Chapitre 2: synthèse des glucides Flashcards
Qu’est-ce que l’ATP et quelle est sa fonction dans la contraction du muscle cardiaque?
Adénosine triphosphate
Fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire
l’ATP est la forme d’énergie qui est utilisée le plus fréquemment par les cellules de l’organisme
Qu’advient-il de l’ATP au cours de son utilisation dans le muscle?
Une de ses deux liaisons riches en énergie est hydrolysée pour fournir de l’énergie
ATP + H2O = ADP + Pi
Une liaison riche en énergie: sa rupture dégage beaucoup d’énergie libre qui peut être utilisée pour accomplir une tache spécifique si les enzymes/ structures appropriées sont présentes
ATP = AMP + P + P
La contraction d’un muscle demande beaucoup d’ATP. D’où provient tout cet ATP?
- dans les aliments: très peu d’ATP: le peu qu’il y a est dégradé dans l’aliment, dans l’intestin et l’épithélium intestinal
- L’atp ne se retrouve qu’à l’intérieur des cellules, il ne peut pas franchir les membranes cellulaires
- chaque cellule fabrique ses propres molécules d’ATP, il n’existe pas de réserve d’ATP, ni transportable
- un effort peut être tenu par “des réserves” pendant quelques secondes max
- les cellules fabriquent leur propre ATP à partir de la dégradation et oxydation de carburants
- l’énergie se stock et se transfère par ces carburants. ils sont des réserves et peuvent être transféré aux cellules n’en ayant pas - atp
En ce qui concerne les cellules musculaires, nommez les mécanismes de régénération de l’ATP
- regénération par phosphorylation de l’ADP en ATP à partir d’ADP et de la créatine-phosphate, qui possède un groupement phosphate à haut potentiel E
- Régénération par phosphorylation de l’ADP en ATP uniquement à partir d’ADP au cours d’une réaction qui forme aussi de l’AMP, une molécule capable d’activer la glycolyse
ADP+ ADP = ATP + AMP - Phosphorylation de l’adp en atp par le biais de la phosphorylation au niveau du substrat : ces substrats sont des métabolites énergétiques qu’on ne peut mettre en réserve mais dont l’énergie peut être facilement transférée à l’adp pour former de l’ATP. Ces métabolites sont formés par les voies métaboliques utilisées pour le catabolisme de carburants : le glucose ou le glycogène, les acides gras
- Régénération de l’adp en atp par la phosphorylation oxydative à partir de l’énergie générée lorsque les électrons soustraits de métabolites de la glycolyse et du cycle de Krebs réagissent avec l’oxygène. Cette énergie sert à combiner l’adp directement au phosphate pour former de l’ATP
Décrivez les deux fonctions de la créatine kinase dans la cellule musculaire?
En gros, elle utilise ou reconstitue les réserves de créatine phosphate
- production d’ATP
la ck catalyse une réaction physiologiquement réversible. quand la muscle a épuisé ses maigres réserves d’ATP, il se fie sur certaines réactions biochimiques pour les reconstituer. une de ces réactions est catalysée par la ck qui utilise la liaison riche en énergie présente dans la molécule de la créatine phosphate pour reformer la liaison riche en énergie de l’ATP consommé lors de la contraction musculaire - Mise en réserve de groupements phosphate à haut potentiel énergétique
au repos, quand l’ATP a été régénéré à partir de l’ADP par les mécanismes biochimiques appropriés, il y a assez d’ATP par en mettre un peu en réserve sous la forme de créatine-phosphate. CK fait cette réaction
Cette réaction a lieu dans la mitochondrie où la concentration en ATP lui est favorable
Nommez par ordre d’importance les principaux carburants que le muscle cardiaque peut retrouver dans le sang
- les acides gras (70-80%)
- le glucose (10-15%)
- le lactate (10-15%)
- des acides aminés mais de façon moins importante
l’oxydation du lactate n’est réalisable d’une façon importante et utile que DANS LE COEUR ET LE FOIE. les muscles squelettiques n’utilisent pas vrm cette source
où se trouve le lactate dans l’alimentation ?
très peu retrouvé dans l’alimentation, plus de sources endogènes
produit par les globules rouges à partir du glucose, ou par les muscles soumis à un effort intense. il est alors formé par du glycogène musculaire
de où proviennent les acides aminés dans l’alimentation?
protéolyse des protéines du lait, majorité des aa sont captés par le foie et les muscles squelettiques afin de synthétisé des protéines et d’autres dérivés azotés ou source d’énergie. peu pour le coeur qui aime les aa
Distinguer un carburant d’une molécule comme l’ATP
- Les carburants sont souvent véhiculés d’un tissus à un autre par voie sanguine
- Carburant (complexe) fournit de l’énergie lors de sa dégradation qui peut être utilisée pour former de l’ATP à partir de l’adp
- lors de sa dégradation, il va fournir des électrons, qui eux pourront se combiner à de l’oxygène et des H+ pour former de l’énergie utilisable pour former de l’ATP (phosphorylation oxydative)
Quelles sont les 3 voies que doit emprunter le glucose afin d’être totalement oxydé en CO2?
