Glucides Flashcards
Que sont les glucides
Molécules polydroxylées dérivées de cétones ou d’aldéhydes
Formule chimique type : (CH2O)n
Quels autres atomes peuvent contenir les glucides
Azotes, phosphore
Leurs groupements hydroxyles oeuvent être midifiés ou substitués
Peuvent aussi être liés de façon covalente à des protéines, lipides ou autres: glycoprotéines et glycolipides
Origine des glucides
Végétaux et certaines bactéries peuvent synthétiser à partir de composés inorganiques (CO2 et H2O) par photosynthèse
Animaux: source alimentaire: composés les plus abondants dans la plupart des fruits, légumes et céréales OU synthèse endogène à partir d’autres molécules organiques
Rôles des glucides
Source d’énergie principale chez l’humain: 2 à 4 kcal/g
ADN
Glycoprotéines
GLycolipides
Que sont les monosaccharides
GLucides simples, divisés en deux groupes: aldoses et cétoses
classés selon le nombre de carbones dans la molécule: trioses, tétroses, pentoses, hexoses, heptoses
Propriétés chimiques desmonosaccharides
Molécules chirales possédant un pouvoir rotatoire de la lumière:
- habilité à faire dévier la lumière polarisé qui traverse une solution de la molécule, possible par la présence d’un carbone asymétrique ou chiral
DONC, il existe 2 énantiomères (stéréoisomères) pour les monosaccharides (L et D)
QU’est-ce qu’un carbone chiral
Lié à 4 substituants différents
Que sont les énantiomères
Molécules possédant la même formule chimique, mais une structure différente
Image miroir non superposables
Formule d’énantiomères retrouvée dans les mammifères
Juste les D
Que sont les diastéréoisomères
Molécules avec la même formule chimique mais structure différente
Que sont les épimères
Monosaccharides qui varient en structure par la configuration sur un seul carbone chiral
Épimérisation facilitée par des enzymes (épimérases) ou par le pH
COmment se forme un cycle dans les monosaccharides
Rx intramoléculaire entre un groupement hydroxyl et le groupement carbonyl des aldoses ou des cétoses forme des cycles
Furanose
Cycle à 5
Pyranose
Cycle à 6
QU’entraine la cyclisation des monosaccharides
Un autre carbone chiral: anomères alpha et béta
Comment varie les formes cycliques des mono
De l’environnement
pH neutre: 99% cyclique (plus stable)
pH basique: 99% linéaire
Glucose en sol: 99% cyclique
Conformations des cycles à 6
Chaise (plus stable)
Bateau
Anomère béta =
OH sur le carbone 1 en haut
Forme majeur du glucose
Pyranose béta
Comment se lient les mono
Liaison glycosidique covalente
Liaison hydrolysable par voie chimique ou enzymatique
Que sont les disaccharides
2 mono liés par lien glycosidique
Di majeurs dans l’alimentation
Saccharose
Lactose
Maltose
C quoi le saccharose
Sucrose ou sucre de table ou sucre blanc ou sucre de canne ou sucre
Édulcorant important (commercial et domestique)
D-glucose et D-fructose
Facilement digéré par sucrase (alpha-glucosidase) dans l’intestin
C quoi le lactose
Sucre du lait
Synthétisé par glandes mammaires
1/3 de la sucrosité des saccharoses
D-glc+D-galactose liés par liens béta
Dégradé par lactase (béta-glucosidase)
C quoi le maltose
Peu présent dans la diète, surtout de la digestion de l’amidon
2 D-glucoses par lien alpha
Alpha-glucosidases dans l’intestin
Que sont les oligosaccharides
3 à 19 monosaccharides liés par liaison glycosidiques
Peu abondants dans la diète; surtout par digestion des polysaccharides
Maltodextrines
Que sont les alpha-galactosides
Raffinose et stachyose
Présents dans lentilles et fèves
Difficilement digérés
Fermentation par des microorganismes intestinaux
Que sont les polysaccharides
Plus de 20 mono
Structures linéaires ou ramifiées
Digestibles ou non
Poly majeurs dans l’alimentation
Amidon
Glycogène
Cellulose
C quoi l’amidon
Un des poly les plus abondants dans les végétaux
