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Biochimie métabolisme > Cours 1 - Voies métaboliques et rappel > Flashcards

Cours 1 - Voies métaboliques et rappel Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que le métabolisme?

A

C’est le processus global qui assure aux organismes vivants l’apport et l’utilisation de l’énergie libre pour assurer leurs différentes fonctions.

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Q

Les réactions exergoniques provenant de l’oxydation des nutriments sont couplées aux processus endergoniques nécessaires au maintien en vie. Quels mécanismes sont utilisés?

A

Phototrophes : photosynthèse → CO2 + H2O → glucides + O2

Chimiotrophes : oxydation et dégradation de nutriments → énergie + CO2 + H2O

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3
Q

Que sont les métaboliques?

A

Les substrats, intermédiaires et produits.

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4
Q

Les voies métaboliques sont des séries de réactions enzymatiques successives qui forment des produits spécifiques. Quelles en sont les deux grandes voies?

A

Le catabolisme → dégradation exergonique des nutriments et des constituants cellulaires pour récupérer leurs unités de base et/ou produire de l’énergie libre.

Anabolisme → synthèse de biomolécules à partir de constituants plus simples.

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5
Q

Quelles sont les deux principales sources d’énergie libre pour les voies anaboliques?

A

L’ATP et le NADPH.

Ils sont synthétisés durant le catabolisme. En effet, l’énergie libre libérée au cours du catabolisme est captée en synthétisant :
- de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique
OU
- en réduisant le coenzyme NADP+ en NADPH

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6
Q

Quelles sont les cinq caractéristiques des voies métaboliques?

A
  1. Les voies métaboliques sont irréversibles
  2. L’anabolisme et le catabolisme doivent emprunter des voies différentes
  3. Chaque voie métabolique comprend une «réaction d’engagement»
  4. Toutes les voies métaboliques sont régulées
  5. Chez les eucaryotes, les voies métaboliques se déroulent dans des sites intracellulaires spécifiques
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7
Q

Quelle proportion des réactions des voies métaboliques sont des réactions organiques enzymatiques?

A

La quasi-totalité

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8
Q

Quelles sont les quatre catégories de réactions biochimiques?

A
  1. Réactions de transfert de groupes
  2. Oxydoréductions
  3. Éliminations, isomérisations et réarrangements
  4. Réactions de formation et de rupture de liaisons C-C
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9
Q

Dans les systèmes biologiques, les réactions chimiques impliquent fréquemment la rupture d’une liaison C-H. Quelles sont ces deux types de rupture?

A
  1. Rupture homolytique : chaque atome conserve un électron → formation de radicaux libres (très instables)
    * Réactions d’oxydoréduction
  2. Rupture hétérolytique : les électrons sont conservés
    - soit par C → formation d’un carbanion nucléophile (négatif) et d’un proton
    - soit par H → formation d’un hybride ion et d’un carbocation électrophile (positif)
    * Le plus fréquent
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10
Q

Les composés qui participent aux réactions avec rupture hétérolytiques et à la formation de liaisons sont classés en deux grandes catégories. Quelles sont-elles?

A
  1. Nucléophiles
    → riches en électrons
    → donc aiment le Noyau
    → chargés Négativement ou ont des paires d’électrons Non-partagés
    → le caractère nucléophile et le caractère basique sont étroitement liés (exemple : RNH2 a le même rôle dans une réaction acido-basique et une réaction nucléophile)
    *Nucléophiles importants : RO, RS, RNH2
2. Électrophiles
→ déficients en électrons
→ donc aiment les Électrons
→ chargés positivement
*Électrophiles importants : H+, Mg2+, 
R-C-R'-O, R-C-R'-NH+ (centres Électropositifs)
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11
Q
  1. Comment fonctionne une réaction de transfert de groupes (substitution nucléophile)?
A

Transfert d’un groupe électrophile d’un nucléophile à un autre

A : électrophile
Y et X : nucléophiles

Y + A-X → Y-A + X

*Groupes les plus fréquemment transférés : groupements acyle, phosphoryle et glycosyle

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12
Q
  1. Comment fonctionne une réaction d’oxydo-réduction (redox)?
A

Caractérisée par des transferts d’électrons (perte ou gain d’électrons).