- glycolyse
- oxydation du pyruvate en acétyl-coa
- le cycle de Krebs
Quels sont les principaux substrats de la glycolyse?
glucose; pyruvate; formation d’atp et perte d’électrons qui forment en bout de ligne de l’ATP
Quels sont les principaux substrats de l’oxydation du pyruvate?
pyruvate; acetyl-coa; perte de CO2 et d’électrons (NADH)
Quels sont les principaux substrats du cycle de Krebs?
acétyl-coa; co2; perte d’électrons (fadh2 et nadh) et formation de GTP (équivalent de l’ATP)
où se produit la glycolyse dans la cellule?
cytosol, mais la majorité des voies cataboliques se produisent dans la mitochondrie (plus pratique car les électrons sont utilisés sur place dans la chaine respiratoire)
Nommez 2 réactions de la glycolyse qui consomment de l’ATP
- Hexokinase (foie glucokinase inductive par l’insuline)
présente dans tous les tissus.
Converti glucose + atp en glucose-6-phosphate et adp
autant l’ATP que le glucose sont les substrats de l’hexokinase - PFK (phosphofructokinase)
Converti le fructose-6-p en fructose-1,6-bisphosphate en prenant de l’atp et en libérant de l’adp
ce sont deux réactions irréversibles
enzymes très importantes, spécifiques à la glycolyse, point de contrôle du métabolisme du glucose par les hormones (glucagon, insuline) dans le foie et par des métabolites (amp, atp)
contournées lors de la néoglucogénèse
Nommez 1 réaction de la glycolyse qui libère de l’ATP
Pyruvate kinase
phosphoénolpyruvate (PEP) + ADP = Pyruvate + adp
cette réaction génère de l’ATP par phosphorylation au niveau du substrat (irréversible)
devra être contournée lors de la néoglucogénèse
Pourquoi la glycolyse produit 2 molécules de pyruvate à partir d’une molécule de glucose?
fructose-1,6-bisphosphate génère 2 molécules de 3 carbones, dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP)
- ces deux molécules sont interconvertibles
- quand il manque de GAP , on en reproduit avec le DHAP
- toutes les molécules de fructose-1,6-bisphosphate apparaissent sous forme de deux molécules de pyruvate
Au cours de la glycolyse, il y a-t-il plus d’ATP généré ou utilisé?
4 atp directement formé par phosphorylation au niveau du substrat
2 atp utilisés
(si on fait abstraction des 6 atp qui seront générés par phosphorylation oxydative)
La glycolyse est-elle une voie catabolique ou anabolique?
catabolique
1. elle génère des composés simples (2 pyruvates) à partir d’un composé plus complexe (glucose)
2. elle produit de l’énergie (2 atp net et 2 électrons énergétiques qui produisent 6 atp)
NB: catabolique: yse
anabolique: génèse
Nommez la coenzyme qui participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glucose ?
NAD+/NADH
nicotiamide adénine dinucléotide
Quelle est la fonction de la coenzyme NAD+?
elle transporte des électrons là où ils sont utilisables (ici, dans la chaîne respiratoire de la mitochondrie)
ici, pas de génération d’ATP au niveau du substrat : Nad les achemine à la mitochondrie
À partir de quelle vitamine la coenzyme est générée? (NAD+)
elle provient de la niacine
Où se produit l’oxydation du pyruvate?
dans la mitochondrie
Que se produit-il lors de l’oxydation du pyruvate?
Pyruvate + Nad+ + CoA-SH = Acétyl-coa + NADH + h+ + CO2
il s’agit d’une oxydoréduction, d’une décarboxylation et de la formation d’une liaison riche en E.
Enzyme: pyruvate déshydrogénase
Quelles sont les coenzymes nécessaires pour l’oxydation du pyruvate et les vitamines dont elles dérivent?
NAD+/NADH: Niacine
CoA-SH: Acide pantothénique
Pour la pyruvate déshydrogénase:
FAD: Riboflavine
TPP: thiamine
Acide lipoique : ne vient pas d’une vitamine, l’organisme en synthétise assez
*NB: le complexe de la PDH ressemble à celle de l’alpha-cétoglutarate déshydrogénase
dans quelle partie de la cellule s’effectue l’oxydation de l’acétyl-coa ?
dans la matrice de la mitochondrie mais aussi sur la face interne de la membrane interne
nommez la voie responsable de l’oxydation de l’acétyl-coa et identifiez ses principaux métabolites
Le cycle de Krebs.
Acétyl-coa, citrate, alpha-cétogutarate, succinyl-coa, fumarate, malate et Oxaloacétate
expliquez les deux fonctions principales du cycle de Krebs?
- carrefour métabolique des métabolismes des glucides, lipides et des acides aminés
- voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (nadh, fadh2, gtp)
décrire les réactions chargées de la synthèse du citrate
acétyl-coa + Oxaloacétate + H2O= citrate + coa-sh
enzyme: citrate synthase
citrate point de contrôle du cycle
réaction irréversible
décrire les réactions chargées de la synthèse du succinyl-coa
alpha-cétoglutarate + coa-sh+ nad+ (lipoate, fad, tpp) = co2+ nadh + succinyl-s-coa
enzyme: alpha-cétoglutarate déshydrogénase même cofacteurs que PDH
décrire les réactions chargées de la synthèse de l’oxaloacétate
malate + nad+ = oxaloacétate + nadh
enzyme: malate déshydrogénase
Combien de molécules de Co2 sont formées dans la mitochondrie à partir d’une molécule de glucose dans un myocyte bien oxygéné?
