Chapitre 3 (diapo 61-115) Flashcards
Définition glycolyse
Ensemble des réactions qui permet d’oxyder le glucose en deux molécules de pyruvate
C’est la principale voie métabolique d’utilisation des hexoses, notamment du glucose mais aussi indirectement le fructose et le galactose alimentaires qui sont convertis en glucose dans le foie?
Glycolyse
Où se déroule la glycolyse?
dans le cytoplasme (ou cytosol)
2 phases de la glycolyse
-phase d’investissement d’énergie = activation du glucose afin de le transformer en deux trioses phosphates: glycéraldéhyde 3-phosphate (GAL-3P)
+ consommation de 2 ATP
-phase de libération d’énergie = remboursement de la phase d’activation en produisant 4 ATP
Est-ce que la glycolyse nécessite de l’oxygène
non
Au cours de la glycolyse, les diverses réactions d’oxydoréduction comportent quoi?
-L’oxydation du glucose en pyruvate et
-La réduction du coenzyme NAD+ en NADH+H+.
-> Ces réactions d’oxydoréduction sont couplées à la synthèse nette de deux molécules d’ATP.
Bilan final de l’oxydation de chaque mole de glucose
-il faut : 2 moles de NAD+, 2 moles d’ADP et 2 moles de Pi (H2PO4-)
-pour produire : 2 moles de pyruvate, 2 moles de NADH+H+, 2 moles d’ATP et 2 moles d’eau
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ -> 2 CH3-CO-COOH + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH+H+
Les étapes de la glycolyse : quelles sont les 3 grandes étapes ?
1) Activation du glucose
2) Scission du fructose-1,6-biphosphate
3) Oxydation du glucide et formation d’ATP
Quels sont les enzymes des réactions 1,3,6,7,10?
1) hexokinase/glucokinase
3) phosphofructokinase-1
6) glycéraldéhyde 3-p déshydrogénase
7) phosphoglycérate kinase
10) pyruvate kinase
Qu’est-ce que la réaction 1?
- Réaction de phosphorylation:
glucose = glucose-6-phosphate (glucose-6P) - Enzyme: l’hexokinase (glucokinase dans le foie)
– Implique la consommation d’une première molécule d’ATP - But: empêche glucose de ressortir de cellule
Qu’est-ce que la réaction 3?
- Réaction de phosphorylation: fructose-6P = fructose-1, 6-diphosphat
- dépends d’un second ATP
- Enzyme: phosphofructokinase-1 (PFK-1)
Qu’est-ce que la réaction 6?
Qu’est-ce que la réaction 7?
Qu’est-ce que la réaction 10?
Qu’arrive-t-il aux 2 molécules de pyruvate formées par molécule de glucose lors de la glycolyse?
par la suite transformées soit par le cycle de Krebs (en aérobie), soit par fermentation lactique (en anaérobie)
Bilan énergétique de la glycolyse
-consomme 2 moles d’ATP…
- génère 4 moles d’ATP par mole de glucose
-produit au total: 2 moles d’ATP
La plus grande partie de l’énergie chimique provenant du glucose se retrouve où?
Dans les produits suivants:
2 moles de NADH+H+
2 moles de pyruvate
La vitesse de la glycolyse est principalement régulée au niveau de quels enzymes clés?
1) hexokinase/glucokinase
3)PFK-1
10) Pyruvate kinase
Inhibiteur de l’hexokinase
son propre produit, le glucose-6P
Types de réactions de l’hexokinase
1) Par inhibition compétitive au niveau du site actif
2) Par effet allostérique au niveau d’un site effecteur
Rôle de l’hexokinase
pour que les cellules n’accumulent pas le glucose quand la concentration cellulaire du glucose-6P est élevée
Isoforme hépatique de l’hexokinase
glucokinase
Le glucokinase a-t-il un Km élevé pour le glucose? Et demeure inactif à de faibles ou hautes concentrations en glucose cytolysique?
Le GK a un KM élevé pour le glucose (10 mM) et il demeure donc inactif à faibles concentrations en glucose cytosolique
Activateur du glucokinase
glucose en forte concentration (> 10 mM)
Le glucokinase est-il inhibé par le glucose-6P?
Non, car le glucose-6P est le point de départ de la glycolyse mais aussi de la glycogénogenèse dans le foie.
Le Km élevé du glucokinase permet quoi?
permet la glycogénogenèse hépatique quand le taux de glucose sanguin est élevé
MAIS, quand la glycémie est faible, très peu de glucose est absorbé par le foie
BUT: préserver le glucose pour d’autres tissus, notamment les tissus gluco-dépendants
Km de l’hexokinase
0.2mM
Régulation du PFK-1: de quel type
Régulation de type allostérique dans tous les tissus:
-Activateurs : AMP et ADP
-Inhibiteurs : ATP et citrate
Le fructose 2,6-bisP est produit à partir de quoi?
d’une fraction du fructose 6-P par un complexe enzymatique bifonctionnel situé à l’extérieur de la voie de la glycolyse:
Phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase-2 (PFK-2/FBP-2)
PFK-1 est régulé par qui?
