Cours 5: MÉTABOLISMES DES PROTÉINES ET DES ACIDES AMINÉS Flashcards
RAPPEL:
les protéines sont composées de ??? qui ont tous une structure similaire qui comprend ??? (4)
acide aminés
structure similaire:
- carbone central (carbone alpha)
- groupement carboxylique (COOH)
- groupement amine (NH2)
- chaine latérale variable (R)
RAPPEL:
qu’est-ce qui différencie les acides aminés entre eux
chaine latérale variable R
quelles sont les particularités (3) qui différencient les acides aminés des glucides et des lipides
- utilisation des acides aminés comme source d’énergie est très secondaire
- acides aminés ne peuvent pas être mis en réserve
- l’azote est le constituant chimique caractéristique des acides aminés et des protéines
quel produit de la désamination du groupement amine (NH2) est extrêmement toxique pour l’organisme
NH4+ ammonium
RAPPEL
quels sont les polymères des acides aminés et par quoi les acides aminés sont-ils reliés
peptides et protéines
reliés par liens peptidiques
RAPPEL
décrit le lien peptidique
liaison covalente entre le groupement carboxylique (COO-) d’un acide aminé et le groupement amine (NH3+) d’un autre acide aminé
en fonction du pH, les groupements COOH et NH2 peuvent être…
ionisés
au pH physiologique (7,4), les acides aminés portent quelle charge
simultanément une charge positive et une charge négative
comment appelle-t-on une molécule portant à la fois une charge positive et négative et qui est donc neutre même si ionisée
zwitterion
les propriétés acido-basiques des acides aminés dépendent de quoi
- groupements COOH et NH2
- présence ou non d’une fonction acidique ou basique sur la chaine latérale R
- environnement local (si liés en peptides ou en protéines)
vrai ou faux, le meme acide aminé sur la meme protéine peut être ionisé à un endroit et non ionisé à un autre
vrai
qu’est-ce que le pK
pH auquel une molécule ionisable existe à 50% sous forme ionisée et à 50% sous forme non-ionisée
COOH = COO-
NH2 = NH3+
vrai ou faux, les acides aminés n’ont qu’un seul pK
faux, ils en ont toujours au moins 2
quels sont les pK d’un acide aminé
un pour le COOH
un pour le NH2
un pour la chaine latérale R (si celle-ci est ionisable)
le pH auquel la charge nette de l’acide aminé est zéro (zwitterion) correspond au…
point isoélectrique
vrai ou faux, les acides aminés ont un seul PI
vrai
quelle est la chaine latérale de l’acide aminé glycine
H
quelle est la chaine latérale de l’acide aminé glutamate
CH2 – CH2 – COO-
quelle est la chaine latérale de l’acide aminé glutamine
CH2 – CH2 – C = O
– NH2
quels sont les 8 acides aminés essentiels
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine
Phénylalanine
Thréonine
Tryptophane
Valine
qu’est-ce qui fait qu’un acide aminé est essentiel
ils doivent provenir d’une source alimentaire et doivent donc être ingérés
pourquoi certains acides aminés sont considérés non-essentiels
parce que notre organisme est capable de les synthétiser (synthèse endrogène)
quels sont les acides aminés semi-essentiels et pourquoi se trouvent-ils dans cette catégorie
arginine
histidine
notre corps est capable de les synthétiser mais peut-être pas en assez grande quantité alors ils doivent également être ingérés
quels sont les roles des acides aminés
1- synthèse des protéines
2- rôle énergétique beaucoup moins important que les glucides
3- précurseurs des molécules contenant de l’azote
les acides aminés sont la porte d’entrée de ??? dans le métabolisme
l’azote
RAPPEL
les protéines de notre corps sont synthétisées à partir d’un répertoire de ??? acides aminés qu’on nomme ???
