Cycle TCA et acides gras Flashcards
cycle de Krebs, régulation TCA, phosphorylation oxydative, chaîne de transport des électrons, acides gras, métabolisme et régulation acides gras, B-oxydation
Signalisation cellulaire et transmission des signaux : communication entre les cellules
Quels sont les 3 types de signalisation cellulaire?
- Autocrine : La cellule qui produit un message porte des récepteurs capables de répondre à ce message (la cellule produit sa propre stimulation ou inhibition)
- Paracrine : molécules messagères parcourent de courte distance dans l’espace extracellulaire, capacité limitée de déplacement, dégradés par des enzymes ou se fixent à la matrice extracellulaire
- Endocrine : molécules messagères (aka hormones) passent par le flux sanguin et agissent dans des endroits cibles de l’organismes
Quelles sont les étapes de la transduction d’un signal?
- Ligand extracellulaire s’unit au récepteur à la surface externe de la cellule
- Changement de conformation du récepteur
- Signal relayé au travers de la membrane, jusqu’au domaine cytoplasmique du récepteur
La transmission du signal à l’intérieur de la cellule peut suivre 2 voies selon le type de récepteur activé
Gauche :
- Transmission d’un signal du récepteur à une enzyme (appelée «effecteur»)
- L’effecteur produit un second messager (molécule qui active/inactive des protéines spécifiques) qui peut être diffusé dans le cytosol ou rester dans la bicouche
Droite:
4a. Récepteur transmet un signal et transforme son domaine cytoplasmique en une station de recrutement de protéines de signalisation cellulaire. Interaction des protéines entres-elles ou avec les composantes de la membrane cellulaire par le biais de domaines d’interaction particuliers
- Activation d’une protéine située à l’origine d’une voie de signalisation intracellulaire
- Séries d’opérations successives réalisées par les différentes protéines composant la voie de signalisation (modification la conformation de la protéine en aval = activation/inhibition de la protéine)
* *souvent dû aux protéines kinases et protéines phosphatases - Le signal atteint la protéine cible
- Réponse
Quel est le rôle des protéines G?
Activation protéine Ga, perd GDP pour GTP, activation d’un effecteur (adhénylylcyclase) par sous-unité Ga qui va produire l’AMP cyclase (second messager), hydrolyse de GTP et désactivation Ga et réassociation avec Gby pour reformer la protéine G (fin activité effecteur), récepteur (GPCR) phosphorylé par GPK (kinase) et fixation du GPCR par arrestine pour empêcher liaison d,autre protéine G
- Le ligand se fixe au récepteur et modifie sa conformation en augmentant son affinité pour la protéine G à laquelle il se fixe
- La protéine Gα perd son GDP qui est remplacé par un GTP
- Interaction avec le GPCR (récepteur) activé entraîne un changement de conformation de la sous-unité Gα
Le changement de conformation provoque une baisse d’affinité entre Gα et Gβγ qui entraîne une dissociation du complexe trimérique. La sous-unité Gα s’unit à une protéine effectrice (adénylylcyclase).
*La sous-unité Gβγ peut également s’unir à un effecteur comme une enzyme ou un canal ionique
- Activation de l’effecteur produit un second messager : AMPc
- activation de GTPase de Gα hydrolyse le GTP lié et désactive Gα.
- Gα se réassocie à Gβγ pour reconstituer la protéine G trimérique et l’effecteur cesse son activité.
- Phosphorylation du GPCR (récepteur) par une GRK (kinase)
- Fixation du GPCR par une molécule d’arrestine qui empêche le récepteur lié au ligand d’activer d’autres protéines G
Quels sont les produits importants du Cycle TCA (cycle de Krebs)
Les produits importants de la TCA sont : coenzymes réduites FADH2 et NADH et le GTP qui sera convertis en ATP
Acétyl CoA + 2 H2O + FAD + 3 NAD+ + GDP + Pi
->
2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP + HS—Coa
- Condensation de l’oxaloacétate (OAA) (4C) et de l’acétylCoA puisformation d’une molécule de citrate à 6C par l’enzyme citrate synthase(étape 12 de la figure 5,7)
- Durant la réaction, le citrate se raccourci carbone par carbone pour régénérer la molécule d’oxaloacétate (4C) par l’action des enzymes Aconitase et Isocitrate déshydrogénase (étapes 13 et 14 de la figure 5,7)
- Les 2Cretirés de la molécule de citrate sont oxydés pour donner une molécule de CO2
- Durant la réaction, Réduction du NAD+ en NADH (étapes 11-14-15 et 19 de la figure 5,7) et du FAD en FADH2(étape 17 de la figure 5,7)
Qu’est-ce qui régule le cycle de Krebs
- La vitesse du cycle dépend de la vitesse de réaction de la transformation du pyruvate en acétyl CoA. (catalysée par pyruvate déshydrogénase)
- Dépend de la vitesse des 3 réactions limitantes (1, 3 et 4) de la glycolyse
- Dépend de la disponibilité des coenzymes (NADH et FADH2)
Quelles sont les 2 étapes de la phosphorylation oxydative?