6 CO2/ glucose
chaque molécule de glucose génère 2 molécules de pyruvate (3C)
le pyruvate et ses métabolites subissent trois réactions de décarboxylation (oxydations) catalysées par la pyruvate déshydrogénase et l’alpha-cétoglutarase déshydrogénase , 3e on s’en fou
Décrire le fonctionnement de la chaîne respiratoire
principe: les coenzymes réduites doivent être réoxydées pour que d’autres molécules de glucose puissent être oxydées (dégradées) à nouveau
Où s’effectue cette réoxydation des coenzymes dans la cellule?
sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie. la membrane externe est très perméable aux petites molécules
par quel terme désigne-t-on l’ensemble des structures et des processus biochimiques chargés de ces réoxydations?
chaîne respiratoire
Nommez les complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire
ce sont les complexes I, II, III, IV
chaque complexe est un ensemble de protéines , les unes structurales, les autres catalytiques, dont la mission est d’accomplir des réactions d’oxydoréduction et de transporter les électrons
Nommez les sites d’entrée des électrons provenant du NADH et du FADH2
le nadh produit dans les réactions d’oxydoréductions intramitochondriales utilise le complexe 1 comme agent oxydant
la fadh2 utilise le complexe 2
expliquez le cheminement des électrons jusqu’à l’oxygène
entrée par le nadh: largage des électrons au complexe 1, échange électronique entre les composants du complexe 1 qui conduit à la réduction de la coenzyme Q
entrée par le fadh2: largage des électrons du fadh2 (fourni par le succinate) au complexe 2 ; échange électronique entre les composants du complexe 2 qui conduit à la réduction de la coenzyme Q
étapes suivantes (commune au nadh et fadh2)
oxydation de la coenzyme Q par la réduction du complexe 3 et son oxydation subséquente par la réduction du cytochrome c; transport des électrons par le cytochrome c au complexe 4; réduction de l’oxygène au niveau du complexe 4 pour former de l’eau
Comment et sous quelle forme est convertie l’énergie provenant de la réoxydation du NADH et du FADH2 dans ce processus?
sous la forme d’un gradient électrochimique (gradient de proton H+)
le transport des électrons dans la chaine respiratoire sert à transférer des protons de la matrice vers l’extérieur de la mitochondrie
membrane externe facilement franchissable par les protons
trois complexes capable de pomper les protons: les complexes 1,3,4 pas 2!!
le ph est différent du au gradient électrochimique: 6 à l’extérieur et 7 à l’intérieur
la membrane interne est comme un isolant d’un condensateur car elle est imperméable aux protons
Au niveau de la membrane mitochondriale interne, par quel complexe enzymatique est formé l’ATP? nommez les substrats
Par le complexe de l’ATP synthase
substrats: ADP + Pi
d’où provient l’énergie requise pour former l’ATP avec l’ATP synthase?
L’énergie provient des réactions d’oxydoréduction de la chaîne respiratoire
- énergie libérée utilisée pour pomper des protons de l’intérieur vers l’extérieur de la mitochondrie
- les réactions ci -dessus se passent dans les complexes 1,3,4 libèrent assez d’énergie pour pomper bcp de protons afin de former 3 atp (nadh)
- les réactions du fadh2 au niveau du complexe 2 ne libère pas assez d’énergie pour pomper des protons à travers la membrane, les électrons qui emprutent cette voie ne formeront que 2 atp.
Sous quelle forme existe l’énergie requise pour l’ATP synthase?
sous un gradient de protons entre les deux faces internes de la mitochondrie
l’atp synthase utilise le potentiel ionique car ce complexe enzymatique est la seule structure membranaire qui permet aux protons de l’espace intermembranaire de revenir dans la mitochondrie
L’énergie avec laquelle les protons reviennent est alors utilisée pour fusionner un phosphate inorganique à une molécule d’adp (phosphorylation) et ainsi créer une liaison à forte E
Combien d’stp sont générés lors de la réoxydation d’une molécule de fadh2 et de nadh?
nadh: 3 ATP
fadh2: 2 atp
quel moyen la cellule utilisée-t-elle pour acheminer l’ATP la où il est principalement utilisé?
l’atp est synthétisé dans la mitochondrie mais est appelé dans le cytosol où ont lieu les autres processus énergivores
il est gros et chargé et ne peut passé par la membrane interne de la mitochondrie : il doit passer par la Translocase de l’ATP et de l’adp.
Translocase: permet le passage passif, mais spécifique de l’entrée d’adp et la sortie d’ATP
Quel sont les facteurs qui contrôlent l’activité métabolique de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule
les rapports ATP/ADP et NADH/NAD+
Au niveau de la glycolyse, quel est l’effet d’une variation du rapport atp/adp et quelle est l’enzyme dont l’activité est principalement contrôlée par cette variation?
- la glycolyse varie en fonction inverse du rapport atp/adp
plus le rapport est élevé, moins il y a d’activité dans la cellule et de demande d’énergie, moins la glycolyse est demandée
enzyme : PFK
Quelles substances (métabolites) sont directement responsables du contrôle de l’activité de cette enzyme?