Molécule de réverve énergétique
Polymère de D-glc
Composition de l’amido
Amylose (20-30%)
Amylopectine (70-80%)
COmpositon de l’amylose
Polymère linéaire de D-glc (liaison alpha 1-4)
600 à 1000 molécules de glucose
Composition de l’amylopectine
Polymère ramifié de D-glc avec de longues branches (liaison alpa 1-6) à toutes les 24-30 moécules de glc
10 000 à 100 000 glc
C quoi le glycogène
Polysaccharides important chez les animaux
Polymère ramifié de D-glc
Longues branches (liaison alpha 1-6 à tous les 10-14 molécules de glc)
2000 à 600 000 molécules de glc
FOnctions du glycogène
Réserve énergétique: glycogénogénèse/glycogénolyse
Présent dans la plupart des tissus (plus abondants dans le foie et les muscles)
Structure de cellulose
Polymère linéaire de D-glc
Liaison béta 1-4
200 à 14 000 molécules de glc
Fonctions de la cellulose
Poly non digestible
Constituant de la paroi cellulaire des cellules végétales
Plusieurs molécules de cellulose forment ensemble des microfibrilles et des fibres
Source des glucides
Alimentaire: amidon, cellulose, glycogène, saccharose, lactose, glucose
Endogène :néoglucogenèse et glycogénolyse
Quels est l’apport des glucides dans l’alimentatio
Apportent typiquement 45 à 65 % de l’énergie dans la diète humaine: 250g/jour (1000kcal), dont environ 50 g provient des sucres ajoutés
Glucides digestibles: mono, di, oligo et polysaccharides. Hydrolysés par enzymes
Glucides non digestibles: fibres, pas d’enzymes pour l’hydrolyse
Comment se fait la digestion des polysaccharides
Bouche: alpha-amylase salivaire
Dans estomac: cette enzyme est inactivée par l’acidité gastrique
Dans le grêle: pancréas sécrète des bicarbonates qui neutralisent l’acidité et l’alpha-amylase pancréatique qui poursuit la digestion des poly. Elles clivent les liaisons alpha 1-4 dans les oligosaccharides d’au moins 5 molécules de glc
Achevée par des enzymes membranaires (surface apicale des entérocytes); plusieurs complexes enzymatiques : sucrase-isomaltase (alpha-glucosidase), maltase-glucoamylase (alpha aussi), lactase (béta-glucosidase) clivant les di en monosaccharides
Quels sont les fragments produient par les amylases salivaires
Diffèrent selon la structure de la molécule d’origine
Maltotriose, maltose, alpha-limit dextrins
Évolution des amylases avec l’age
Naissance: bas
Hausse graduelle jusqu’à l’âge de 1 an
Que donne l’amidon
maltose: 2 glucoses
Que donne saccharose
GLucose et fructose
Que donne le lactose
Glucose et galactose
COmment sont absorbés les glucides
Sous forme de mono
VIa des transporteurs: transport actif et facilité
COmment se fait le transport de glucose
Transport actif: SGLT1 abondant dans l’épithlélium du tube digestif et du tubule rénal, utilise un gradient transmembranaire Na+ (mis en place par pompe Na/K-ATPase) pour faire entrer le glucose
Transport facilité: Transport de glucose selon gradient de concentration facilité par des perméases du glucose de la famille des GLUT
GLUT2
Dans le foie, pancréas, épithélium intestinal
Haute capacité, mais faible affinité (glucosenseur)
GLUT4
Tissu adipeux et muscles striés (muscles squelettiques et cardiaques)
Régulation par l’insuline
COmment passe le glucose
SGLT1: sodium requis et role important de la pompe Na/K-ATPase
Transport actif contre un gradient de concentration
Peut se faire aussi par transport facilité (GLUT5, avec fructose aussi)
GLucose et fructose passe ensuite dans la circulation sanguine par transport facilité : GLUT2
Comment sont métabolisés les glucides absorbés
Voies anaboliques: néoglucogénèse
Voies cataboliques: glycolyse
Certaines voies métaboliques sont présentes dans toutes les cellules, tandis que d’autres sont plus prédominantes dans des tissus spécifiques
C quoi la glycémie
Représente la concentration sanguine du glucose
