Chapitre 9 Flashcards
. Expliquez pourquoi le sentier de biosynthèse d’une molécule Y à partir d’un
précurseur X doit posséder au moins une étape différente du sentier qui dégradera la
molécule Y en ce même précurseur X?
Cela permet une régulation réciproque des 2 sentiers et assure qu’ils ne fonctionneront pas
en même temps.
Le glucose est une molécule non chargée qui diffuse passivement au travers de la
membrane cellulaire. Pourquoi les cellules utilisent-elles des transporteurs?
La diffusion simple du glucose est trop lente pour assurer les besoins de la cellule. Tout
comme les enzymes, les transporteurs accélèrent la réaction (GLUT = diffusion facilitée
du glucose).
Le transport du glucose par les GLUT requiert un gradient de concentration. VRAI
OU FAUX. Expliquez.
Vrai. Les GLUT sont des transporteurs passifs. Par conséquent, le transport ne peut avoir
lieu que dans le sens du gradient de concentration.
Comment les différents tissus contrôlent-ils l’entrée du glucose dans la cellule?
En exprimant différents transporteurs (isoformes) GLUT qui se distinguent par leur KT
pour le glucose.
* En régulant leur présence dans la membrane par exocytose/endocytose (GLUT4). Ce
mécanisme est contrôlé par l’insuline et l’hypoxie.
Comment se nomme une protéine qui n’est pas une enzyme et qui est présente sous
des formes légèrement différentes dans les différents tissus? Donnez un exemple.
on parle alors d’isoforme. Les différents transporteurs GLUTs sont des
isoformes.
Énumérez les différences majeures entre la glucokinase et les autres hexokinases.
Affinité pour le glucose (Km et K0.5)
* Spécificité différente pour les sucres
o Les HK I, II et III phosphorylent différents hexoses en plus du glucose.
o La GK est spécifique au glucose.
* Régulation
o Rétroinhibition par le G6P pour les hexokinases I, II et III
o Localisation intracellulaire régulée par la GKRP pour la GK.
o Activation allostérique de la GK par le glucose (modèle mnémonique)
* Expression différente selon les tissus :
o Les HK1 et HKIII sont ubiquitaires
o L’HKII est retrouvé principalement dans les muscles et les adipocytes
o La GK est présente dans le foie et le pancréas.
Si vous comparez l’affinité des hexokinases (Km < 0,1 mM) et de la glucokinase (K0,5 ≈
10 mM) pour le glucose, laquelle vous semble la plus appropriée pour assurer un
apport constant en G6P? Pourquoi?
L’hexokinase. Les valeurs de Km des hexokinases (< 0,1 mM) indiquent que l’activité des
hexokinases est maximale aux concentrations physiologiques de glucose. De plus, les
tracés de la diapositive 4 (capsule 6.1) montrent que seulement une diminution
catastrophique en glucose pourrait ralentir l’hexokinase. On peut donc dire que l’activité
des hexokinases est à l’abri des fluctuations physiologiques des niveaux de glucose. Les
HK I, II et III permettent donc un apport constant en G6P alors que la GK n’est active que
lorsque la concentration de glucose est élevée.
Quel(s) mécanisme(s) prévient la glucokinase hépatique (GK) de fonctionner lorsque
les niveaux du glucose sanguin sont normaux?
Quand les niveaux de glucose sanguin sont normaux, la glucokinase est séquestrée dans le
noyau par une protéine nucléaire GKRP. La glucokinase forme un complexe avec la
GKRP. Si les niveaux de glucose augmentent, la glucokinase se dissocie de la protéine
nucléaire et retourne dans le cytoplasme.
Quelle(s) propriété(s) de la glucokinase permet au foie d’entreposer le glucose sous
forme de glycogène?
La glucokinase n’est pas inhibée par le G6P, du moins aux concentrations physiologiques
de G6P. En échappant à ce contrôle, le foie peut produire du G6P en plus grande quantité
et l’utiliser pour entreposer le glucose sous la forme de glycogène.
Quel est l’avantage pour un organisme de posséder différentes hexokinases
(isozymes)?
Les besoins métaboliques de chaque type de cellule sont déterminés par la fonction et
l’environnement des différents tissus. Les propriétés distinctives des isozymes permettent
aux tissus d’élaborer des réponses métaboliques qui leur sont propres.