L’atp et l’amp
Comment nomme-t-on l’effet de ces substances sur l’enzyme de contrôle de la glycolyse?
contrôle allostérique
atp est un modulateur négatif = rétroinihbition
adp est un modulateur positif = rétro activation
Décrivez la formation de l’amp et dans quelle situation métabolique sa concentration augmente
La concentration en amp augmente quand les besoins en atp augmente
l’utilisation de l’ATP engendre une augmentation de la concentration en adp, ce qui favorise la génération d’ATP et d’amp par:
adp + adp = atp + amp
normalement, les mécanismes de rétro-inhibition agissent sur la première enzyme d’une voie métabolique (contrôle du premier métabolite)
pourquoi l’inhibition de la glycolyse ne se fait pas au niveau de l’hexokinase, la première enzyme?
afin de permettre au foie et au muscle de faire leur réserves de glycogène
La réaction catalysée par l’hexokinase est une étape indispensable à la formation de glycogène. Il faut donc éviter que l’hexokinase soit inhibée par un excès d’ATP (justement, on veut faire des réserves)
Quel est l’effet d’une augmentation des rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP sur l’oxydation du pyruvate en acétyl-coa et sur le cycle de Krebs?
l’augmentation du rapport de la concentration de ces métabolites est un signal négatif sur l’activité des processus métaboliques
de plus, l’augmentation du nadh et du fadh2 affectent les réactions d’oxydoréductions par le mécanisme appelé disponibilité du substrat. ainsi, les réactions qui dépendent de la disponibilité du NAD+ sont affectées (PDG, alpha-cétoglutarase déshydrogénase, malate déshydrogénase)
rapport nadh/nad+ facteur le plus important
si les rapports nadh/nad et fadh2/fad affectent la glycolyse et le cycle de Krebs, quel en est l’avantage pour la cellule et l’organisme?
ces voies métaboliques servent principalement à fournir de l’énergie. il faut que ces voies diminuent leur activité quand le niveau d’ATP est adéquat.
la cellule et l’organisme peuvent alors utiliser le glucose à d’autres fins, comme la synthèse de glycogène ou d’acides gras
Quand niveau atp élevé, nadh aussi. le signal est le même
dans le muscle squelettique, lorsque glycémie est élevée et que les rapports atp/adp et nadh/nad sont élevés, quel est le sort du glucose?
il sera redirigé vers le glycogène car la glycolyse est diminuée (PFK) de même que la réaction catalysée par la pyruvate déshydrogénase et le cycle de Krebs
quel est l’effet d’une augmentation du rapport atp/adp sur l’activité de l’ATP synthase et la respiration mitochondriale?
- diminue l’activité de l’ATP synthase car l’adp intramitochondrial devient limitant
- diminue l’activité de la chaine respiratoire car le gradient de protons s’accroit (du fait de la diminution de l’activité de l’ATP synthase) et ralentit le transport des protons par les complexes de la chaine
Quel est le facteur intracellulaire principalement responsable de cet effet et quel est son rôle dans le processus?
ADP
sans adp, il n’y a pas de substrat pour l’ATP synthase. la synthase ne laisse plus entrer les protons qui s’accumulent à l’extérieur de la membrane mitochondriale et bloquent la chaine respiratoire
distinguer le contrôle de l’activité métabolique de l’oxydation du glucose dans la cellule cardiaque atoxique en opposition à la cellule cardiaque bien oxygénée
au cours de l’angine et de l’infarctus du myocarde, le glucose et l’oxygène atteigne peu ou pas le myocarde. dans ces conditions, c’est l’apport en oxygène qui est le facteur limitant de la contraction cardiaque. en l’absence d’apport sanguin du glucose, le glucose-6-phosphate est formé à partir du glycogène myocardiaque
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité de la chaîne respiratoire?
diminution de son activité suivi de son arrêt
les échanges électroniques entre les constituants de la chaîne respiratoire sont arrêtés car l’oxygène, qui est l’accepteur final d’électrons provenant de la chaîne, n’est plus disponible
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité de l’ATP synthase?
diminution de son activité suivi de son arrêt. l’activité de l’ATP synthase et la chaine respiratoire forment un ensemble de réactions couplées
- les électrons ne sont plus échangés dans la chaîne
- les complexes qui transportent les protons hors de la mitochondrie ne sont plus actifs
- il n’y a plus de gradient de protons
- les protons n’ont plus tendance à emprunter l’ATP synthase
- plus de synthèse d’ATP
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur la concentration du NADH mitochondrial?
augmentation
si la chaine respiratoire ne fonctionne plus, le NADH ne peut plus être oxydé en NAD+
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité du cycle de Krebs?
diminution suivi d’arrêt
les quatres réactions d’oxydoréduction sont affectés par manque de transporteurs d’électrons sous forme oxydée: NAD+ et FAD
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’oxydation du pyruvate dans la mitochondrie?
diminution suivi d’arrêt
bien que les rapports atp/adp et acétyl-coa/coa-sh soient très bas et que ceci devrait stimuler la réaction, le rapport nadh/nad est énorme. de plus, une condition essentielle n’est pas respectée: il n’y a pas de NAD+ disponible pour la pyruvate déshydrogénase
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur la concentration d’ATP dans le cytosol?
diminue car la principale source d’ATP dans le cytosol est l’ATP synthase dans la mitochondrie
la concentration en atp dans le cytosol diminue, mais la cellule tente de compensé l’absence de contribution de l’ATP synthase par une augmentation de la glycolyse
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité de la PFK?
augmentée car elle est sensible au rapport atp/adp qui est diminué
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité de la glycolyse?
augmente pour un certain temps. la concentration de l’inhibiteur d’ATP/ de la pfk diminue (atp) tandis que celle des activateurs (amp) augmente.
cette voie métabolique devient la seule source d’ATP pour la cellule
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’efficacité catalytique des molécules de LDH?
