Examen 1 - Biochimie Flashcards
Nommez les caractéristiques du vivant.
- Croissance et développement
- > Guidées par un programme génétique
- Régénérescence et reproduction
- Mouvement
- être distinct de son environnement
- Organisation interne complexe
- Réaction et adaptation au monde extérieur
- Capacité de perception, mémorisation et conscience élaborées.
Nommez les théories de création de la vie sur terre.
- Génération spontanée (Aristote)
- > réfute par L. Pasteur
- Panspermie
- > ensemencement à partir de l’espace
- Abiogénèse ou chimique prébiotique
- > à partir de matière non vivante
- Caractéristiques biochimiques communes à tous les organismes vivants
Expliquer pourquoi la transition entre des systèmes statiques générés de manière aléatoire vers des systèmes auto-réplicatifs a été un moment clé dans l’évolution de la vie.
- Enrichir l’environnement de molécules aptes à se répliquer
- Établissement d’un processus de sélection naturelle.
Quelle est la composition chimique du corps humain ?
- Composé de 60 éléments différents
- 96% de la masse du corps
- > 4 éléments :
> Oxygène (65%)
> Carbone (18%)
> Hydrogène (10%)
> Azote (3%)
Nommez les caractéristiques des premières cellules.
- Compartimentation :
Protection et augmentation des concentrations internes
- Système fermé = composition différente
Quelle est l’unité de base commune entre les procaryotes et les eucaryotes ?
La cellule
Décrivez ce qu’est un procaryote.
Unicellulaire, organisation simple, pas d’enveloppe autour du noyau (ADN diffus, Archées et Bactéries)
Décrivez ce qu’est-ce un eucaryote.
Uni ou pluricellulaire, organisation complexe, noyau et des organites délimités par une membrane (champignons, plantes, mammifères, …)
Nommez les 3 formes caractéristiques des procaryotes.
- Coque
- Bacille
- Spirille
Nommez les 2 types de paroi bactérienne.
- Gram +
- Gram -
Nommez les caractéristiques des eucaryotes.
- Intérieur des cellules est compartimenté : organites
- Niveau de complexité supérieur
- Cytosquelette complexe
Qu’est-ce que l’introduction à la thermodynamique?
La thermodynamique est l’étude des transformations d’énergie.
Pour quelles fonctions biologiques la thermodynamique au niveau cellulaire est-elle essentielle?
- Réplication
- Division
- Photosynthèse
- Respiration mitochondriale
Quels sont les prérequis aux lois thermodynamiques ?
Un système + son environnement
Nommez les différents types de système.
- Ouverts : échanges de matière ET d’énergie avec l’environnement
- Fermés : uniquement échange d’énergie avec l’environnement
- Isolés : aucun échange possible
Décrivez le premier principe de la thermodynamique.
- L’énergie interne d’un système isolé est constante
- Pour tous les systèmes, il y a conservation de l’énergie -> ni produite, ni annihilée
- Pas d’énergie pas de travail
Décrive le second principe de la thermodynamique.
L’univers tend spontanément vers un désordre maximum.
Les processus sont caractérisés par le passage de l’ordre vers le désordre = l’entropie.
Qu’est-ce que l’énergie libre de Gibbs ?
∆G = ∆H –T∆S
∆G variation d’Énergie libre (Joules) => spontanéité
∆H changement d’enthalpie (Joules) => chaleur
T température (°Kelvin) => de l’environnement
∆S changement d’entropie (Joules/K) => désordre
À quoi sert l’énergie libre de Gibbs ?
- En thermodynamique, la quantité d’énergie libre permet de déterminer si une réaction chimique est spontanée ou non
- Mesure la partie de la variation d’énergie d’un système qui est utile, c’est-à-dire qui n’est pas dissipée sous forme de chaleur
Décrivez ce que signifie un delta G > 0, < 0 ou =0.
•Un processus ou ∆G < 0 est dit :
Exergonique et se déroule spontanément
•Un processus ou ∆G > 0 est dit :
Endergonique et requiert un apport énergétique afin de se dérouler
•Un processus ou ∆G = 0 est à :
l’Équilibre
Résumer la thermodynamique.
- Les lois de la thermodynamique décrivent le flux et les changements de chaleur, d’énergie et de matière
- Presque tous les processus chimiques et biochimiques sont le résultat de la transformation de l’énergie
- L’échange énergétique entre les systèmes et leur environnement s’équilibre
- Les lois de la thermodynamique permettent de comprendre les réactions métaboliques et la bioénergétique
Qu’est-ce qui fait varier l’énergie libre ?
- Concentration des réactifs et des produits
- Température
Quelles sont les conditions standards biochimique d’une réaction à l’équilibre ?
- Concentration des réactifs et des produits à 1 mol/L
- T 25°C
- pH 7
- Pression à 1 atm
Qu’est-ce que l‘équilibre chimique?
- L’équilibre chimique est un état dans lequel la vitesse de la réaction directe est égale à celle de la réaction inverse
- L’équilibre chimique est observé lorsque deux réactions chimiques opposées s’effectuent au même moment et à la même vitesse
Dans quoi se déroulent les processus vitaux?