En plus des hexokinases, quelle autre enzyme de la glycolyse existe sous une forme
différente dans le muscle et dans le foie? Quelle est la principale différence entre ses
2 isozymes?
La pyruvate kinase et la PFK-1. L’isoforme de la PK présente dans le foie est sensible à la
régulation par phosphorylation/déphosphorylation, alors que la forme musculaire ne l’est
pas. L’activation de la régulation de la PFK1 par le F2,6P est aussi spécifique au foie.
Quelle enzyme de la glycolyse et/ou de la gluconéogenèse est phosphorylée en présence
de glucagon? Quel est l’effet de cette phosphorylation?
La pyruvate kinase du foie. En présence de glucagon, la PKA est active et phosphoryle la
pyruvate kinase. La phosphorylation inhibe la pyruvate kinase. Cela permet d’inhiber la
glycolyse hépatique lorsque le niveau de glucose sanguin est faible et ainsi de diriger les
intermédiaires glycolytiques vers la formation de glucose (gluconéogenèse).
. Bien que la PFK-1 et la FBPase-1 ne soient pas sensibles à la
phosphorylation/déphosphorylation, la présence de glucagon, d’épinéphrine et
d’insuline a un effet très important sur la régulation de leur activité catalytique.
Comment ces hormones agissent-elles sur ces 2 enzymes?
La PFK-1 et la FBPase-1 sont régulées allostériquement par le F2,6P. Le F2,6P est le
produit de la PFK-2 qui elle est sensible à la phosphorylation/déphosphorylation.
* Le glucagon et l’épinéphrine activent une cascade d’amplification menant à
l’activation de la PKA. La PKA phosphoryle l’enzyme bifonctionnelle PFK2/FBPase-2, ce qui favorise l’activité phosphatase de cette dernière. Le F2,6P est
alors converti en F6P. En absence de F2,6P, la PFK-1 est très peu active.
* L’insuline active une cascade d’amplification menant à l’activation d’une
phosphoprotéine phosphatase. La déphosphorylation de la PFK-2/FBPase-2,
favorise l’activité kinase. Le F6P est alors converti en F2,6P, essentiel à l’activité
de la PFK-1
Quelles sont les principales hormones qui contrôlent le métabolisme du glycogène
chez les mammifères? Par quel tissu/organe sont-elles produites? Dans quelles
circonstances?
L’insuline est produite par le pancréas lorsque la concentration de glucose sanguin
est élevée.
* Le glucagon est produit par le pancréas lorsque la concentration de glucose sanguin
est faible.
* L’épinéphrine est sécrétée par les grandes surrénales lors d’un stress ou d’une
activité physique.
Comment appelle-t-on une enzyme qui catalyse la déphosphorylation d’une
molécule?
Une phosphatase
Quelles enzymes du métabolisme du glycogène sont régulées? Par quel type de
mécanisme sont-elles régulées? Nommez les différentes hormones impliquées dans
leur régulation
La glycogène synthase (GS) et la glycogène phosphorylase (GP) sont régulées par
modification covalente sous contrôle hormonal et par allostérie.
* Elles sont phosphorylées en présence de glucagon et d’épinéphrine.
* Elles sont déphosphorylées en présence d’insuline.
La GP est habituellement active lorsque phosphorylée (forme a) tandis que la GS est
habituellement inactive lorsque phosphorylée (forme b).
Quelle enzyme régulant le métabolisme du glycogène a besoin de la présence de Ca2+
pour être pleinement active? D’où proviennent ces ions? Quels signaux permettent
leur libération dans le cytosol?
Le Ca2+ est essentiel à l’activité maximale de la phosphorylase kinase. Ces ions sont
séquestrés dans le réticulum jusqu’à ce qu’un signal provoque l’ouverture de canaux
ioniques spécifiques au Ca2+
. Deux types de signaux pouvant entraîner l’ouverture de ces
canaux ont été vus dans le cadre de ce cours :
* Le IP3 produit lorsque la voie du phosphoinositol phosphate est activée (dans le foie).
* Les signaux entraînant la contraction musculaire (dans le muscle).
Qu’est-ce qui différencie l’effet de l’épinéphrine sur le métabolisme du glycogène
dans le muscle et le foie?
Dans le foie, l’épinéphrine active 2 cascades de signalisation : la voie de l’adénylate
cyclase et la voie du phosphoinositol phosphate. La voie du phosphoinositol phosphate
permet la libération dans le cytosol de Ca2+. Le Ca2+ est essentiel à l’activité maximale de
la phosphorylase kinase. Dans le muscle, l’épinéphrine n’active que la voie de l’adénylate
cyclase.