Valeurs normales de la glycémieà jeun (après 8-12h) varient entre 4,0 et 5,5 mmo/L
Hypoglycémie
- de 4 mmol/l
Hyperglycémie
+ de 5,5 mmol/l
Diabète
+ de 7 mmol/l
RÉgulation de la glycémie
Insuline et glucagon sécrétées par le pancréas
Comment sont sécrétées l’insuline
Cellules béta es ilots de Langerhans
Beaucoup de glucose passant dans GLUT2 active plein de voies métaboliques pour libérer de l’insuline
Quelles molécules induit la sécrétion d’insuline
Sucres: glucose et mannose
AA: leucine et arginine
Stimulation du nerf vague
Peptides entériques: glucagon-like-peptide-1 et glucose-dependent inulinotropic peptide
Roles de l’insuline
Activation de la synthèse de glycogène et inhibition de sa dégradation
Activation de la dégradation de glucose et inhibition de la synthèse de glucose
Activation de la synthèse des lipides et inhibition de la dégradation des lipides
Effet via signalisation du récepteur de l’insuline
Comment entre le glucose dans les tissus insulino-dépendants
GLUT4
PAr quoi est sécrété le glucagon
Cellules alpha en périphérie des ilots
Effets du glucagon
Hormone hyperglycémiante
Inhibe synthèse de glycogène et active sa dégradation
Inhibition de la dégradation de glucose et activation de sa synthèse
Inhbition de la synthèse des lipides et activation de la dégradation
Effet via signalisation du récepteur du glucagon
Que fait le glucose en excès
Transformé en glycogène (polymère ramifiée de glucose)
Stimulé par insuline et inhibé par le glucagon (foie) et l’adrénaline (muscle)
Glycogène est stocké dans le foie (75g) et dans les muscles (300 g)
Étapes de la glycogenèse
Glucose en glucose-6-phosphate
Glucose-6-phosphate en glucose-1-phosphate
Glucose-1-phosphate + UTP en UDP-glucose et PPi
UDP-glucose + glycogène en glycogène (n+1) et UDP
L’ajout d’une ramification peut se faire via activité de la glycosyl-4,6-transférase
GLycogénolyse
Dégradation du glycogène permettant d’obtenir du glucose-6-phosphate utilisé par les cellules ou converti en glucose pour être exporté en circulation (foie)
Stimulée par glucagon (foie) et adrénaline (muscle)
Inhibé par insuline
Glycolyse
Dégradation du glucose pour faire de l’énergie par deux voies métaboliques distinctes:
Glycolyse: dans le cytosol en absence d’oxygène
Cycle de Krebs: dans la mito en présence d’oxygène
Quelles sont les phases de la glycolyse
Activation du glucose
Clivage d’hexose en 2 trioses
Production d’énergie (ATP)
Donne 2 pyruvates+2ATP+2NADH pour un glucose
Quelles sont les 3 étapes de la glycolyse à connaitre
Synthèse du glucose-6-phosphate (étape 1)
Synthèse du fructose-1,6-diphosphate (étape 3)
Synthèse du pyruvate (étape 10)
Étape 1 de la glycolyse
Synthèse du glucose-6-phosphate à partir du glucose
Catalysée par l’hexokinase (ou par la glucokinase dans le foie et le pancréas)
Réaction irréversible (hydrolyse de l’ATP)
Le glucose-6-phosphate ne peut pas traverser les membranes cellulaires
Le glucose-6-phosphate sert ensuite aux autres étapes de la glycolyse ou : synthèse du glycogène et voie des pentoses phosphates
Étape 3 de la glycolyse
Synthèse du fructose-1,6-biphosphate à partir du fructose-6-phosphate
Catalysée par 6-phosphofructokinase 1 (PFK-1)
Réaction irréversible (hydrolyse 1 ATP)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la glycolyse
Étape 10 de la glycolyse
Synthèse de deux molécules de pyruvate à partir de deux molécules de phospoénolpyruvate
Catalysée par la pyruvate kinase : réaction irréversible
Synthèse de 2 ATP
COmment sont convertis les autres moosaccharides
Fructose, galactose, mannose sont convertis en intermédiaires de la glycolyse ou épimérisés en glucose
RÉgulation de la glycolyse
COncentration de glucose (stimulation par le substrat)
COncentration d’ATP: inhibition par [ATP] élevées : phosphofructokinase-1, phosphoglycérate kinase et pyruvate kinase