En solution aqueuse
Quelle est la structure d’une molécule d’eau ?
- 2 atomes d’hydrogène liés à 1 atome d’oxygène
- Angulaire
- Polaire
- Tétraédrique
Expliquer le partage d’électrons de la molécule d’eau.
- Formation de liaisons covalentes
- Partage d’électrons sur la dernière couche électronique
Expliquer la liaison hydrogène.
- Formation de liaisons hydrogène entre les molécules d’eau
- Interaction électrostatique entre les dipôles
- Maximum de 4 liaisons possibles sur 1 molécule
- Liaisons faibles
Décrivez l’eau comme solvant en général.
- Solubilité : L’interaction entre le solvant et les molécules de soluté doit être supérieure aux interactions entre les molécules de soluté elles-mêmes
- Idéale pour les molécules polaires et ioniques, puisqu’elles sont hydrophiles
Décrivez l’eau comme solvant dans le corps.
- L’eau est capable de servir de solvant pour plusieurs molécules organiques (protéines, acides nucléiques, etc.)
- Ces molécules contiennent des groupements qui augmentent leur solubilité
Expliquer l’effet hydrophobe.
- Substances apolaires : charges symétriques
- Le contact eau-substance hydrophobe est minimisé
- L’effet hydrophobe est utilisé dans le processus de repliement des protéines
Qu’est-ce qu’une molécule amphiphile?
Possède à la fois un groupement hydrophile et un groupement hydrophobe
Expliquer la molécule amphiphile dans un solvant aqueux.
- Partie hydrophile hydratée
- Partie hydrophobe exclue
- Formation d’agrégats structurés :
- Micelle
- Double couche lipidique
- Liposomes
Expliquer le processus d’osmose.
- Mouvement du solvant à travers une membrane semi-perméable de le sens du moins concentré vers le plus concentré
- La pression osmotique est la pression qu’il faut appliquer à une solution concentrée pour éviter l’entrée du solvant
Expliquer ce qu’est la diffusion.
- Le soluté se déplace aléatoirement
- Le solvant se déplace aléatoirement
-> Atteinte d’une concentration à l’équilibre
Expliquer les propriétés chimiques de l’eau.
•Ionisation de l’eau :
H2O -> H+ + OH-
•L’ion H+ n’existe pas en tant que tel, mais il se retrouve associé avec une autre molécule d’eau pour former un ion hydronium (ou oxonium) H3O+
Expliquer la constante de dissociation de l’eau.
•L’eau est une molécule amphotère (base et acide)
H2O -> H3O+ + OH-
•Constante de dissociation (K)
𝐾 = [𝐴][𝐵]/[𝐴𝐵]
•Pour l’eau Ke = [H+] x [OH-]
([H2O] ne varie pratiquement pas, saut de H+)
- L’eau pure contient une quantité équimolaire des ions H+ et OH- ([H+] = [OH-])
- Ke = [1x10-7] x [1x10-7] = 10-14
Expliquer la constante de dissociation de pH.
- Ke = 10-14
- H2O + HCl → [H+]↑ et [OH-]↓ mais Ke ne change pas
- H2O + NaOH → [H+]↓ et [OH-]↑ mais Ke ne change pas
•Si la [H+] est :
= 10-7 : la solution est neutre
> 10-7 : la solution est acide
< 10-7 : la solution est basique
Quelle est la définition du pH?
- Acide fort : [H+] = 100M = 1M, pH=0
- Base forte : [H+] = 10-14M, pH=14
- Échelle logarithmique !
Δ d’une unité de pH = Δ d’un facteur 10 de la [H+]
Quelle est la définition d’un acide et d’une base selon Arrhenius?
ACIDE :
- Substance qui en solution aqueuse, libère un ou plusieurs protons (ions H+)
- Donneur de proton
BASE
- Substance qui en solution aqueuse, libère un ou plusieurs ions hydroxyles (OH-)
- Accepteur de proton
Comment sait-on la force d’un Acide ou d’une Base?
% d’ionisation d’une molécule lorsqu’elle est mise en solution dans l’eau AH + B -> A- + BH+
- Constante d’acidité (Ka) permet d’établir un classement des acides en fonction de leur force :
- Si Ka est petit → acide faible (faible ionisation (ex : Acide Fluorhydrique, HF))
- Si Ka est grand → Acide fort (Forte ionisation (ex : Acide Chlorhydrique, HCl))
Qu’est-ce qu’une solution tampon?
- Solution aqueuse capable de maintenir le pH malgré l’ajout d’un Acide ou d’une Base
- Est habituellement composée d’un acide faible et de sa base conjuguée
- Efficace dans une certaine gamme de pH
Donnez un exemple de solution tampon dans le corps.
- pH sanguin : très finement régulé (entre 7.37 et 7.43)
- Lorsque le pH sanguin sort de cette zone tampon, il interfère avec presque tous les processus biologiques. Dans le cas de maladie pulmonaire obstructive, il se produit une augmentation de la concentration de CO2 dans le sang, ce qui mène à une acidose respiratoire.