Souvent rupture d’une liaison C-H avec la perte de deux électrons par l’atome de carbone (agent réducteur) → ces deux électrons sont transférés à un accepteur d’électrons (agent oxydant), comme le NAD+.

La plus grande partie de l’énergie libre des organismes vivants est fournie par les réactions d’oxydo-réduction.

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13
Q

Pour les organismes aérobies, quel est l’accepteur terminal des paires d’électrons provenant des métabolites oxydés?

A

L’oxygène moléculaire (O2). Il ne peut accepter le transfert d’électrons qu’un seul à la fois, et ce, grâce à l’intervention de coenzymes spécifiques (dont la FAD).

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14
Q

3.1 Comment fonctionne une réaction d’élimination?

A

Formation de doubles liaisons C-C.

*Substances éliminées : H2O (le plus souvent), NH3, ROH (alcool), ou RNH2 (amine primaire)

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15
Q

Qu’ont en particulier les doubles liaisons formées par les réactions d’élimination?

A

Elles génèrent des stéréoisomères. En effet, les doubles liaisons peuvent être trans (R côtés différents) ou cis (R même côté).

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16
Q

Qu’est-ce qu’un isomère?

A

Les isomères sont des molécules avec la même FORMULE brute mais possédant des propriétés chimiques biologiques différentes.

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17
Q

3.2 Comment fonctionne une réaction d’isomérisation?

A

Déplacement intramoléculaire d’un atome afin de déplacer la position d’une double liaison → un proton est enlevé d’un atome de carbone et ajouté à un autre

18
Q

Quelle est la réaction d’isomérisation la plus importante dans le métabolisme?

A

Interconversion ALDOSE-CÉTOSE → réaction à catalyse acido-basique au cours de laquelle se forment des intermédiaires anion ÈNEDIOLATE.

*Exemple : phosphoglucose isomérase

19
Q

La racémisation est une réaction d’isomérisation. En quoi consiste-t-elle?

A

Un atome d’hydrogène d’un centre chiral modifie sa localisation stéréochimique → exemple : conversion L vers D

20
Q

L’épimérisation est une réaction d’isomérisation. En quoi consiste-t-elle?

A

Un atome d’hydrogène d’un centre chiral d’une molécule possédant plusieurs carbones asymétriques modifie sa localisation stéréochimique.

21
Q

3.3 Comment fonctionne une réaction de réarrangement?

A

Rompt et reforme liaison C-C→ modification des squelettes carbonés

*Réactions catalysées par des mutases

22
Q
  1. Comment fonctionnent les réactions de formation et de rupture de liaisons C-C?
A

*Elles constituent la base du métabolisme de dégradation et de biosynthèse.

Rupture de liens C-C → dégradation

Formation de liens C-C → biosynthèse : addition d’un carbanion nucléophile sur un atome de carbone électrophile

23
Q

Comment sont possibles les processus endergoniques qui assurent la maintien de la vie et des organismes?

A

Par les réactions exergoniques de l’oxydation des nutriments.

24
Q

De quoi dépend le couplage des réactions endergoniques et exergoniques?

A

De la synthèse d’intermédiaires «riches en énergie» → ils fournissent l’énergie libre nécessaire aux processus endergoniques.

*L’ATP est le plus courant

25
Q

Plusieurs groupements peuvent être transférés lors des réactions de transfert de groupes. Lequel a une importance métabolique majeure?

A

Réactions de transfert de groupements phosphoryle.

Hydrolyse de l’ATP libère l’énergie nécessaire à de nombreux processus biochimiques (exergonique):
ATP + H2O → ADP + Pi + énergie
ATP + H2O → AMP + PPi + énergie

26
Q

Comment est assurée la régénération de l’ATP?

A

Par le couplage d’une réaction endergonique et d’un processus métabolique encore plus exergonique que l’hydrolyse de l’ATP.

27
Q

Qu’est-ce que l’énergie libre de Gibbs?

A

C’est le potentiel thermodynamique qui représente le maximum d’énergie utilisable pour effectuer un travail mécanique.

28
Q

Que représente la valeur de ΔG?