par le complexe PFK-2/FBP-2 dont l’activité, sous contrôle du glucagon et de l’insuline, sera différente selon son état de phosphorylation
Hormone hypoglycémiante
Insuline
Insuline et PFK-1
Son récepteur active PP1
Par son action, le complexe PFK-2/FBP-2 sera déphosphorylé et catalysera la réaction de formation de fructose-2,6-bisP à partir de fructose-6P
Résultat: une activation de PFK-1 par le fructose-2,6-bisP et une accélération de la glycolyse
Hormone hyperglycémiante
Glucagon
Glucagon et PFK-1
Son récepteur active PKA
PKA -> phosphoryle le complexe PFK-2/FBP-2 FBP2 catalysera la réaction de formation de fructose-6P à partir de fructose-2,6-bisP
Résultat: une inhibition de PFK-1 par absence de fructose-2,6-bisP et un ralentissement de la glycolyse
Régulation du PK (foie)
Hormonale : au niveau hépatique seulement
Finement régulé par :
-Glucagon -> phosphorylation du PK (via la PKA) pour l’inhiber
-Insuline -> déphosphorylation (via la PP1) pour l’activer.
Contient encore la plus grande partie de l’énergie chimique de glucose
pyruvate
Dans les cellules humaines, en aérobie, le pyruvate subit quoi?
la «décarboxylation oxydative» = «l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA et en dioxyde de carbone avec transfert des protons vers le NAD+»
Elle sera suivie du cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative dans les mitochondries.
Il est alors complètement oxydé en eau et en dioxyde de carbone
Qui peut aussi reconvertir le pyruvate en glucose-6-phosphate et comment?
Foie
-> l’emmagasiner sous forme de glycogène
-> lui enlever son groupement P et le libérer dans le sang si la glycémie est basse.
Oxydation du pyruvate par le __, en aérobie
PDH
Le pyruvate doit être transporté vers la matrice via le symport H+/pyruvate translocase de la membrane interne.
1) La première réaction retire la fonction carboxyle et libère un CO2.
2) La seconde réaction réduit le NAD+ en NADH+H+.
3) La troisième étape ajoute un coenzyme A au groupement acétyl (-CO-CH3).
Le PDH produit par mole de pyruvate:
Un NADH+H+.
Un acétyl-CoA.
Donc, le double par mole de glucose
Réduction du pyruvate par la __ en anaérobie
LDH
le NADH+H+ redonne ses atomes H+ au pyruvate.
Processus de réduction du pyruvate en lactate = «fermentation lactique», et est catalysé par le lactate déshydrogénase (LDH
Rôle de la LDH
assurer l’oxydation du NADH+H+ en NAD+ consommé lors de l’oxydation du GAL-3P en 1,3-bisphosphoglycérate (réaction #6 de la glycolyse)
Elle permet à la glycolyse de se maintenir en absence d’oxygène
Où est l’endroit où ces conditions totalement anaérobies peuvent persister le plus longtemps sans endommager les tissus
Dans les muscles squelettiques
cette période est beaucoup plus courte dans le muscle cardiaque et presque inexistant dans l’encéphale
La poursuite prolongée du métabolisme en aanérobie du pyruvate finit par entrainer quoi?
entraîner un déséquilibre acidobasique, sauf dans les globules rouges (qui, habituellement, effectuent uniquement la glycolyse)
La production de lactate en anaérobie, =
méthode transitoire de production rapide d’ATP
Importance de la fermentation l’active
permettre de transformer le pyruvate en lactate et de régénérer le NAD+ qui pourra à nouveau être utilisé dans la glycolyse
PDH eucaryote est régulée par qui?
2 familles d’enzymes qui lui sont associées dans la matrice mitochondriale :
-les PDH phosphatases (action activatrice)
-les PDH kinases (action inhibitrice)
Quand les PDH kinases sont-elles activées?
si la concentration en [ATP], en [NADH+H+] ou en [acétyl-CoA] augmente: la PDH est inactive
Quand les PDH kinases sont-elles inhibées?
si la concentration en [ADP], en [NAD+] ou en [CoASH] augmente: la PDH est active
seule hormone connue pour augmenter l’activité de la PDH
insuline
Mécanisme pour augmenter l’activité de a PDH par l’insuline +but
Mécanisme:
Activation des PDH phosphatases.
But:
Utiliser l’acétyl-CoA comme substrat pour la synthèse des acides gras
Dans le muscle, une PDH phosphatase sensible au __ fait quoi?
Ca2+ enlève les résidus phosphates rendant la PDH sous une forme active
Activateur allostérique des PDH phosphatages
Ca2+ cytolosolique
But du Ca2+ cytolosolique
stimuler le métabolisme énergétique durant l’exercice
Définition de la gluconéogénèsee
ensemble de réactions menant à la synthèse du glucose à partir de composés non-glucidiques
voie centrale de la glucogénogénèse qui utilise en partie les mêmes voies métaboliques que la glycolyse
conversion du pyruvate en glucose
Les sources de glucose par gluconéogenèse sont principalement:
-Le lactate (cycle de Cori)
-Le glycérol (lipolyse adipocytaire)
-L’alanine (cycle de l’alanine-glucose) et autres acides aminés
Quand la gluconéogénèse est-elle très active?