20
acides aminés élémentaires ou protéinogènes
RAPPEL
La structure primaire d’une protéine ou d’un peptide dépend de ???
sa séquence en acides aminés
RAPPEL
Décrit la structure secondaire des protéines
acides aminés d’une chaine peptidique peuvent interagir ensemble (liens hydrogènes) et former des structures particulières (hélice alpha et feuillet bêta)
RAPPEL
Décrit la structure tertiaire des protéines
conformation tridimensionnelle globale d’une protéine
RAPPEL
Décrit la structure quaternaire des protéines
interaction entre plusieurs polypeptides (dimères, trimères, etc.)
d’ou proviennent les acides aminés
- synthèse (à partir d’acides organiques et d’azote NH2 et NH4+ pour les acides aminés non-essentiels seulement)
- alimentation (protéines ingérées sont digérées en acides aminés)
- catabolisme des protéines de l’organisme
vrai ou faux, le pool des acides aminés (réservoir corporel) a une fonction d’entreposage
faux, contrairement aux glucides et aux lipides, il n’y a pas d’entreposage corporel en acides aminés
les acides aminés du pool qui ne sont pas utilisés pour la synthèse des protéines (ou autres produits) est…
dégradé et éliminé (désamination/transamination + décarboxylation)
vrai ou faux, le catabolisme est la synthèse de protéines à partir d’acides aminés alors que l’anabolisme est la dégradation des protéines en anabolisme
faux, c’est l’inverse
taux d’anabolisme et de catabolisme quotidien des protéines
400 g/j
d’ou proviennent les protéines digérées et en quelles quantités
provenance alimentaire (environ 100 g/j): protéines végétales ou animales
provenance autre (environ 30-50 g/j):
- protéines enzymatiques sécrétées dans le tube digestif
- protéines provenant des cellules muqueuses mortes
vrai ou faux, les protéines végétales sont dites complètes alors que les protéines animales sont dites incomplètes
faux, c’est l’inverse
la digestion des protéines débute…
dans l’estomac
comment sont digérées les protéines dans l’estomac
par acide gastrique (sécrété par les cellules pariétales)
par pepsine (sécrété sous forme inactive par les cellules principales de l’estomac)
sous quelle forme est sécrétée la pepsine
sous forme inactive: pepsinogène
le pepsinogène est clivé et produit la pepsine active dans quel type de milieu
en milieu acide (pH sous 5)
la pepsine est en mesure de cliver ??? ce qu’on appelle ???
pepsinogène
auto-activation
la pepsine dégrade quel pourcentage d’une protéine ingérée et que produit-elle
10-15% d’une protéine ingérée
dégradation partielle = formation de gros polypeptides
dans le duodénum, qu’arrive-t-il à l’acide gastrique
il est neutralisé par le bicarbonate des sécrétions pancréatiques
la pepsine perd son activité
que ce passe-t-il lorsque la pepsine perd son activité
d’autres protéases sécrétées par le pancréas prennent le relais : trypsine (+ importante), chymotrypsine, élastase, carboxypeptidase
vrai ou faux, les peptidases (trypsine, chymotrypsine, élastase, carboxypeptidase) sont sécrétées sous forme active
faux, sous forme inactive comme la pepsine
les protéases pancréatiques comportent un petit fragment d’acides aminés qui bloque le site actif de l’enzyme pour quelle raison
éviter l’autodigestion
pour que l’action des protéases débute, que doit-il se passer
fragment qui bloque le site actif de l’enzyme doit être clivé
quelle est la forme inactive de la trypsine
trypsinogène
quelle est la forme inactive de la chymotrypsine
chymotrypsinogène
quelle est la forme inactive de l’élastine
proélastine
quelle est la forme inactive de la carboxypeptidase
procarboxypeptidase
comment se fait l’activation de la trypsine
trypsinogène est clivé par l’entérokinase (sécrétée par la muqueuse intestinale)
la chymotrypsine, l’élastase et la carboxypeptidase sont activées par…
la trypsine
que font la trypsine et la chymotrypsine dans la dégradation des protéines
clivent les fragments de protéines en petits peptides (clivent au milieu)
les petits peptides qui ont été clivées par la trypsine et la chymotrypsine sont ensuite clivés par…
carboxypeptidase (clivé juste du côté carboxy-terminal)
l’élastase clive…
les fibres d’élastine
la digestion des protéines est complétée par l’action de…
enzymes de la muqueuse intestinale (dipeptidase, aminopeptidase, carboxypeptidase)
au final les protéines sont dégradées en…
tripeptides, dipeptides et acides aminés libres
pour passer les membranes, les acides aminés et les dipeptides/tripeptides utilisent…
transporteurs actifs
le transport des acides aminés et des dipeptides/tripeptides est couplé au…
transfert de sodium
que ce passe-t-il avec les dipeptides et les tripeptides absorbées
ils sont dégradées en acides aminés libres dans les cellules épithéliales avant d’entrer dans la circulation sanguine
au final, dans le sang, on absorbe uniquement…
des acides aminés libres