Qu’est-ce que des nucléotides?
- Molécules ubiquitaires
- Composition :
- Base azotée
- Sucre
- Groupement phosphate
- Les bases azotées sont dérivées
- Purines
- Pyrimidines
Nommez les pyrimidines.
- Cytosine
- Uracil
- Thymine
Nommez les purines.
- Guanine
- Adénine
Comment les nucléotides sont assemblés ?
Sucre et phosphate
- Ribose et désoxyribose
- Ajout d’un ou de plusieurs groupements phosphate en position C5
Décrivez la structure des acides nucléiques.
- Acides nucléiques = ADN et ARN
- Polymère de nucléotides
- Les nucléotides sont reliés par des liaisons phosphodiesters
Décrivez la double hélice d’ADN.
- ADN : Acide Désoxyribonucléique
- 2 brins d’acides nucléiques : complémentaires et antiparallèles
- A = T
- G = C
- Les bases forment le noyau de l’hélice
- Les sucres sont en périphérie
Code l’information génétique de chaque organisme
Qu’est-ce que la transcription?
ADN → ARN (noyau)
Qu’est-ce que la traduction?
ARN → Protéine (cytoplasme)
Qu’est-ce que la réplication?
ADN → ADN (noyau)
Qu’est-ce qu’un promoteur?
Séquence essentielle de l’ADN servant de site de liaison aux facteurs de transcription
Qu’est-ce que l’ARN polymérase?
Enzyme, associée aux facteurs de transcription, qui assure la conversion de l’ADN en ARN
Qu’est-ce que des facteurs de transcription?
Protéines qui activent ou répriment l’initiation de la transcription selon les besoins de l’organisme
Qu’est-ce que les séquences de terminaison?
Séquence spécifique du brin matrice mettant fin à la transcription
Décrivez la transcription.
Initiation :
• ARN polymérase et facteurs de transcription
Élongation :
• Par complémentarité des nucléotides (AGC et U)
Terminaison :
- Séquence de terminaison
- Libération de l’ARN
- Fermeture de l’hélice
Qu’est-ce qu’un ARN messager?
copie de l’ADN
Qu’est-ce qu’un ribosome?
association de protéines et d’ARN ribosomique (ARNr) ayant une activité catalytique (= enzyme)
Qu’est-ce qu’un codon?
triplet de nucléotides codant pour un acide aminé (ou un codon stop)
Qu’est-ce qu’un ARN de transfert ?
transporte l’acide aminé jusqu’au ribosome
Qu’est-ce qu’un acide aminé ?
constituant élémentaire des protéines
Décrivez le code génétique.
- Le code est dégénéré
◦ Redondance : plusieurs codons -> même acide aminé
- AUG = Méthionine
- Lecture de l’ARN dans le sens 5’ => 3’
- Synthèse peptidique dans le sens Nterminale => Cterminale
Décrivez la réplication de l’ADN.
Processus semi-conservatif aboutissant à une nouvelle molécule constituée d’un brin parental et d’un brin néoformé.
Décrivez les acides aminés.
- Structure des acides aminés
- Groupement amine primaire (NH2)
- Groupement carboxyle (COOH)
- Un atome d’hydrogène
- Une chaine latérale (R)
- À un pH physiologique, les groupements COOH et NH3 des AA sont ionisés
- Ce sont des molécules amphotères
Combien y a-t-il d’acides aminés ?
20
Décrivez ce qu’est une liaison peptidique.
- Polymérisation d’acides aminés
- Déshydratation (sortie H2O)
- Lien peptidique CO-NH
Qu’est-ce qu’un peptide?
Chaîne d’acides aminés
Qu’est-ce qu’une protéine?
Composée d’une ou plusieurs chaînes peptidiques (polypeptide)
Qu’est-ce qu’un pont disulfure?
- Ex. Cystéine : Contient un groupement thiol (SH)
- La réaction de 2 groupements thiol permet la formation d’un pont disulfure (déshydratation)
- Les ponts disulfures jouent un rôle important dans la stabilisation de la structure des protéines
Décrivez la stéréochimie des acides aminés.
- Arrangement spatial (3D) des atomes dans une molécule
- Les AA ont tous une activité optique à l’exception de la glycine
- Image miroir non superposable
- Énantiomère ou Stéréoisomère
Qu’est-ce que la projection de Fisher?
- Projection à plat
- Identifie toutes les molécules comme étant de forme L- ou D-
- Tous les acides aminés dérivés de protéines possèdent une configuration L-AA
Qu’est-ce qu’un stéréoisomère en pharmacologie ?
• Lors de la synthèse de certaines molécules on peut obtenir un mélange des 2 isomères
Mélange racémique : quantités égales des 2 isomères
Nommez des exemples de fonctions des protéines.
- Catalyse
- Transport (lipide, oxygène)
- Régulation de l’expression génique
- Protection
Nommez les différentes catégories de protéines.