aucun changement car la LDH n’est pas contrôlée dans l’organisme humain
l’efficacité n’est qu’un des facteurs qui influent sur l’activité des enzymes, comme la pfk
Au sujet du myocarde, quelles sont les conséquences de l’hypoxie ou l’anoxie sur l’activité des molécules de LDH?
augmentée car il y a d’avantage de substrat disponible (!!!). vu que la qté d’enzymes est en excès, toute augmentation de la qté de substrat (pyruvate) engendre une augmentation de la qté de produit fabriqué
activité : qté de produit fabriqué / unité de temps
l’activité de la LDH devient supérieure à un tissus oxygéné
En anaréobiose, le pyruvate est transformé en lactate. Quelles seraient les conséquences si le myocarde ne pouvait pas réaliser cette transformation?
les réserves cytostatiques de NAD+ de la cellule seraient rapidement épuisées. la glycolyse s’arrêterait, tarissant la dernière source d’ATP pour la cellule. La cellule mourrait tout de suite (plus rapidement que suite à une génération excessive d’acide lactique)
Quel est l’effet de l’ischémie sur la concentration en protons des cellules myocardiques et quelle en est la conséquence sur la cellule?
augmente la concentration en protons
L’acide lactique s’ionise en lactate et en protons. Même s’ils sont petits, les protons ne diffusent pas assez vite (chargé) dans le sang et le liquide interstitiel, d’autant plus que lors d’un infarctus la circulation sanguine est ralentie
c’est la diminution du ph et non l’augmentation du lactate qui cause des dommages
ph diminué:
- nuit aux réactions métaboliques, spécialement à celle du PFK, car elle abaisse sa vitesse max
- réduit l’activité ATP ase du muscle
Pourquoi la LDH est-elle essentielle aux érythrocytes?
les érythrocytes sont dépendants de la glycolyse car ils n’ont pas de mitochondries, donc ne possèdent ni chaine respiratoire ni atp synthase
les érythrocytes transportent l’oxygène mais ne peuvent pas l’utiliser pour leur besoins propres
La LDH est alors essentielle pour recycler le NADH produit et assurer le fonctionnement continuel de la glycolyse
Pourquoi la grande majorité des tissus en plus du coeur et des érythrocytes ont-ils aussi besoin de LDH?
pour subvenir aux besoins immédiats en ATP de ces tissus lorsque la qté d’oxygène qui leur arrive n’est pas suffisante
*les mécanismes de régulation de respiration et de débit sanguin sont lents, alors la LDH permet de contrôlé la glycolyse dans des périodes critiques
Au cours de quelle étape la cellule retire le plus d’énergie?
Glycolyse: 10 atp - 2 atp = 8 atp
Oxydation du pyruvate : 6 atp
Cycle de Krebs: 24 atp
voir tableau page 58
bilan
expliquez la relation entre la chaine respiratoire et la régénération d’ATP
Le 2,4-dinitrophénol est un découpeur, c’est-à-dire qu’il abolit la régénération d’ATP tout en permettant aux oxydations de la chaîne respiratoire de se poursuivre.
ce composé a déjà été utilisé pour réduire le poids de patient obèses
quels processus métaboliques mitochondriaux sont normalement couplés?
la chaîne respiratoire et la régénération de l’ATP par atp synthase (phosphorylation oxydative)
si la chaîne ne fonctionne pas, l’ATP synthase s’arrête (absence d’oxygène)
si l’atp synthase s’arrête, la chaîne ne fonctionne plus (ex, absence d’adp)
comment agit un découpleur?
le découpeur permet au proton du cytosol de pénétrer dans la mitochondrie sans emprunter la voie de l’ATP synthase. il sert de navette à protons car il est soluble à la fois dans un milieu aqueux et dans la membrane, en tout temps
l’effet du découpeur est de dissocié la chaine respitatoire de la synthèse d’ATP par atp synthase
la chaine respiratoire est extrêmement active mais elle ne réussit plus à générer le gradient de protons et en l’absence de gradient, l’ATP synthase ne fonctionne plus, c’est ce qu’on entend par découplage
dans le myocarde bien oxygéné, quelles sont les effets du 2,4-dinitrophénol sur la consommation d’oxygène?
augmentation
-les protons reviennent facilement à l’intérieur de la mitochondrie, leur quantité dans l’espace intermembranaire n’oppose plus de résistance au transport de protons par le complexe de la chaîne respiratoire. la chaine fonctionne sans opposition et apporte bcp d’électrons à l’oxygène
dans le myocarde bien oxygéné, quelles sont les effets du 2,4-dinitrophénol sur la production d’ATP par atp synthase?
diminution
les protons, qui devraient emprunter la voie de l’ATP synthase, sont transportés par le découpleur
dans le myocarde bien oxygéné, quelles sont les effets du 2,4-dinitrophénol sur l’oxydation du NADH et du FADH2?
augmentation
les échanges électroniques n’ont plus à surmonter le gradient de protons
dans le myocarde bien oxygéné, quelles sont les effets du 2,4-dinitrophénol sur l’activité du cycle de Krebs?
augmentation
les rapports atp/adp et nadh/nad sont faibles
le nad+ est facilement accessibles aux oxydoréductases du cycle
Un des effets indésirables d’un découpeur est une forte élévation de la température corporelle. pourquoi?
la chaîne converti l’énergie de la réaction entre les électrons et l’oxygène sous la forme d’un gradient de protons
- conversion pas totalement efficace (70% glucose en atp)
-pas toute l’énergie des électrons qui est converti en gradient
-pas tout le gradient qui est converti en atp
= le reste de l’énergie est converti en chaleur
+ mouvement d’électrons dans la chaine respiratoire= plus de chaleur
dans un organisme normal, quel mécanisme est principalement responsable de générer la chaleur corporelle?