-jeûne
-diabète
Près de 90% du glucose néoformé dans?
foie
Qui joue un rôle important dans la gluconéogénèse en cas de jeûne prolongé
-reins
-intestins
jusqu’à 25%
Réactions irréversibles de la gluconéogenèse
Glucose + ATP → glucose 6-P + ADP (GK)
Fructose 6-P + ATP → Fructose-1,6-bisP + ADP (PFK 1)
PEP + ADP → Pyruvate + ATP (PK)
Première réaction irréversible de la gluconéogenèse
-enzymes impliqués
-autre
-pyruvate carboxylase
-MDHm
-MDHc
-PEP carboxykinase
-voir p.102
2e réaction irréversible de la gluconéogenèse
-enzymes impliqués
-autre
-Fructose biphosphatase-1 (FBP-1), cytosol
-Complexe PFK-2/FBP-2, cytosol
-voir p.103
3e réaction irréversible de la gluconéogenèse
-enzymes impliqués
-autre
-Glucose 6-phosphatase (RE)
-voir p.104
Définition cycle de Cori
cycle métabolique qui se déroule entre le foie et le muscle et permet de transformer en glucose, le lactate produit par le muscle en contraction intense
Dans le muscles, en anaérobie, le pyruvate est réduit en quoi? par quoi?
le pyruvate est réduit en lactate par le lactate DH
Dans le foie, en aérobie, le lactate est oxydé en quoi? par quoi?
le lactate est oxydé en pyruvate par le LDH
Gluconéogenèse à partir du lactate : enzymes impliqués + différence dans cette voie
Pyruvate carboxylase (m)
PEP carboxykinase (m)
Dans cette voie alternative, les réactions de transformation du pyruvate en PEP (via l’oxaloacétate) sont différentes pcq le NAD+ cytosolique est consommé par le lactate DH au lieu d’être consommé dans le cytosol par le malate DH
Définition du cycle de l’alanine-glucose
cycle métabolique entre le foie et le muscle permettant de transformer en glucose les acides aminés libérés, sous forme d’alanine, par le muscle
Cycle de l’alanine-glucose :
-que se passe-t-il avec le pyruvate?
-que se passe-t-il ensuite ?
Le pyruvate est «obligatoirement» transaminé et non pas réduit en lactate dans le muscle pour former de l’alanine.
L’alanine formée, libérée par le muscle, va être transaminée dans le foie
Le pyruvate produit servira à la gluconéogenèse
Sa fonction amine servira à former du glutamate afin de produire de l’urée.
Gluconéogénèse : à partir du glycérol :
Glycérol-3P
-> Dihydroxyacétone-P + Glycéraldéhyde-3-P
Gluconéogénèse : à partir des substrats du cycle de Krebs :
-Oxaloacétate
-citrate
-malate
-fumarate
Gluconéogénèse : à partir des acides aminés :
AA glucogènes
-Pyruvate
-Oxaloacétate
Enzymes concernés dans la régulation allostérique de la gluconéogénèse et glycolyse
Glycolyse:
Phosphofructokinase-1 (PFK-1) : Fructose 6P ↔ fructose 1,6 bisP
Gluconéogenèse:
Fructose 1,6 bisphosphatase-1 (FBP-1) : fructose 1,6 bisP ↔ Fructose 6P
Dans le foie et les autres organes, le PFK-1 est régulé :
-positivement par l’AMP et l’ADP
-négativement par le citrate et l’ATP
Dans le foie, la FBP-1est régulé :
-activée par le citrate et l’ATP
-inhibée par l’AMP et l’ADP
Dans le foie, le catabolisme et l’anabolisme du fructose-6P sont régulés par ?
Le complexe enzymatique PFK-2/FBP-2
-> Catalyse la réaction réversible Fructose 6P ↔ fructose 2,6 bisP
Les activités PFK-2 et FBP-2 sont sous le contrôle de?
du glucagon et de l’insuline, et elles seront activées selon l’état de phosphorylation du complexe
Régulation par l’insuline : fonctionnement
Active PP1 qui catalyse la déphosphorylation du complexe PFK-2/FBP-2.
-> augmentation de l’activité de PFK-2 et diminution de l’activité de FBP-2.
Conséquence: une hausse en fructose 2,6-bisP -> activation de PFK-1 et inhibition de FBP-1.
Résultat: la glycolyse est accélérée, la gluconéogenèse est ralentie.
Régulation par le glucagon : fonctionnement
Induit la phosphorylation du complexe PFK-2/FBP-2 via la voie AMPc/PKA.
-> réduction de l’activité de PFK-2, augmentation de celle de FBP-2.
Conséquence: une baisse en fructose 2,6-bisP -> activation de FBP-1, inhibition de PFK-1.
Résultat : la glycolyse est ralentie, la gluconéogenèse est accélérée