Étape 1. Les électrons à haute énergie sont transférés à partir du FADH2 ou du NADH en passant par la chaîne de transport d’électrons localisé dans la membrane interne des mitochondries.
Le long de la chaîne respiratoire, les électrons participent à des réactions qui libèrent de l’énergie. Ces réactions provoquent un changement de conformation des transporteurs d’électrons qui font sortir les protons à travers la membrane.
L’énergie libérée durant le transport des électrons est stockée sous la forme d’un gradient électrochimique de protons de part et d’autre de la membrane.
Les électrons de faible énergie sont transférés à l’accepteur final d’électrons, l’O2 qui est réduit en H2O
Étape 2. Retour contrôlé des protons à travers la membrane grâce à une enzyme synthèse de l’ATP fournit l’énergie nécessaire pour transformer l’ADP en ATP
** Chaque paire d’électron transférée de NADH à O2 par chaîne de transport d’électrons libère assez d’énergie pour production de 3 ATP. Chaque paire libérée par FADH2 en produit 2.
Qu’est-ce que la chaîne de transport d’électrons?
Transporteurs d’électrons enrobés dans une membrane qui acceptent des électrons de haute énergie et diminuent leur énergie par palier au cours de leur passage dans la chaîne ; l’énergie capturée est ainsi utilisée pour la synthèse d’ATP ou autres molécules de stockage d’énergie
Les transporteurs sont disposés selon un ordre de potentiel d’oxydoréduction (potentiel redox) croissant. Chacun est réduit par les électrons qu’il reçoit puis oxydé par la perte des électrons qui vont au transporteur suivant. Les électrons appauvris arrivant au bas de la chaîne de transports sont captés par l’O2 qui les transforme en H2O
Comprend 4 complexes
Expliquer la fonction des 4 complexes de la chaîne de transports d’électrons
Complexe I :
- Oxydation du NADH
- Transfert d’une paire d’électron à ubiquinone (transporteur électrons) qui devient ubiquinol (UQH2)
- Changement conformation par déplacement des électrons vers ubiquinone, mouvement hélice HL, mouvement 3 hélices transmembranaires et passage de 4 protons de la matrice dans l’espace intermembranaire
Complexe II :
– 4 polypeptides : 2 sous-unités hydrophobes, qui ancrent la protéine dans la membrane, et 2 sous-unités hydrophiles, qui comprennent la succinate déshydrogénase (enzyme du cycle TCA)
– Voie permettant la livraison d’électrons de faible énergie du succinate au FAD à l’ubiquinone
– Pas de translocation de protons
– 3 sous unités contiennent des groupements redox : cytochrome b (2 hèmes) et cytochrome c1 (1 hème)
Complexe III:
– Catalyse le transfert des électrons de l’ubiquinol au cytochrome c
- 4 protons sont pompés à travers la membrane pour chaque paire d’électrons passant par le complexe
- Les protons sont libérés dans l’espace intermembranaire
- 2 protons dérivent de la molécule d’ubiquinol qui est entrée dans le complexe et 2 protons sont enlevés de la matrice et ajoutés à une seconde molécule d’ubiquinol
Complexe IV:
– Transfert successif d’électrons du cytochrome c réduit à un O2 pour réduire la molécule d’O2 complète
- Transfert d’électrons du cytochrome c à la cytochrome oxydase
- Réduction d’O2 en H2O
- Passage des protons vers le milieu externe
4 cyt c2 + 8 H+matrice + O2 -> 4 cyt c3 + 2 H2O + 4 H+cytosol
*Sites de couplage : entre les complexes I, II et IV, le transfert des électrons provoque une libération importante d’énergie.