- Fonction
- Structure
À quoi servent les protéines de structure?
Aident les tissus et les cellules à garder leur intégrité.
Donnez des exemples de protéines de structure.
- Actine
- Collagène
- Kératine
Combien y a-t-il de niveau de structure pour former la structure tridimensionnelle des protéines?
4 niveaux :
- Primaire
- Secondaire
- Tertiaire
- Quaternaire
Qu’est-ce qui établit la fonction d’une protéine ?
Sa structure
Décrivez la structure primaire d’une protéine.
- La séquence d’acides aminés d’une protéine représente sa structure primaire
- Les acides aminés sont reliés par des liens peptidiques :
- Extrémité N-terminale groupement aminé NH2
- Extrémité C-terminale groupement carboxyle COOH
Les mutations dans l’ADN sont des modifications dans quel niveau structural des protéines ?
Structure primaire
Les mutations de l’ADN sont-elles toujours éliminées?
Les mutations bénéfiques vont être propagées.
Les mutations délétères vont être éliminées dans la majorité des cas.
Expliquer ce qu’est l’anémie falciforme.
- Changement d’1 acide aminé en position bêta-6 (glutamine -> valine)
- Polymérisation des molécules d’HbS -> modification de la forme des érythrocytes.
- Diminution de l’irrigation dans les capillaires sanguins
- Cycle de vie des érythrocytes passe de 120 à 60 jours
Quelle protéine est présente en grande quantité dans les érythrocytes ?
Quelles sont ses fonctions?
L’hémoglobine.
- Transporte l’O2 dans le sang
- Transporte le CO2 vers les poumons
Expliquer la structure plane du lien peptidique.
- Caractère «double liaison partielle» -> structure rigide et plane
La majorité des liens peptidiques ont quelle conformation?
Trans, les C-alpha sont de part et d’autre de la liaison peptidique
Décrivez le squelette peptidique d’une protéine.
- Chaîne principale d’une protéine : atomes participant aux liens peptidiques
- Chaînes latérales des acides aminés : ne sont pas incluses dans le squelette
Qu’est-ce qui est le plan rigide d’une série d’acide aminé ?
Structure primaire
Décrivez la structure secondaire.
Les chaîne peptidique ne sont pas statiques.
Il y a de la torsion et des interférences stériques.
Qu’est-ce qu’un angle de torsion?
Limités par l’encombrement stérique des résidus des acides aminés.
Qu’est-ce que des forces de torsion?
Influencent la structure tridimensionnelle de la protéine.
Expliquer ce qu’est une hélice alpha dans la structure secondaire.
- Arrangement de la chaîne peptidique
- Structure en forme de spirale
- Stabilisée par des ponts hydrogène
Combien d’acides aminés par tour contient une hélice alpha? Combien d’acides aminés au total?
3.6 AA/ tour
12 AA au total
Expliquer le feuillet bêta au niveau de la structure secondaire.
- Stabilisée par des liaisons hydrogènes entre des AA distants
Nommez les 2 configurations possibles de feuillet-bêta.
- Parallèle (2 chaînes orientées dans le même sens)
- Antiparallèle (2 chaînes orientées dans le sens contraire)
Quelle configuration de feuillet bêta forme un coude ?
Une boucle ?
Coude = antiparallèle
Boucle = Parallèle
Qu’est-ce que les structures supersecondaires ?
- Combinaison particulière de structures secondaires
- Le motif peut constituer une signature pour une fonction précise :
ex. alpha-boucle-alpha : motif de liaison du calcium
Expliquer la structure tertiaire.
- Arrangement tridimensionnel de tous les acides aminés de la protéine
- Repliement global de toutes les structures secondaires et superstructures.
Par quoi est stabilisée la structure tertiaire?
- Liaisons hydrophobes
- Forces électrostatiques
- Ponts disulfures
- Liaisons peptidiques
Qu’est-ce qu’un domaine protéique?
- Les protéines de plus de 200 acides aminés forment des structures appelées domaine.
- Domaines formés par le structure tertiaire
- 1 chaîne polypeptidique
Quelles fonctions indépendantes exercent un domaine protéique ?
- Activité enzymatique
- Pore membranaire
- Interaction moléculaire
Qu’est-ce qu’une structure quaternaire?
- Protéine globulaire multimérique : assemblage de plusieurs chaînes de polypeptides
- Décrit le nombre et la position des sous-unités (1 unité = 1 chaîne protéique)
Le repliement des protéines est-il un processus simple ?
Non très complexe.
Que se passe-t-il si une protéine est mal repliée?
Habituellement dégradées, sinon :
- Accumulation de protéines mal repliées
- Implication dans diverses maladies
Décrivez l’amyloïde.
Conformation unique : assemblage de longues protéines fibreuses composées de feuillets bêta
Quelle protéine forme des agrégats insolubles impliqués dans plusieurs maladies neurodégénératives ?
Amyloïde
Ex. Alzheimer, Creutzfeld-Jacob, encéphalopathie, spongiforme bovine, …
Décrivez les protéines fibreuses.