C’est aussi la chaine respiratoire “inefficace”
La cyanure inhibe la chaine respiratoire. sur quel complexe agit-elle?
le complexe 4
quelles sont les conséquences de l’inhibition de la chaine respiratoire par le cyanure sur:
- la consommation d’oxygène
- la production d’ATP par l’ATP synthase
- l’oxydation du nadh et du fadh2?
- l’activité du cycle de Krebs?
- diminution
- diminution : le gradient de proton n’est plus formé car il n’y a plus de passage d’électrons dans la chaine. aucun proton n’est incité à revenir dans la mitochondrie par l’ATP synthase
- diminution : ces transporteurs ne peuvent plus se débarasser de leur charges
- diminution : le nad et le fad ne sont plus disponibles pour les réactions d’oxydoréduction
Quelles sont les caractéristiques de l’acidose lactique congénitale de type Saguenay lac-st-jean ?
-bébé hypotonique
-développement moteur plus lent: apprend à marcher difficilement et démarche anormale
-développement intellectuel plus lent
-crises acidotiques (acidose lactique): parfois dès la naissance, déclenchées par un stress alimentaire, physique, émotionnel, infectieux
symptômes peu spécifiques: anorexie, nausées, vomissements, douleurs abdominales, hyperventilation, somnolence
très dangereuse: coma, hypotension, décès
85% de ces enfants meurent avant 5 ans
cause : diminution de l’activité de la cytochrome c oxydase (complexe4) due à la mutation d’un gène mitochondrial codant pour une protéine qui serait impliquée dans la stabilité et le transport de l’ARNm mitochondrial
*L’acidose lactique est due à l’incapacité de la chaine respiratoire à répondre à une demande d’énergie supplémentaire
Quels sont les marqueurs biologiques de l’infarctus du myocarde?
créatine kinase
sous-unité 1 de la troponine cardiaque
pourquoi il y a une augmentation de la ck et de la sous-unité 1 de la troponine cardiaque lors de l’I.M?
- ces marqueurs se retrouvent en concentration très importante dans le myocarde comparativement au sang
- il y a lésion du myocarde
Résumez le mécanisme de l’I.M
modification d’une plaque d’athérome- thrombose- occlusion par le thrombus lui-même ou par un embol qu’il a généré- ischiémie-hypoxie-manque d’énergie-pénétrations d’ions et eau + fabrication de catabolites qui empoisonnent les myosites- dérèglement enzymatiques-bris membranaires- déversement du contenu cellulaire dans l’espace interstitiel- transport des constituants cellulaires dans le sang
À quel moment après l’infarctus peut-on noter une augmentation significative de ces marqueurs?
6h après
pourquoi la troponine cardiaque est-elle le marqueur par excellence de l’IM?
- impliquée dans la contraction musculaire
- troponine a 3 sous unités : I, C et T . C est la même dans les muscles et le coeur, le I et le T sont uniques dans le myocarde (différentes du reste) donc les doser constituent un outil majeur.
Pour la CK, elle est autant présente dans le coeur que dns le muscle squelettique, pas de spécificité cardiaque (avant: isoenzyme MB de la ck est plus présente dans le coeur)
Pourquoi on s’attend à une hypoglycémie chez un enfant prématuré?
- cerveau trop gros pour son corps
- foie petit et plusieurs enzymes (glycogène et néoglucogénèse) ne sont pas assez actives
À quoi sert le glucose sanguin dans l’organisme?
utilisé comme carburant par les tissus
Quels sont les tissus qui peuvent utiliser le glucose?
tous les tissus
quels sont les tissus qui dépendent essentiellement du glucose pour leur fonctionnement?
le cerveau et les érythrocytes : masse et importance physiologique
- le cerveau est capable d’oxyder les acides gras, mais à trop faible échelle pour produire suffisamment d’énergie
- les érythrocytes n’ont pas de mitochondries, donc ils ne peuvent pas oxyder les acides gras
la pénétration du glucose dans les tissus fait appel à des transporteurs spécifiques. l’activité de ces transporteurs est-elle régulée?
Il existe plusieurs types de transporteur de glucose. les transporteurs présents dans la plupart des tissus ne sont pas sous contrôle hormonal
pour les muscles et le tissu adipeux, les transporteurs spécifiques du glucose sont dépendants de la présence d’insuline. pour ces deux tissus, l’entrée du glucose est donc dépendante de la présence d’insuline
De quel organe provient le glucose sanguin en période post-prandiale et à jeun?
du foie dans les deux cas, mais selon des mécanismes différents
- en période post-prandiale:
Après hydrolyse intestinale des aliments contenant des groupements glucosyles (amidon, lactose, saccharose) le glucose est transporté par la veine porte jusqu’au foie. l’excès de glucose qui n’a pas plus être retenu par le foie passe dans la circulation générale (veines hépatiques)
- à jeun: le glucose est produit par le foie lui-même à partir de ses réserves de glycogène et, lors du jeune prolongé, à partir des précurseurs de la néoglucogénèse hépatique
Quels tissu ont des réserves importantes de glycogène? la structure diffère-t-elle selon les tissu?
foie et les muscles, et la structure du glycogène hépatique et musculaire est la même
polymère d’unités glucosyles reliées par des liaisons osidiques (1-4) et quelques liaisons osidiques alpha (1-6) font les déviations
entre 5000 et 50000 unités de glucosyles par glycogène
Du glycogène hépatique et musculaire, quel est celui qui participe au maintient de la glycémie?
seul le glycogène hépatique.
les muscles utilisent leur glycogène comme réserves de carburant d’urgence pour eux-mêmes: ils ne possèdent pas le matériel enzymatique nécessaire pour exporter le glucose dans le sang.