Pourquoi la voie du phosphoinositol phosphate n’est pas activée par l’épinéphrine
dans le muscle? Puisque cette voie n’est pas activée, d’où provient le Ca2+ essentiel à
l’activité maximale de la phosphorylase kinase?
Les cellules musculaires ne possèdent pas de récepteur α-adrénergique. La libération
massive de Ca2+ dans le muscle est induite par les mêmes signaux que ceux entraînant la
contraction musculaire. Par conséquent, la dégradation du glycogène est synchronisée aux
contractions musculaires.
Lequel de ces énoncés est faux? Pourquoi?
a) Dans le muscle, l’insuline favorise l’entrée en grande quantité du glucose
nécessaire à la synthèse du glycogène en provoquant l’exocytose des transporteurs
GLUT4.
b) Dans le foie, le transporteur GLUT2 permet de faire entrer plus de glucose dans la
cellule pour la synthèse du glycogène, en plus de permettre d’exporter dans la
circulation sanguine le glucose produit par la dégradation du glycogène.
c) La phosphorylase kinase déphosphorylée est pleinement active en présence de
Ca2+
d) Les sous-unités β de la phosphorylase kinase sont sujettes à la phosphorylation. La
sous-unité γ est responsable de l’activité catalytique. La sous-unité δ qui confère
la sensibilité au Ca2+ (site allostérique de fixation du Ca2+).
c) faux
FAUX. C’est la phosphorylase kinase phosphorylée par PKA qui est
pleinement active en présence de Ca2+
.
Quelle est la différence principale entre le glucagon et l’épinéphrine? Comment cette
différence explique leur rôle?
Le glucagon agit seulement sur le foie alors que l’épinéphrine agit sur les muscles et le
foie. Les myocytes ne possèdent pas les récepteurs pour le glucagon.
Le glucagon permet à l’organisme d’augmenter le niveau de glucose sanguin quand la
glycémie est basse. La cascade de signalisation activée par le glucagon aboutit à une
augmentation de la dépolymérisation du glycogène ainsi qu’à une inhibition de la glycolyse
et de la synthèse du glycogène. Ces trois actions maximisent la production et par
conséquent l’exportation du glucose par le foie.
Dans le foie et les muscles, l’épinéphrine rend accessibles les réserves de glucose
entreposées sous forme de glycogène. Dans le muscle, le glucose est directement utilisé
par la glycolyse pour fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire. Tandis que
dans le foie, le glucose est exporté permettant d’augmenter la concentration de glucose
sanguin et ainsi la disponibilité du glucose pour les muscles.
Décrivez les effets de l’insuline et du glucagon sur :
a) Le métabolisme du glycogène
- L’insuline est produite lorsque le glucose est disponible en grande quantité.
Cette hormone active la synthèse du glycogène (pour mettre le surplus de
glucose en réserve) du foie et du muscle tout en inhibant sa dégradation. - Le glucagon est produit lorsque la disponibilité du glucose est faible. Cette
hormone active la dégradation du glycogène dans le foie afin de rendre
disponible le glucose mis en réserve, tout en inhibant la synthèse du
glycogène.
Décrivez les effets de l’insuline et du glucagon sur :
b) Le niveau de glucose sanguin
b) Le niveau de glucose sanguin
* L’insuline est une hormone hypoglycémiante. Elle provoque une diminution
du glucose sanguin en favorisant la glycolyse et la synthèse du glycogène.
* Le glucagon est une hormone hyperglycémiante. Elle entraîne la libération de
nouvelles molécules de glucose dans le sang (augmentation de la glycémie).
Ces molécules sont produites via la gluconéogenèse ou la dégradation du
glycogène dans le foie.
Décrivez la voie des pentoses phosphate lorsque la cellule a besoin de plus de R5P que
de NADPH.
La majeure partie du G6P est convertie en F6P et GAP par la voie de la glycolyse,
ce qui permet de court-circuiter la phase oxydative.
* La phase non oxydative convertit ensuite deux molécules de F6P et une molécule
de G3P en trois molécules de R5P.
* Dans ce cas, il n’y a pas de métabolites carbonés qui sont retournés à la glycolyse
et aucun NADPH n’est produit.