- Rôle primordial dans le maintient de l’intégrité tissulaire
- Insolubles dans l’eau (à l’inverse des protéines globulaires)
- Constituants de la matrice extracellulaire
- Structure IIR caractéristique <-> structure IR particulière :
- Collagène, kératine
Décrivez le collagène.
- Protéine la plus abondante du corps humain (25%) -> os, peau, tendons, cartilage, dents, …
- Structure IR : 30% glycine, 15-30% de proline/hydroxyproline -> modification post-traductionnelle
- Structure IIR : hélice alpha particulière (3AA/tr) répulsion stérique entre les cycles de la proline et de l’hydroxyproline
- Les structures IIR s’associent et forment une triple hélice
Décrivez la kératine.
- Superfamille des protéines surenroulées (environ 60 membres chez l’homme)
- Caractérisées par des répétitions en heptade :
- 2 hélices droites enroulées l’une autour de l’autre
- Hélice particulière : super hélice gauche
- Composant du cytosquelette (filament intermédiaire)
Nommez les propriétés enzymatiques. (À CONNAÎTRE)
- Catalyseurs biologiques = transforment les molécules
- Produites par l’organisme pour favoriser les réactions chimiques
- Accélèrent la vitesse d’une réaction (indice 6 à indice 12)
- Restent inchangée
- Capacité d’agir de façon sélective sur un petit nombre de substrats (grande spécificité)
- Des milliers d’enzymes différentes
Dans quoi les enzymes sont hautement spécifiques?
- Dans la liaison avec leur substrat
- Dans la réaction qu’elles catalysent
Par quoi est conféré la spécificité d’une enzyme?
Par son site de liaison :
Immobilisation du groupement réactionnel du substrat à la surface de l’enzyme.
- Complémentarité géométrique
- Complémentarité électronique
Décrivez une enzyme simple.
- 1 seule chaîne polypeptidique
- Aucun autre groupement chimique que celui des acides aminés
Décrivez ce qu’est une holoenzyme.
- Requiert un cofacteur :
> Inorganique (ions métalliques, ex. Fe3+)
> Organique -> Coenzyme (ex. biotine, thiamine, ce sont des précurseurs du coenzyme)
- sans cofacteur, l’apoenzyme (enzyme sans cofacteur) est inactive
Les enzymes seules peuvent-elles participer à certaines réactions chimiques ?
Oui
Pour quelles réactions les enzymes seules sont-elles moins efficaces à les catalyser ?
- Oxydoréduction
- Transfert de groupement fonctionnel -> Requiert l’action d’un cofacteur
Décrivez les ions métalliques comme cofacteurs.
- Orientation du substrat
- Compensation de charge (masque ou stabilise transitoirement)
- Fer, cuivre, zinc, magnésium
Décrivez les coenzymes.
- Leur structure chimique est modifiée par la réaction enzymatique à laquelle ils participent
- Pour compléter la réaction, le coenzyme doit reprendre sa forme initiale -> il est régénéré
- Co-substrats
- Groupement prosthétiques
Qu’est-ce qu’un co-substrat?
- Associé de façon transitoire à l’enzyme
- Le retour à sa forme initiale est souvent catalysé par une autre enzyme
Qu’est-ce qu’un groupement prosthétique?
- Associé en permanence à l’enzyme -> liaison covalente
- Le retour à la forme initiale nécessite une étape supplémentaire à la réaction enzymatique
Qu’est-ce q’un complexe multienzymatique?
- Constitué de plusieurs enzymes distinctes
- Liaisons non-covalentes
Qu’est-ce qu’une proenzyme?
- Enzyme inactive
- Activée suite à un stimulus
- Avantageux pour l’organisme, l’enzyme est emmagasinée sous sa forme inactive = stockage
Qu’est-ce qu’une isoenzyme?
- 2 enzymes qui catalysent la même réaction
- Ont des séquences d’acides aminés différentes
- Paramètres cinétiques propres
Qu’est-ce que la cinétique enzymatique?
- Étudie la relation entre la vitesse d’une réaction et les concentrations des réactifs et des produits.
- S’intéresse aux éléments qui influencent la vitesse
- Caractérise l’efficacité d’une enzyme
- Optimisation de la catalyse à des fins d’utilisation thérapeutique
Qu’est-ce qui influence la vitesse d’une réaction ?
- Concentration du substrat, de l’enzyme
- Conditions réactionnelles (pH, température)
Expliquer l’influence de la concentration du substrat sur la vitesse de réaction enzymatique.
- Si la [substrat] est élevée, la réaction se fait beaucoup plus rapidement
- Si la [substrat] est basse, la réaction se fait moins rapidement
Expliquer l’influence de la température sur la vitesse de réaction enzymatique.
- Optimale entre 35° et 40°C
- Plus haut que 40°C -> dénaturation des enzymes
Qu’est-ce que le pH affecte au niveau de la vitesse de réaction enzymatique ?
- Affecte la vitesse réactionnelle
- Affecte la dénaturation de l’enzyme
Quelle équation permet de définir les réactions enzymatiques ?