Quels sont les substrats de la glycogénolyse hépatique?
glycogène et pi
Quels sont les rôles des enzymes impliquées dans la glycogénolyse hépatique?
la glycogénolyse consiste en un racourcissement de la molécule de glycogène par les extrémités de ses branches (et non par le centre) avec production de glucose-1-phosphate par phosphorolyse. Catalysé par la Glycogène phosphorylase. Elle n’agit que sur les liaisons alpha (1-4) et ne peut donc couper les ramifications (alpha 1-6) son action s’arrête près d’une ramification
Pour enlever les ramifications alpha 1-6: enzyme débranchante
libère un glucose à chaque ramif
Que devient le glucose-1-p?
le glucose-1-p s’isoméries en glucose-6-p lors d’une réaction enzymatique réversible. le glucose=6-p n’est pas dirigé vers la voie de la glycolyse car dans les conditions qui mènent à la glycogénolyse, la glycolyse hépatique est diminuée de beaucoup. le glucose 6 phosphate est déphosphoré en glucose par la glucose-6-phosphatase et le glucose, n’étant plus utilisé au foie, s’échappe dans le sang
que devient le glycogène?
il est raccourci par la glycogène phosphorylase et l’enzyme débranchante. normalement, l’être humain s’alimente avant que le glycogène hépatique soit entièrement consommé
en quoi la glycogénolyse musculaire est-elle différente?
Par rapport au foie, la seule différence touche le devenir du glucose-6-p et du glucose libéré par l’enzyme débranchante
- la glycogénolyse musculaire est activée lors de l’effort intense, pour fournir l’énergie requise
- le glucose-6-p et libre sont rapidement dirigés vers la glycolyse pour produire de l’ATP
- le muscle ne possède pas de glucose-6-phosphatase et le glucose-6-p ne peut sortir de la cellule musculaire.
Quel organe est le siège principal de la néoglucogénèse?
foie (les reins aussi en cas de jeune prolongé)
à partir de quels composés le glucose est-il formé par cette voie? comment le cycle de Krebs intervient-il?
surtout l’alanine mais aussi d’autres acides aminés (aa glucoformateurs et mixtes), le lactate et le glycérol.
qu’est-ce qu’un précurseur?
composé dont un ou plusieurs carbones ou azotes servent à la synthèse d’un autre composé (pas hydrogène ni oxygène) il en existe des réserves dans l’organisme, et sont véhiculés par le sang (qté importante comparés au métabolites)
plusieurs intermédiaires de la néoglucogénèse sont des intermédiaires du cycle de Krebs. donnez un exemple
Oxaloacétate
voir tableau p.71
révision
la néoglucogénèse n’est pas exactement la glycolyse à l’envers. quelles sont les réactions et enzymes spécifiques de la néoglucogénèse?
chaque voie métabolique comporte des réactions physiologiquement irréversibles. ceci permet de pousser les métabolites dans un sens particulier. dans la glycolyse, il y a 3 réactions irréversibles spécifiques à la glycolyse. dans la néoglucogénèse, il y en a 4
VOIR PAGE 72!!!!!!!
La néoglucogénèse est énergivore. d’où provient cette énergie? quelles sont les conséquences de cette production d’énergie au niveau de l’hépatocyte?
l’énergie provient des acides gras (B-oxydation). il s’agit d’une voie mitochondriale qui catabolise les acides gras en acétyl-coa et libère du NADH et du FADH2 dont l’oxydation dans la chaine respiratoire régénère de l’ATP
L’augmentation d’acétyl-coa et d’ATP dans la mitochondrie favorise que le pyruvate (provenant de précurseurs comme l’alanine ou le lactate) se dirige vers la néoglucogénèse. en effet, l’acétyl-coa
-inhibe la pyruvate déshydrogénase, ce qui empêche le pyruvate d’être transformé en acétyl-coa
- stimule la pyruvate carboxylase qui catalyse la carboxylation du pyruvate en Oxaloacétate
L’atp de son côté inhibe la citrate synthase. L’oxaloacétate peut alors être exporté de la mitochondrie pour suivre la voie de la néoglucogénèse
par quels signaux l’organisme favorise la néoglucogénèse ou la glycolyse?
notion rapport insuline/glucagon: la sécrétion d’insuline et de glucagon par le pancréas est régulée par la glycémie
à jeun, la glycémie est basse et en période post-prandiale, la glycémie est haute et le rapport insuline/glucagon aussi
dans le foie, le rapport i/g agit sur la glycolyse et la néoglugogénèse via les enzymes clés de la glycolyse (glucokinase, pfk, pyruvate kinase) et de la néoglucogénèse (glucose-6-phosphatase, fructose-1,6-bisphosphatase, pyruvate carboxylase, et la pepck)
si le rapport i/g est élevée la glycolyse est favorisée et la néoglucogénèse est réduite
si le rapport i/g est bas, la glycolyse est réduite et la néoglucogénèse est augmentée
de plus, les conditions favorisant la néoglucogénèse sont les mêmes que celles qui favorise la libération d’acide gras par les tissu adipeux
quels sont les substrats de la glycogénogénèse hépatique?