**Ubiquinone (UQ) et Cytochrome c (Cyt c) ne font pas parti des complexes. Le premier est un ensemble de molécules dissoutes dans la bicouche de la membrane et le second est une protéine soluble dans l’espace intermembranaire. Leur rôle est le transport des grands complexe protéiques relativement mobiles (comme une navette).
Comment se fait la régulation de la génération d’ATP ?
Une partie est mobile (ancrée dans la membrane, partie y)
Les sous-unités alpha (a) et beta (B) sont immobiles.
Catalyse rotatoire, partie y de l’ATP synthase tourne par rapport au segments a et B. La rotation est alimentée par mouvement des protons traversant membrane par canal
Nécessite 3 protons pour générer 1 ATP (120°), donc une rotation complète (360°) génère 3 ATP
- Le phosphate est exporté vers la matrice grâce à la phosphate translocase pour faire la synthèse d’ATP (besoin d’un transporteur pour traverser la membrane pcq très polaire)
- Une fois formé, l’ATP est envoyé vers le cytosol par l’ATP-ADP translocase.
Qu’est-ce qu’un acide gras?
Les acides gras sont de longues chaînes hydrocarbonées non-ramifiées, avec un seul groupement carboxyle à une extrémité. La chaîne hydrocarbonée est hydrophobe et le groupement carboxyle (-COOH) est hydrophile.
On distingue les acides gras saturés et les acides gras insaturés. Les acides gras diffèrent par la longueur de leur chaîne hydrocarbonée et par la présence éventuelle de doubles liaisons. Les acides gras dépourvus de doubles liaisons sont saturés et ceux qui possèdent des doubles liaisons sont insaturés.
Quels sont les 3 rôles des acides gras?
Les acides gras ont 3 rôles :
1. structural: ils entrent dans la composition des phospholipides et des glycolipides membranaires.
- fonctionnel: des dérivés d’acides gras sont des messagers et des modulateurs cellulaires.
- énergétique: grâce à Beta-oxydation, ils sont une source d’énergie dans la plupart des tissus (muscles, foie, tissus adipeux, etc.)
Qu’est-ce que le métabolisme des acides gras?
- Leur catabolisme (β-oxydation) en acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA), qui passe ensuite dans le cycle de Krebs, puis chaîne de transfert d’électrons
- Leur synthèse à partir de l’acétyl-CoA
- Réactions d’élongation et/ou de désaturation des acides gras préformés.
Expliquer les étapes de la B-oxydation des acides gras
acyl-CoA, navette de la carnite, 4 séquences, acétyl-CoA
Se fait dans le cytosol vers la mitochondrie
- Activation des acides gras en acyl-CoA (demande ATP pour former l’acyl-adénylate+CoA pour former acyl-CoA )
- Groupement acyl est transféré (carnitine acyltransférase I) sur la navette carnitine qui le fait traverser dans la membrane interne mitochondrie. Une fois dans la matrice de la mitochondrie, carnitine acyltransférase II transfert groupement acyl sur CoA.
3. Séquence récurrente de 4 réactions - Déshydrogénation (produit 1 FADH2) - Hydrataton - Déshydrogénation (produit 1 NADH H+ - Clivages entre atomes de Ca et CB du groupement acyl (produit 1 acétyl-CoA + 1 acétyl CoA raccourcit qui repart pour un tour)
Quel est le bilan de la B-oxydation des acides gras?
- Au départ, l’acyl-CoA a 16 carbones; la molécule perd 2 atomes de C à chaque tour et fait 7 tours du cycle de beta-oxydation.
- À chaque tour d’hélice, 1 NADH et 1 FADH2 sont générés
Pour calculer le bilan à partir d’une molécule avec un nombre de C connu :
Nombre de C = 2n
Acétyl CoA générés =n
FADH2 générés = n-1 NADH,H+ générés = n-1
Exemple : Le palmitate a 16C, donc 16=2n, donc n=8
Ainsi, lorsque le palmitate termine la B-oxydation, on se retrouve avec 8 acétyl-CoA produits, 7 FADH2 et 7 NADH,H+
Comment se fait la régulation de la B-oxydation ?
L’inhibiteur est le malonyl-CoA.
→ Quand sa quantité est faible (= pénurie glucidique), la carnitine acyltransférase I transfère l’acyl-CoA pour qu’il soit β-oxydé dans la mitochondrie.
→ Quand sa quantité est forte, la carnitine acyltransférase I est inhibée : la β-oxydation cesse alors que la synthèse des acides gras à partir du malonyl-CoA se met en marche.