vrai ou faux, les protéines entières ne sont jamais absorbées
faux, il peut y avoir certaines exceptions où les protéines entières sont captées par endocytose et relâchée dans la circulation par exocytose
l’absorption de protéines entières peut être observées chez le nouveau-né pour quelle raison
immaturité de la muqueuse intestinale (et de l’estomac)
l’absorption de protéines entières chez le nouveau-né pourrait être la cause de…
allergies alimentaires précoces et souvent réversibles
l’absorption des protéines entières chez le nouveau-né permet quoi
transmission des anticorps de la mère
l’azote atmosphérique est sous quelle forme
N2
l’azote atmosphérique représente quel pourcentage de l’air
78%
l’azote atmosphérique est chimiquement…
inerte
vrai ou faux, l’azote atmosphérique est utilisable par la majorité des organismes vivants
faux, inutilisable pour la plupart
quel est le role des microorganismes dans le cycle de l’azote
transformation de N2 en ammoniac (NH3)
nitrification en nitrites NO2 et nitrates NO3
dans le cycle de l’azote, les plantes absorbent ??? pour les incorporer dans leurs acides aminés et autres constituants azotés
l’ammoniac et les nitrates du sol
dans le cycle de l’azote, les animaux…
se nourissent des végétaux
dans le cycle de l’azote, les organsimes végétaux et animaux finissent par…
mourir et se putréfier
que ce passe-t-il avec les composés azotés des organismes végétaux et animaux qui sont morts
sous l’action bactérienne, ils sont transformés de nouveau en ammoniac
les protéines constituent le réservoir principal de ??? corporel
l’azote
décrit la notion de balance azotée
balance entre l’ingestion et la perte corporelle en azote
différence entre l’apport quotidien d’azote (protéines alimentaires) et l’excrétion d’azote (urée urinaire)
décrit le rationnel derrière la balance azotée
- protéines = principale source azote
- proportion d’azote dans protéines alimentaire est de 10-16%
- contenu en azote de composés non protéiques est presque négligeable
- environ 80% de l’azote urinaire est sous forme d’urée
quelle formule permet de calculer la balance azotée
azote des protéines alimentaires (g/j) - azote uréique (g/j) - 4 g/j
comment est calculé l’azote des protéines alimentaires
grammes de protéines/6,25
comment est calculé l’azote uréique
urée (mmol/j) / 35,7 = urée en g
d’ou vient le 4 g/j dans la formule de la balance azotée
des pertes d’azote provenant de l’azote fécal, cutané et urinaire non uréique
en général quelle quantité de protéines est détruite et reconstruite par jour
500 g
quelle est la balance azotée normale
0 à 2 g/j (ingestion environ égale à excrétion)
décrit une balance azotée positive
ingestion plus grande que excrétion
besoin protéique élevé: croissance, grossesse et réparation tissulaire
décrit une balance azotée négative
ingestion plus petite que excrétion
apports insuffisants (malnutrition anorexie, diète), pertes excessives (trauma, brulure), combinaison des deux
l’humain peut synthétiser combien d’acides aminés non-essentiels
12
à partir de quoi les acides aminés non-essentiels sont synthétisés
intermédiaires de la glycolyse, du cycle de Krebs ou de la voie des pentoses ainsi qu’à partir des acides aminés essentiels
alpha-cétoglutarate, oxaloacétate, pyruvate, 3-phosphoglycérate, phosphoribosyl-pyrophosphate
méthionine, phénylalanine
de quelle manière est incorporé l’azote lors de la biosynthèse des acides aminés non-essentiels
amination: glutamate déshydrogénase, glutamine synthétase
transamination: transaminases
la complexité des voies de synthèse des acides aminés varie selon…
structure des chaines latérales
décrit la biosynthèse de glutamate et de glutamine
à partir de alpha-cétoglutarate (intermédiaire du cycle de Krebs), on ajoute successivement deux azotes
premier azote (NH4+, NADH) ajouté par enzyme glutamate déshydrogénase = glutamate
deuxième azote (NH4+ ATP) ajouté par enzyme glutamine synthétase = glutamine
le glutamate peut aussi être transformé par
transamination de l’alpha-cétoglutarate
décrit la transamination de l’alpha-cétoglutarate pour donner de la glutamate
acide aminé quelconque + alpha-cétoglutarate
action de l’enzyme amino transferase
donne du glutamate et de l’alpha-keto acid
la transamination est un échange…
d’azote entre un acide aminé et un acide alpha-cétonique catalysée par transaminases (ALT ou AST)
à partir de la phénylalanine, l’enzyme phenylalanine hydroxylase est en mesure de faire la biosynthèse de quel acide acminé non-essentiel
tyrosine
quels sont les 4 enzymes clés à retenir pour la biosynthèse des acides aminés (2 pour amination et 2 pour transamination)
amination: glutamate déshydrogénase & glutamine synthétase
transamination: ALT (alanine transaminase) & AST (aspartate transaminase)
l’enzyme ALT permet de transformer du ??? en ???