glucose
résidu de glycogène
atp et utp
quels sont les intermédiaires principaux de la glycogénogénèse?
glucose-6-p
glucose-1-p
udp-phosphate
glycogène plus allongé par la formation de liaisons osidiques alpha1-4 et ramifié par l’introduction de liaisons alpha 1-6
quels sont les produits finaux de la glycogénogénèse?
glycogène allongé et ramifié
udp, adp, pi
quel est l’enzyme de régulation, le type de régulation ainsi que les changements hormonaux responsables de l’augmentation de l’activité de l’enzyme pour la glycogénèse?
glycogène synthase
modification covalente
augmentation du rapport insuline/glucagon
par quel mécanisme le glucagon agit-il à la fois sur la synthèse et la dégradation du glycogène?
rapport i/g élevé: glycogénogénèse activée, glycogénolyse inhibée
rapport i/g élevé: glycogénogénèse inhibée, glycogénolyse activée
dans le métabolisme du glycogène : glucagon +++ important
agit par modification covalente voir schéma 2-11
mode d’action du glucagon
- interaction du glucagon sur son récepteur spécifique membranaire
- activation de l’adénylate cyclase
- production de plusieurs molécules d’AMPc à partir d’ATP
- activation d’un nombre important de molécules d’une protéine kinase qui est influencée par l’amp et qui sont inactives sans amp
5.phosphorylation d’un très grand nombre de protéines cellulaires
parmi les protéines phosphorées, se trouvent la glycogène synthase et la glycogène phosphorylase. elles changent de forme et d’activité
la glycogène phosphorylase phosphorylée est active et la glycogène synthase phosphorée est inactive
en quoi la glycogénogénèse hépatique et la glycogénogénèse musculaire diffèrent-elles?
les différences se situent au niveau des mécanismes de régulation car la glycogénogénèse musculaire ne sert pas au maintien de la glycémie. le muscle reconstitue ses réserves de glycogène quand il est au repos
quelle hormone est nécessaire à l’entrée du glucose dans les tissus adipeux?
insuline
quelles sont les conditions physiologiques nécessaire pour que s’enclenche la glycogénogénèse musculaire?
le muscle doit être au repos
le rapport i/g doit être élevé
l’effet du rapport i/g ici est du à l’insuline (au foie, c’est le glucagon) le muscle n’a pas de récepteur à glucagon
insuline : fait entrer le glucose dans la cellule et augmente l’activité de la glycogène synthase
en ce qui concerne le muscle squelettique au repos ou soumis à un effort léger, quel carburant est utilisé préférentiellement par le muscle?
acides gras
quelle est la voie métabolique utilisée pour générer de l’énergie et des molécules dacétyl-coa à partir d’acides gras ?
bêta oxydation
pourquoi la glycolyse est si peu active dans des conditions au repos?
la glycolyse est bloquée au niveau de la pfk car le rapport ATP/AMP est élevé : la béat-oxydation produit de l’atp et celui-ci est peu consommé puisque l’activité musculaire est faible ou nulle
comment l’ATP est généré dans ces conditions? (effort intense)
tous les moyens sont possibles
quel est le principal carburant des muscles lors de l’effort et quels sont les deux facteurs qui déclenchent son utilisation
glycogène
stimulation nerveuse et adrénaline
les myocytes ont des récepteurs à adrénaline dont l’activation déclenche par l’intermédiaire amp une cascade de réactions de P semblable à celle du glucagon dans le foie
quels sont les facteurs qui expliquent une augmentation très importante de la glycolyse?
dans le muscle à l’effort, la g-6-p généré par la glycogénolyse emprunte la glycolyse contrairement au foie. ceci est le résultat de deux facteurs:
-l’absence de g-6-phosphatase au muscle
- l’activation de la pfk (activée par une augmentation de l’AMP)
quand la glycogénolyse est active au foie, la pfk est inhibée par un rapport insuline/glucagon diminué et par ATP augmenté (b-oxydation)
la glycolyse au muscle ne répond qu’à des modulateurs allostériques, l’adrénaline n’a donc pas d’effet direct
un effort peut être soutenu max 20 secondes. cette limite est-elle due à l’épuisement des réserves de glycogène musculaire?
non. elle est du à la baisse de ph dans les cellules du à l’accumulation de lactate
-augmentation de la glycolyse déverse dans le cytosol des molécules de pyruvate qui ne peuvent pas toutes pénétrer dans la mitochondrie et y être transformées en acétyl-coa et suivre le cycle de Krebs
- il ya donc une accumulation cytosolique de NADH car il ne peut pas être recyclée assez rapidement par la chaine de transport dans la mitochondrie. (pourtant, la chaine fonctionne au max au fait de la vasodilatation et de l’augmentation de la fréquence cardiaque, on a bcp d’oxygène)
-pour que la glycolyse puisse continuer dans le cytosol, on doit recycler le NADH en NAD; c’est ce que permet la réduction du pyruvate en lactacte (LDH)
ressemble aux conditions ischémiques