Équation de Michaelis-Menten
Qu’est-ce que la réaction de Michaelis-Menten ?
Décrit la variation de vitesse réactionnelle en fonction de la concentration du substrat.
Décrivez les conclusions importantes de l’équation de Michaelis-Menten.
- Km (cte de Michaelis) reflète l’affinité de l’enzyme pour son substrat
- > si Km est petit : l’enzyme a une grande affinité pour son substrat
- > Si Km est grand : l’enzyme à une faible affinité pour son substrat
- La vitesse de réaction est directement proportionnelle à la concentration d’enzyme présente
Qu’est-ce que Km?
Constante de Michaelis : [substrat] à la 1/2 Vmax
La cinétique enzymatique permet-elle d’identifier un mécanisme réactionnel ?
Non
Plusieurs des réactions enzymatiques sont des réactions de quoi ?
De transfert de groupement fonctionnel d’une molécule à l’autre
Nommez les différents mécanismes des réactions à 2 substrats.
- Réactions séquentielles :
> ordonnées
> Aléatoires
- Réactions ping-pong
Décrivez la réaction séquentielle ordonnée.
- Liaison du 1er susbtrat (A) requise pour la liaison du 2e substrat (B)
- Le substrat A est appelé leading alors que le substrat B est appelé following
Décrivez la réaction séquentielle aléatoire.
Les 2 sites de liaisons pour les substrats sont disponibles simultanément sur l’enzyme.
Décrivez la réaction ping-pong.
- Implique une modification de l’enzyme
- Les 2 substrats ne se rencontrent jamais à la surface de l’enzyme
Qu’est-ce qu’un inhibiteur?
Molécule qui se fixe à une enzyme et diminue son activité :
- empêche la formation du complexe ES
- Empêche la séparation de l’enzyme et du produit (E+P)
Quels sont les 2 types de provenance des inhibiteurs ?
- Naturels : poisons, venins
- Chimiques : drogues, médicaments
Nommez les 2 types d’inhibition enzymatique.
- Compétitive
- Non-compétitive
Expliquer le fonctionnement de l’inhibition compétitive.
- L’inhibiteur entre en compétition avec le substrat naturel de l’enzyme
- L’inhibiteur présente une ressemblance structurale avec le substrat
- Bloque le site actif de l’enzyme
- Liaison réversible entre l’inhibiteur et l’enzyme
Décrivez l’effet de l‘inhibition compétitive sur la Vmax.
Effet sur la Vmax :
l’ajout d’un inhibiteur compétitif n’a pas d’effet sur la Vmax
- Théoriquement, si la concentration de substrat est assez élevée, la réaction va atteindre sa Vmax, même en présence d’un inhibiteur.
Décrivez l’effet de l‘inhibition compétitive sur le Km.
Augmente le Km d’un substrat.
- On a besoin d’une [S] plus grande afin d’atteindre la 1/2 Vmax
- Levée d’inhibition
Décrivez l’effet de l’inhibition compétitive sur le graphique de Lineweaver-Burk.
Les droites de la réaction inhibée et non-inhibée se croisent sur l’axe des Y (Vmax identique).
Les droites de la réaction inhibée et non-inhibée ne croisent pas l’axe des X à la même place (Km différent).
Les statines sont un exemple de quel type d’inhibition?
Compétitive, inhibition de la synthèse du cholestérol endogène.
Décrivez l’inhibition non-compétitive.
- L’inhibition et le substrat se lient sur différents sites de l’enzyme
- L’inhibiteur non-compétitif se lie soit à l’enzyme seule, ou au complexe ES (enzyme-substrat)
Expliquer l’effet de l’inhibition non-compétitive sur la Vmax.
Ils vont faire diminuer la Vmax de la réaction. L’augmentation de la [substrat] n’a aucun effet sur l’action de l’inhibiteur.
Expliquer l’effet de l’inhibition non-compétitive sur le Km.
N’interfèrent pas dans la liaison du substrat et de l’enzyme. Le Km de l’enzyme est donc inchangée en présence de l’inhibiteur.
Quelle est la 1ère étape de la glycolyse ? Décrivez-la.
Phosphorylation du glucose :
- Transfert d’un groupement phosphate sur la molécule de glucose :
> Permet d’emprisonner le sucre à l’intérieur de la cellule
- 2 enzymes différentes catalysent cette réaction :
> Hexokinase (ubiquitaire)
> Glucokinase (cellule hépatique)
- Liaison ATP-Mg 2+ nécessaire
Quelle est la 2e réaction de la glycolyse ? Décrivez-la.
Isomération du glucose-6-phosphate :
- Conversion d’un groupement aldéhyde en groupement cétone :
> Ouverture du cycle
> Formation d’un furanose
- L’enzyme glucose-6-phosphate isomérase catalysent l’isomération des glucose-6-phosphate et fructose-6-phosphate
Quelle est la 3e réaction de la glycolyse ? Décrivez-la.
Phosphorylation du fructose-6-phosphate
- Cette 3e réaction est un point de contrôle très important dans la voie métabolique.