pyruvate en alanine
l’enzyme AST permet de transformer du ??? en ???
oxaloacétate en aspartate
explique le fonctionnement de AST
glutamate donne un azote à l’oxaloacétate qui devient donc de l’aspartate
le glutamate qui a perdu son azote devient donc de l’alpha-cétoglutarate
explique le fonctionnement de ALT
le glutamate donne un azote au pyruvate qui devient donc de l’alanine
le glutamate qui a perdu son azote devient donc de l’alpha-cétoglutarate
les acides aminés sont les ??? de plusieurs molécules importantes comme… (4)
précurseurs
neurotransmetteurs (GABA, catécholamines, dopamine, sérotonine), hormones thyroïdiennes, hème, histamine
la synthèse du GABA se fait à partir de quel acide aminé? et avec quel enzyme?
glutamate
glutamate décarboxylase (PLP dependent)
la synthèse de la sérotonine se fait à partir de quel acide aminé ? quelles sont les étapes de cette synthèse?
tryptophan
1) l’enzyme tryptophan hydroxylase crée du 5-hydroxytryptophan
2) l’enzyme aromatic amino acid decarboxylase crée du 5-hydroxytryptamine
les catécholamines et la dopamine sont synthétisées à partir de quel acide aminé
tyrosine
quels sont les intermédiaires pour arriver à synthétiser les catécholamines et la dopamine?
tyrosine – DOPA – dopamine – noradrénaline – adrénaline
les hormones thyroïdiennes sont synthétisées à partir de quel acide aminé
tyrosines dans la thyroglobuline
RAPPEL
qu’est-ce que la thyroglobuline
protéine spécifique de la thyroïde
certaines tyrosines de la thyroglobuline peuvent être ???
de quelle facon?
iodées
ajout d’un ou deux iodes sur la chaine latérale
formation de monoiodotyrosine ou diiodotyrosine
les iodotyrosines peuvent réagir ensemble pour former ??? par l’action de ???
T3 et T4
thyroperoxydase (TPO)
la synthèse de quelle hormone thyroïdienne se fait en combinant 2 molécules de 3,5-diiodotyrosine
T4 thyroxine
la synthèse de quelle molécule thyroïdienne se fait en combinant 1 molécule de 3-monoiodotyrosine et 1 molécule de 3,4-diiodotyrosine
T3
la synthèse de l’hème se fait à partir de quel acide aminé
glycine
la synthèse de l’histamine se fait à partir de quel acide aminé et avec quel enzyme
histidine
histidine decarboxylase (PLP dependent)
vrai ou faux, les acides aminés inutilisés sont entreposés dans l’organisme
faux
quelles sont les 3 types de réactions qui interviennent dans le catabolisme des acides aminés
transamination (production de glutamate)
désamination (oxydative ou non-oxydative) (production d’ammonium NH4 toxique)
dégradation du squelette carboné
dans quelles situations (3) sont catabolisés les acides aminés
dégradation des protéines
lorsque l’apport en acide aminé excède les besoins
au cours du jeûne
au niveau hépatique, quelles molécules sont générées par le catabolisme des acides aminés
urée (produite dans foie, excrétée dans urine)
intermédiaires énergétiques (acides alpha-cétoniques)
à quoi servent les intermédiaires énergétiques produits lors du catabolisme des acides aminés
utilisés pour faire de l’énergie
transformés en acides gras et triglycérides
utilisés pour la synthèse du glucose (néoglucogenèse) ou de corps cétoniques (cétogenèse)
pour la plupart des acides aminés en excès, la première étape du catabolisme est…
la transamination pour former du glutamate à partir d’alpha-cétoglutarate
une fois que les acides aminés sont transaminés pour former le glutamate, que ce passe-t-il avec ce dernier
peut être désaminé (libération de ammonium NH4+)
peut être converti en glutamine (glutamine synthétase)
la glutamine joue un rôle majeur dans …
transport de ammonium vers le foie
qu’est-ce que la désamination
libération de l’ammonium NH4+ à partir d’un acide aminé
acide aminé = acide alpha-cétonique + NH4+
la désamination peut être ?? ou ??