A

C’est la différence en énergie qui résulte quand les réactifs chimiques passent d’un état à un autre (G produits moins G réactifs).

Cette valeur pousse la tendance d’une réaction pour atteindre l’équilibre. Elle représente donc la force pour que Q → Keq.

29
Q

Que représente ΔG°?

A

C’est le ΔG en conditions standard, c’est-à-dire lorsque les concentrations de tous les métabolites (réactifs et produits) sont de 1M et donc que Q= 1.

30
Q

Que vaut ΔG en conditions non-standard (physiologiques)?

A

ΔG = ΔG° + RTlnQ

Comme ΔG = 0 à l’équilibre, on peut trouver ΔG° avec ΔG° = -RTlnKeq, et donc trouver ΔG avec ΔG = RTln(Q/Keq)

31
Q

Comment sont affectées les valeurs de Keq et de ΔG° selon que la réaction est poussée vers la droite ou vers la gauche?

A

Réaction poussée vers la gauche (formation de produits, favorable) : Keq > 1 et ΔG° négatif

Réaction poussée vers la droite (formation de substrat, défavorable) : Keq < 1 et ΔG° positif

32
Q

Qu’est-ce qui caractérise les liaisons «riches en énergie» (à haut potentiel énergétique)?

A

Leur hydrolyse s’accompagne d’un ΔG°’ très négatif (plus négatif que -25 kJ/mol)

33
Q

Pourquoi les réactions de transfert de groupement phosphoryle de l’ATP sont elles si exergoniques?

A

Car le bris des liaisons phosphoanhydride libère une grande quantité d’énergie. Effectivement, l’hydrolyse de l’ATP (ATP → ADP + Pi) permet :

  • diminution de la répulsion des charges négatives des atomes d’oxygène à proximité
  • augmentation de la stabilisation par résonnance des produits par rapport au réactif
34
Q

Quelles sont les 2 raisons pour lesquelles les liens phosphoanhydrides confèrent une grande instabilité à la molécule d’ATP?

A
  1. Répulsion des charges négatives des atomes d’oxygène à proximité
  2. Résonnance des électrons se fait mal (compétition dans le mouvement des électrons de l’oxygène sur le phosphate et l’oxygène)
35
Q

Donnez trois exemples d’utilisation de l’ATP.

A
  1. Amorçage de la dégradation de substrats
    (exemple : fructose-6-phosphate en fructose-1,6-biphosphate)
  2. Activation des acides aminés lors de la synthèse protéique
  3. Apport énergétique pour plusieurs processus biologiques (exemples : contraction musculaire, transport membranaire, réplication de l’ADN)
36
Q

Pourquoi les réactions d’oxydo-réduction ressemblent à réactions de transfert de groupes?

A

Les groupes transférés sont des électrons. Ceux-ci vont d’un donneur d’électrons (agent réducteur) vers un accepteur d’électrons (agent oxydant).

37
Q

Que sont les demi-réactions?

A

Ont lieu au cours du métabolisme oxydatif lors du transfert vital d’électrons (dans les mitochondries), sous la dépendance de la cytochrome c oxydase.

38
Q

Qu’est-ce que le potentiel d’oxydoréduction (potentiel redox)?

A

Peut être défini comme la pression en électrons exercée par une pile électrochimique (mesuré en Volts).

ΔE° = E° (accepteur) - E° (donneur)

39
Q

Comment une réaction est-elle affectée par la valeur de ΔE°?

A

Si ΔE est positif (la forme oxydée a une plus grande affinité pour les électrons), ΔG est négatif → réaction spontanée (favorable)

40
Q

Les composés phosphorylés à haut potentiel énergétique ont un potentiel de transfert de groupement phosphoryle supérieur comparativement à l’ATP. Leur réaction d’hydrolyse se distingue également par une valeur ΔG°’ plus négative. Donnez des exemples de ces composés.

Donnez par le fait même des exemples de composés à bas potentiel énergétique.

A

Haut potentiel énergétique :

  • Phosphoénolpyruvate
  • 1,3-Biphosphoglycérate
  • Phosphocréatine

Bas potentiel énergétique :

  • Glucose-6-phosphate
  • Glycérol-3-phosphate

Biochimie métabolisme (4 decks)

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