> réaction d’engagement
> Elle est irréversible
- L’enzyme phosphofructokinase-1 est régulée par le niveau énergétique de la cellule :
> Inhibition allostérique par augmentation d’ATP
> Activation allostérique par augmentation d’AMP
Quelle est la 4e réaction de la glycolyse ? Décrivez-la.
Clivage du fructose-1,6-biphosphate
- L’enzyme aldolase catalyse le clivage de la molécule de fructose-1,6-biphosphate en 2 molécules à 3 carbones :
> dihydroxyacétone phosphate
> Glycéraldéhyde 3-phosphate
- La réaction est réversible et non régulée
Quelle est la 5e réaction de la glycolyse ? Décrivez-la.
Isomération du dihydroxyacétone phosphate :
- L’enzyme triose phosphate isomérase convertit la molécule de dihydroxyacétone phosphate en glycéraldéhyde-3-phosphate
- Il y a formation de 2 molécules de glycéraldéhyse-3-phosphate pour 1 molécule de glucose qui entre dans la glycolyse.
Décrivez le bilan de la phase 1 de la glycolyse.
1 molécule de glucose métabolisée
+ 2 molécules de GAP (glycéraldéhyde-3-phosphate) formées
- 2 molécules d’ATP consommées
Décrivez la 6e réaction de la glycolyse, c’est-à-dire l’oxydation du glycéraldéhyde-3-phosphate.
- L’enzyme glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase catalyse la conversion du GAP en 1,3-BPG
- Réaction exergonique :
conservation de l’énergie sous la forme réduire du NAD+ : NADH.
Décrivez la 7e réaction de la glycolyse : Production d’ATP par la synthèse de 3-phosphaglycérate.
- L’enzyme phosphoglycérate kinase catalyse la formation du 3-phosphoglycérate et d’ATP.
- Le groupement phosphate hautement énergétique est utilisé pour synthétiser 1 ATP à partir de l’ADP.
Décrivez la 8e réaction de la glycolyse : Isomérisation du 3-phosphoglycérate.
- L’enzyme phosphoglycérate mutase catalyse le déplacement du groupement phosphate (C3 vers C2)
- Isomérisation
Décrivez la 9e réaction de la glycolyse : Déshydratation du 2-phosphoglycérate.
- L’enzyme énolase catalyse la formation du phosphoenolpyruvate
- PEP = composé hautement énergétique
Décrivez la 10e réaction de la glycolyse : formation de pyruvate et d’ATP.
- L’enzyme pyruvate kinase catalyse la conversion du PEP en pyruvate (produit final de la glycolyse)
- Réaction irréversible et exergonique
- Production d’1 ATP
Donnez le bilan de la 2e phase de la glycolyse.
Pour 1 glycéraldéhyde-3-P, on a :
+ 1 pyruvate formé
+ 2 molécules d’ATP produites
+ 1 molécule de NADH formée
Donnez le bilan global de la glycolyse.
- 3 réactions irréversibles
Pour 1 glucose :
- 2 ATP consommées (phase 1)
+ 4 ATP produites (phase 2)
-> +2 ATP en bilan net
+ 2 pyruvates formés
+ 2 molécules de NADH formées
Quelle est la réaction 1 du cycle de l’acide citrique ?
La condensation de l’Acétyl-coA et de l’oxaloacétate.
Décrivez la réaction 1 du cycle de Krebs :
La condensation de l’Acétyl-coA et de l’oxaloacétate.
- Catalysée par l’enzyme citrate synthase
- Réaction séquentielle ordonnée
- La citrate synthase est inhibée par son propre produit : le citrate.
Décrivez la réaction 2 du cycle de Krebs :
Isomérisation du citrate.
- Isomérisation du citrate en isocitrate
- Réaction catalysée par l’Aconitase
- Réaction en 2 temps :
> le cis-aconitate = intermédiaire
> Transfert de OH du C3 au C2
- Contient un groupement fer-soufre (4Fe-4S) nécessaire à l’activité de l’enzyme
Décrivez la réaction 3 du cycle de Krebs :
Oxydation et décarboxylation de l’isocitrate.
- Réaction clé du cycle de Krebs
- La réaction est catalysée par l’isocitrate déshydrogénase
- Activation allostérique par l’ADP (signe un faible niveau d’énergie) et le Ca2+
- Inhibition allostérique par l’ATP et le NADH.
Décrivez la 4e réaction du cycle de Krebs : décarboxylation oxydative de alpha-cétoglutarate.
- Catalysée par un complexe enzymatique : complexe alpha-cétoglutarate déshydrogénase
- Les réactions catalysées sont similaires à celles catalysées par la PDH
- Production de la 2e molécule de CO2 et de la 2e molécule de NADH
- Complexe enzymatique est inhibé par ses produits (NADH et succinyl-CoA) et activé par l’ion Ca2+.
Décrivez la 5e réaction du cycle de Krebs :
Clivage du succinyl-CoA.