oxydative ou non-oxydative
que produit la désamination oxydative
NADH + H+
quels sont les enzymes de la désamination oxydative
oxydase des acides aminés et glutamate déshydrogénase
quelle est la voie de désamination majeure
désamination oxydative
la glutamate déshydrogénase catalyse quelles réactions
désamination du glutamate et synthèse du glutamate
vrai ou faux, le taux de désamination oxydative du glutamate est très faible
faux, très élevé
la désamination oxydative du glutamate permet d’éliminer…
azote des acides aminés en excès sous forme de NH4+ dans les reins ou sous forme d’urée dans le foie
l’activité de la glutamate déshydrogénase hépatique dépend de…
niveau d’énergie de la cellule
si ATP est élevé, quelle est l’action de la glutamate déshydrogénase hépatique
alpha-cétoglutarate converti en glutamate
si ATP est faible, quelle est l’action de la glutamate déshydrogénase hépatique
glutamate converti en alpha-cétoglutarate
vrai ou faux, la désamination non-oxydative ne produit pas de NADH + H+
vrai
quel est l’effet de la glutaminase sur la glutamine
libère NH4+ et produit de la glutamate
vrai ou faux, l’amination de glutamate et la désamination de glutamine sont faites par le même enzyme
faux, 2 enzymes distincts soit: glutaminase (désamination) et glutamine synthétase (amination)
la première étape du catabolisme de la glutamine est ???
désamination non-oxydative par l’action de la glutaminase
la désamination des acides aminés mène à la formation de ??? qui peuvent ensuite être ??? (4 options)
NH4+ et acides alpha-cétoniques
1- ré-aminés pour former des acides aminés
2- oxydés dans le cycle de Krebs (production d’énergie)
3- transformés en intermédiaires du métabolisme du glucose, des lipides ou des corps cétoniques
4- décarboxylés (dégradés)
les acides aminés peuvent être classés en 3 catégories dans le cycle de Krebs, lesquelles
glucogéniques (à partir d’oxaloacétate)
cétogéniques (à partir d’acétyl-CoA)
glucogéniques/cétogéniques
vrai ou faux, la plupart des acides aminés sont glucogéniques
vrai
quels acides aminés sont ceux directement transformés en pyruvate ou en intermédiaires du cycle de Krebs
glucogéniques
quel est l’acide aminé glucogénique le plus important
alanine
la néoglucogenèse à partir de ?? dépasse celui de tous les autres acides aminés
alanine
quels acides aminés sont directement transformés en acétoacétate ou en acétyl-CoA
cétogéniques
vrai ou faux, la prticipation des acides aminés à la cétogenèse et la lipogenèse est très importante
faux, elle est très modeste
décrit les étapes du cycle alanine-glucose
1- glycolyse dans les muscles dégrade le glucose en pyruvate
2- muscles dégradent les protéines
3- pyruvate est transformé en alanine par transamination (ALT) dans les muscles
4- l’alanine se dirige au foie
5- permet de regénérer du glucose par néoglucogenèse au foie
la désamination des acides aminés produit… qui sera converti en ???
