le ΔG°’ est supérieur.
- Ce dernier processus, appelé phosphorylation au niveau du substrat, constitue l’une des voies de synthèse d’ATP.
POTENTIEL ÉNERGÉTIQUE DE L’ATP
Ainsi, grâce à son potentiel énergétique intermédiaire, l’ATP est essentiel pour le couplage des réactions … qui sont dépendantes des réactions d’… des substrats énergétiques apportés par l’….
Ainsi, 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.
LE MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE
Définition: «processus de … des substrats … … et de … … qui permet d’obtenir l’énergie nécessaire à l’accomplissement des fonctions de toutes les cellules vivantes de notre organisme».
Définition: «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 les cellules vivantes de notre organisme».
MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE
- Chez les eucaryotes, l’optimisation d’énergie produite par substrat énergétique dépends de la … (= métabolisme aérobie) ou l’… (= métabolisme anaérobie) d’oxygène.
- Nos cellules utilisent la molécule d’oxygène durant les réactions d’… comme … final d’électrons afin de produire le plus d’… possible au sein de la mitochondrie (= respiration cellulaire).
- Nous verrons qu’en aérobie, la dégradation complète du glucose devrait fournir de 30 à 32 molécules d’ATP (en théorie), l’acétoacétate (ou hydroxybutyrate) en fournirait 20 ATP, alors que le palmitate en fournirait 106 ATP.
- Chez les eucaryotes, l’optimisation d’énergie produite par substrat énergétique dépends de la présence (= métabolisme aérobie) ou l’absence (= métabolisme anaérobie) d’oxygène.
- Nos cellules utilisent la molécule d’oxygène durant les réactions d’oxydation comme accepteur final d’électrons afin de produire le plus d’ATP possible au sein de la mitochondrie (= respiration cellulaire).
- Nous verrons qu’en aérobie, la dégradation complète du glucose devrait fournir de 30 à 32 molécules d’ATP (en théorie), l’acétoacétate (ou hydroxybutyrate) en fournirait 20 ATP, alors que le palmitate en fournirait 106 ATP.
ÉTAPES DU MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE
- On distingue 3 étapes dans le transfert d’énergie des substrats énergétiques à l’ADP pour former l’ATP:
a. Oxydation des …, … et … en …
b. Oxydation de l’… via le … avec transfert d’énergie au … et … pour former le NADH+H+ et le FADH2.
c. Oxydation du NADH+H+ et FADH2 pour former l’… (nécessite oxygène -> formation de ? ).
- On distingue 3 étapes dans le transfert d’énergie des substrats énergétiques à l’ADP pour former l’ATP:
a. Oxydation des AA, AG et glucose en acétyl-CoA
b. 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).
a : OXYDATION EN ACÉTYL-COA
* Les nutriments Glc, AG, et AA doivent tout d’abord subir des transformations pour fournir de l’…
Par exemple, le glucose (6C) dans le cytoplasme est transformé en 2 molécules de pyruvate (3C)
- Jusqu’a la formation de …, de … et d’… (2C) dans la mitochondrie.
⭐️SIMPLEMENT SE RAPPELER QUE DANS LE CYCLE DE KREBS, ON FAIT DU CO2 ET L’ACÉTYL-COA A 2C.
- Les nutriments (Glc, AG, et AA) doivent tout d’abord subir des transformations pour fournir de l’acétyl-CoA
Par exemple, le glucose (6C) dans le cytoplasme est transformé en 2 molécules de pyruvate (3C)…
- Jusqu’a la formation de CO2, de NADH+H+ et d’acétyl-CoA (2C) dans la mitochondrie.
SIMPLEMENT SE RAPPELER QUE DANS LE CYCLE DE KREBS, ON FAIT DU CO2 ET L’ACÉTYL-COA A 2C.
b. OXYDATION DE L’ACÉTYL-COA VIA LE CYCLE DE KREBS
* Le cycle de Krebs est aussi appelé cycle de l’acide citrique.
* Élimination de l’… sous forme de ? …
* S’accompagne du transfert de protons … au … et … pour former le NADH+H+ et le FADH2.
- Le cycle de Krebs est aussi appelé cycle de l’acide citrique.
- Élimination de l’acétyl-CoA sous forme de 2 CO2
- S’accompagne du transfert de protons H+ au NAD+ et FAD pour former le NADH+H+ et le FADH2.
c. OXYDATION DE NADH+H+ ET FADH2 POUR FORMER L’ATP
* Cette étape nécessite un ensemble de … localisé dans la membrane des … …
* C’est la chaîne respiratoire ou de transfert d’électrons
* La phosphorylation oxydative = processus par lequel l’énergie du NADH+H+ et du FADH2 est transférée à l’ADP pour former l’…
- Cette étape nécessite un ensemble de protéines localisé dans la membrane des crêtes mitochondriales
- C’est la chaîne respiratoire ou de transfert d’électrons…
- La phosphorylation oxydative = processus par lequel l’énergie du NADH+H+ et du FADH2 est transférée à l’ADP pour former l’ATP.
RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION
* La dégradation des nutriments lors de la respiration cellulaire se fait grâce à des réactions d’oxydoréduction : Les … passent d’un réactif à un autre.
- «Oxydation» = «… d’électrons (ou d’hydrogènes)».
- «Réduction» = «… d’électrons (ou d’hydrogènes)».
- De façon plus générale, la substance oxydée … des électrons, alors que la substance qui les attire (plus fortement) … des électrons (ou des hydrogènes)».
- Mais pourquoi considérer lors des réactions d’oxydoréduction qu’une molécule ou proton d’hydrogène = un électron ?
RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION
* La dégradation des nutriments lors de la respiration cellulaire se fait grâce à des réactions d’oxydoréduction : Les électrons passent d’un réactif à un autre.
- «Oxydation» = «perte d’électrons (ou d’hydrogènes)».
- «Réduction» = «gain d’électrons (ou d’hydrogènes)».
- De façon plus générale, la substance oxydée perd des électrons, alors que la substance qui les attire (plus fortement) gagne des électrons (ou des hydrogènes)».
- Mais pourquoi considérer lors des réactions d’oxydoréduction qu’une molécule ou proton d’hydrogène = un électron ?
RÉACTION D’OXYDORÉDUCTION
À retenir:
* Les électrons ( e- ) n’existent pas à l’état … en ….
* Les protons H+ non plus: ils sont toujours liés au … d’une autre molécule.
DONC, lors des réactions d’oxydoréduction les e- qui sont gagnés ou perdus sont … associés à des protons H+ (H+ + e-)
À retenir:
Les électrons ( e- ) n’existent pas à l’état libre en solution.
Les protons H+ non plus: ils sont toujours liés au nuage électronique d’une autre molécule.
DONC, lors des réactions d’oxydoréduction les e- qui sont gagnés ou perdus sont toujours associés à des protons H+ (H+ + e-)
RÉACTION D’OXYDORÉDUCTION
* Au cours du métabolisme énergétique en aérobie, l’oxydation des nutriments se fait par la … successive de … de … (et aussi de paires d’…) en provenance des molécules de … jusqu’à ce qu’il ne reste que du …
- L’… est l’accepteur final d’électrons; à la toute fin du processus, il se combine avec les atomes … pour former du …
- Ainsi, au cours du métabolisme énergétique en aérobie, l’oxydation des nutriments se fait 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.
- L’O2 est l’accepteur final d’électrons; à la toute fin du processus, il se combine avec les atomes H+ pour former du H2O.
RÉACTIONS “REDOX”
* Donc, chaque fois qu’une substance est oxydée, une autre est réduite.
* Les réactions d’oxydation et de réduction sont donc …, et on parle à juste titre de réactions d’oxydoréduction, ou réactions redox.
- Donc, chaque fois qu’une substance est oxydée, une autre est réduite.
- Les réactions d’oxydation et de réduction sont donc couplées, et on parle à juste titre de réactions d’oxydoréduction, ou réactions redox.
OXYDORÉDUCTION ET TRANSFERT D’ÉNERGIE
* Il importe avant tout de comprendre que la substance «oxydée» … de l’énergie et que celle qui est «réduite» en … lorsque les électrons, qui sont chargés d’…, passent de la première à la seconde.
- Par conséquent, lorsque les nutriments sont …, leur énergie est transmise successivement à une «chaîne» d’autres molécules et finit par aboutir à l’… et au …, permettant ainsi la formation de molécules d’… riches en …
- Il importe avant tout de comprendre que la substance «oxydée» perd de l’énergie et que celle qui est «réduite» en gagne lorsque les électrons, qui sont chargés d’énergie, passent de la première à la seconde.
- Par conséquent, lorsque les nutriments sont oxydés, leur énergie est transmise successivement à une «chaîne» d’autres molécules et finit par aboutir à l’ADP et au phosphate, permettant ainsi la formation de molécules d’ATP riches en énergie.
COENZYME ET RÉACTION “REDOX”
* Dans les réactions redox, les …, et non pas les enzymes, agissent comme des accepteurs de H+ (ou d’électrons), c’est-à-dire qu’elles sont réduites chaque fois qu’un substrat est …
- Voici un exemple de réaction couplée d’oxydoréduction impliquant la coenzyme FAD:
- Oxydation du … (ou acide succinique) en … (ou acide fumarique) et réduction simultanée de la … en … par la … dans le cycle de Krebs
- Dans les réactions redox, les coenzymes, et non pas les enzymes, agissent comme des accepteurs de H+ (ou d’électrons), c’est-à-dire qu’elles sont réduites chaque fois qu’un substrat est oxydé.
- Voici 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 succinate-fumarate déshydrogénase dans le cycle de Krebs
LES ENZYMES DES VOIES MÉTABOLIQUES SONT ALLOSTÉRIQUES
* Elles possèdent, en plus de leur site catalytique, un site appelé site allostérique lié par un …
* Lorsqu’un effecteur … se fixe au site allostérique, l’enzyme prend sa forme active.
* Un effecteur … a pour effet d’inactiver l’enzyme.
- Elles possèdent, en plus de leur site catalytique, un site appelé site allostérique
lié par un effecteur. - Lorsqu’un effecteur activateur se fixe au site allostérique, l’enzyme prend sa forme active.
- Un effecteur inhibiteur a pour effet d’inactiver l’enzyme.
RÉGULATION DES HORMONES
* Deux hormones antagonistes, l’… et le …, jouent un rôle essentiel pour maintenir la glycémie proche de 1 g/L.
- Libérées dans le sang par les cellules endocrines du …
- Reconnues par des récepteurs membranaires spécifiques.
- Le récepteur du … active une protéine … dépendante de l’…, la … .
- Le récepteur de l’insuline active une protéine phosphatase, la …
- Deux hormones antagonistes, l’insuline et le glucagon, jouent un rôle essentiel pour maintenir la glycémie proche de 1 g/L.
- Libérées dans le sang par les cellules endocrines du pancréas.
- Reconnues par des récepteurs membranaires spécifiques.
- Le récepteur du glucagon active une protéine kinase dépendante de l’AMP cyclique, la PKA .
- Le récepteur de l’insuline active une protéine phosphatase, la PP1.