- Catalysée par la Succinyl-CoA synthétase
- Clive le lien thioester (lien hautement énergétique)
- Réaction couplée à la phosphorylation d’un GDP pour former un GTP.
Décrivez la 6e réaction du cycle de Krebs :
Oxydation du succinate.
- Le succinate est oxydé en fumarate par la Succinate déshydrogénase
- Seule enzyme du cycle de Krebs qui est intégrée à la membrane interne de la mitochondrie
- Appartient au complexe enzymatique II de la chaîne de transport des électrons (phosphorylation oxydative)
- FAD est réduit pour former du FADH2.
Décrivez la 7e réaction du cycle de Krebs : hydratation du fumarate.
- Catalysée par la fumarase
- Produit le L-Malate
Décrivez la 8e réaction du cycle de Krebs :
oxydation du malate.
- Le malate est oxydé en oxaloacétate par l’enzyme malate déshydrogénase
- Cette réaction produit le 3e et dernier NADH du cycle
- L’oxaloacétate produit à cette dernière étape est réutilisé dans la première étape.
Décrivez le bilan énergétique du cycle de Krebs.
Pour 1 molécule d’Acétyl-CoA :
+ Production de 3 molécules de NADH :
production de 3 ATP/NADH
+ Production d’1 molécule de FADH2 :
production de 2 ATP/FADH2
+ Production 1 molécule de GTP convertie en 1 molécule d’ATP
TOTAL : 12 ATP/ acétyl-CoA
Quelle est la première réaction UNIQUE à la NCG ?
Carboxylation du pyruvate :
- Conversion du pyruvate en phosphoénolpyruvate (PEP)
- Se fait en 2 étapes successives (requiert 2 ENZYMES) :
- Pyruvate carboxylase (groupement prosthétique de biotine lié à l’enzyme)
- Phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK)
Décrivez la structure du glycogène.
- Chaîne de polysaccharide de D-GLUCOSE + embranchements
- Liaisons glycosidiques α1-4 entre les glucoses de la chaîne
- Liaisons α-1-6 entre les glucoses pour former les embranchements
- Le glycogène est emmagasiné dans des GRANULES cytoplasmiques.
- Elles contiennent TOUTES les enzymes nécessaires à sa synthèse et à sa dégradation
Quelle est la réaction 1 de la glyconéogénèse ?
Phosphorylation du glucose
- Dans le FOIE, l’enzyme qui catalyse la phosphorylation du glucose est la GLUCOKINASE.
- Dans les MUSCLES et les autres cellules, l’enzyme qui catalyse la phosphorylation du glucose est l’HEXOKINASE.
Quelle est la deuxième réaction de la glyconéogénèse ?
Isomérisation du groupement phosphate
- Réaction catalysée par l’enzyme PHOSPHOGLUCOMUTASE
Quelle est la troisième réaction de la glyconéogénèse ?
Synthèse de l’UDP-glucose
- La réaction est catalysée par l’UDP-GLUCOSE PYROPHOSPHORYLASE
- Synthétisée à partir de glucose-1-phosphate et d’UTP
Quelle est la quatrième réaction de la glyconéogénèse ?
Allongement de la chaîne de glucose
- Transfert du groupement glycosyl de l’UDP-glucose sur l’extrémité NON-RÉDUITE de la chaîne
- Réaction catalysée par la GLYCOGÈNE SYNTHASE
- La molécule d’UDP est recyclée
Quelle est la cinquième réaction de la glyconéogénèse ?
Formation des embranchements dans la molécule
- Les embranchements dans la molécule de glycogène lui permettent d’AUGMENTER sa solubilité
- Augmente le nombre d’extrémités NON-RÉDUITES
- Catalysée par l’action de l’AMYLO(1-4)->(1-6)-TRANSGLUCOSIDASE
- Agit en 2 étapes :
- Brise une liaison α1-4
- Attache le glucose à un résidu non-terminal par une liaison α1-6
Quelle est la première étape de la DÉGRADATION du glycogène ?
Raccourcissement des chaînes
- L’enzyme qui catalyse le raccourcissement des chaînes est la GLYCOGÈNE PHOSPHORYLASE (contrôle l’étape limitante de la dégradation du glycogèene)
- Clive la liaison glycosidique α1-4 par une réaction de phosphorylation
- Produit du glucose-1-phosphate
- Clive les liaisons séquentiellement jusqu’à ce qu’il ne reste que 4 GLUCOSES dans la chaîne
Quelle est la deuxième réaction de la dégradation du glycogène ?
Retrait des chaînes aux embranchements
- Réaction catalysée par l’action de l’ENZYME DÉBRANCHANTE
L’enzyme est responsable de 2 activités enzymatiques différentes :
1. Activité oligo-α(1-4) -> α(1-4) glucane transférase :
- Enlève les 3 résidus de glucose à l’embranchement et les transfert sur une autre chaîne (bris d’une liaison α-1-4 et synthèse d’une autre liaison α1-4)
2. Activité amylo-α(1-6)-glucosidase :
- Produit un glucose libre (pas de phosphorylation comparativement à la glycogène phosphorylase)