NH4+
urée
compare la toxicité de l’urée à celle de l’ammonium
urée = 100 000 fois moins toxique que NH4+
vrai ou faux, les niveaux de NH4+ circulants sont peu élevés chez un humain en santé
vrai
pourquoi un individu sain à un niveau de NH4+ peu élevés
corps fait plutôt circuler de la glutamine, de l’alanine et de l’urée:
- cycle de la glutamine
- cycle alanine-glucose
- cycle de l’urée
- NH4+ en provenance de la dégradation de l’urée par les bactéries intestinales
la glutamine joue un role majeur dans…
transport du NH4+ vers le foie
dans les tissus périphériques, quel enzyme est responsable de transformer le glutamate en glutamine
glutamine synthétase
vrai ou faux, la transformation du glutamate an glutamine permet le transport du NH4+ sous forme toxique
faux, sous forme non-toxique
la glutamine est transportée vers quels organes
foie (principalement) et les reins
qu’est-ce qui se passe dans le foie avec la glutamine
glutaminase dégrade glutamine en glutamate et libération de NH4+
le NH4+ libéré dans le foie quand la glutamine est dégradée en glutamate sert à…
synthèse de l’urée
l’urée représente quel pourcentage de l’azote urinaire
80%
dans les reins, que ce passe-t-il avec la glutamine
peut être transformée en glutamate par l’action de la glutaminase
qu’arrive-t-il au NH4+ libéré dans les reins quand la glutamine est dégradée en glutamate
il est directement éliminé dans l’urine
le NH4+ représente quel pourcentage de l’azote urinaire
20%
d’ou peut également provenir l’azote circulant
flore intestinale
le cycle de l’urée est une voie métabolique exclusive au…
foie
rôle du cycle de l’urée
convertir l’azote NH4+ provenant du catabolisme des acides aminés en urée pour excrétion urinaire
décrit la structure de l’urée
2 amines avec un CO2
d’ou viennent chacun des composants d’une molécule d’urée
1er NH4+: NH4+ tissulaire, transporté par glutamine et alanine (cycle de la glutamine et cycle alanine-glucose)
2e NH4+: aspartate (formé dans le foie par transamination de l’oxaloacétate par AST)
CO2: produit dans le cycle de Krebs
vrai ou faux, le cycle de l’urée est la voie de détoxification de l’organisme
vrai
le cycle de l’urée est un cycle de ? réactions: ? réactions mitochondriales et ? réactions cytosoliques
5
2
3
le cycle de l’urée nécessite quel type d’énergie
4 ATP
quelle est la première réaction du cycle de l’urée
CO2 + NH4+ + 2 ATP = carbamyl phosphate + 2 ADP+Pi
enzyme: carbamyl-phosphate synthétase
réaction mitochondriale
l’alanine et la glutamine sont libérées dans de nombreux tissus et servent de …
transporteurs de NH4+ vers le foie (80%)
une partie de la glutamine est transportée vers…
reins où le NH4+ sera éliminé directement dans l’urine (20%)
les ions NH4+ d’origine intestinale sont absorbés dans ??? et transportés vers ???
veine porte
foie
au foie, les ions NH4+ sont utilisés pour synthèse de ??? qui fournit ???
carbamyl-phosphate
premier azote de la biosynthèse de l’urée
le deuxième azote pour la biosynthèse de l’urée est fournit par…
aspartate
l’aspartate provient de la transamination de ??? qui peut lui-meme être généré à partir de ??? provenant du cycle de l’urée
oxaloacétate
fumarate
déficit nutritionnel causé par un apport inadéquat de calories et/ou protéines
malnutrition protéino-énergétique (PEM)
syndromes cliniques du PEM
Kwashiorkor
Marasme
la PEM est un problème touchant particulièrement…
pays en voie de développement
nombre d’enfants qui décèdent de PEM à chaque année
5 millions
quelles sont les populations à risque de PEM dans les pays industrialisés
anorexie/boulimie
alcoolisme
sans-abris
personnes dépendantes et maltraitées (enfants et ainés)
syndrome de malabsorption sévère
patients hospitalisés avec besoins augmentés en protéines (sepsis, trauma, autre)
décrit Kwashiorkor
apport calorique suffisant mais apport protéique inadéquat
poids environ 60-80% du poids prédit pour grandeur
présence d’oèdeme causé par hypo-albuminémie (peut masquer la perte musculaire)
décrit le Marasme
apport calorique et protéique insuffisant
si poids moins de 60% du poids prédit pour grandeur et absence d’oèdeme = marasme
si poids moins de 60% du poids prédit et présence d’oèdeme = marasme-kwashiorkor