Insuline stimule la glycolyse
Fructose-2,6-diphosphate stimule la glycolyse
C quoi la néoglucogenèse
Synthèse endgène de glucose
Série de réactions enzymatiques menant à la synthèse de glucose à partir de plusieurs autres molécules : pyruvate, lactate, glycérol, aa
Essentiellement un renversement de la glycolyse: sauf pour les 3 étapes irréversibles de la glycolyse
COntrairement à la glycolyse, la néoglucogénèse n’a pas lieu dans toutes les cellules : foie principalement et rein
À quoi est essentielle la néoglucogenèse
Maintient de la glycémie à partir de lactate (recyclage du cycle de Cori) ou à partir de molécules non glucidiques (aa)
Quand s’active la néoglucogenèse
PAs active avant la naissance: manque une enzyme dont les niveaux n’augmentent que quelques heures après la naissance (phosphoénolpyruvate carbokinase)
Bébé prématuré est plus à risque d’hypoglycémie : réserve de glycogène limitée et retard dans l’induction de la néoglucogenèse
C quoi le cycle de Cori
Dans le muscle: glucose dégradé pour former 2 ATP et pyruvate. 2 pyruvates donnent 2 lactates qui vont dans le sang
Dans le foie: redeviennent 2 pyruvates, puis glucose avec l’aide de 6 ATP
3 voies de contournement des étapes irréversibles de la glycolyse dans la néoglucogenèse
Pyruvate en Phosphoénolpyruvate
Fructse-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate
Glucose-6-phosphate en glucose
Cout=6ATP
Pyruvate en phospoénolpyruvate
2 enzymes mitochondriales: pyruvate doit d’abord entrer dans la mito à partir de l’alanine
Pyruvate en oxaloacétate: pyruvate carboxylase
Nécessite 1 ATP
Rx activée par l’acétyl-CoA (produit lors de la lypolyse)
Oxaloacétate en phosphoénolpyruvate: Phosphoénolpyruvate carboxykinase
Nécessite 1 ATP (1 GTP)
Fructose-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate
Catalysée par fructose-1,6-diphosphatase (PFK-2)
Inhibée par l’AMP
Inhibée par l’insuline (via fructose-2,6-diphosphate)
Point de controle majeur de la vitesse de la néoglucogénèse
Glucose-6-phosphate en glucose
Catalysée par la glucose-6-phosphatase
Seuls le foie et les reins possèdent cette enzyme
Sans cette déphosphorylation, glc ne peut pas être relaché en circulation
Comment est régulée la glycolyse et la néoglucogenèse
Insuline stimule glycolyse et inhibe noglucogenèse
Inverse pour glucagon
Modulation concertée de la vitesse des différentes étapes irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse
Qu’inibe et stimule l’insuline
PEPCK, F-1,6-diphosphatase et Glu-6-phosphatase
Stimule: hexokinase, PFK-1, Pyruvate kinase
Role du fructose-2,6-diphosphate dans la régulation
Régulateur majeur du sens des voies métaboliques de la glycolyse et de la néoglucogenèse
Synthétisé ou dégradé par la même enzyme: Synthèse/dégradation du F-2,6-DP régulé par insuline et glucagon
Activité enzymatique (kinase ou phosphatase) controlée par phosphorylation de l’enzyme (6-phosphofructokinase-2/fructose-2,6-diphosphatase)
APPRENDRE LE SCHÉMA SUR LE FRUCTOSE-2,6-DIPHOSPHATE
Que se passe-t-il après un repas
HAusse de l’insuline qui stimule une phosphatase déphosphorylant la PFK-2
PFK-2 déphosphorylée possède donc une activité kinase
Formation de fructose-2,6-diphosphate à partir de F-6-P
F-2,6-DP stimule PFK-1 et inhibe F-1,6-DPase
Que se passe-t-il lors la glycémie chute
BAisse de l’insuline et hausse du glucagon
Glucagon active une kinase qui phosphoryle PFK-2
PFK2 phosphorylée a une activité phosphatase, dégradant le F-2,6-DP en F-6-P
Que donne le métabolisme anaérobique du pyruvate
Ou absence de mito aussi
Transformé en lactate par la lactacte déshydrogénase, régénérant le NAD+ nécessaire pour l’étape 6 de la glycolyse (synthèse de 1,3-DPglycérate)
“fermentation lactique”
Que donne le métabolisme aérobique du pyruate
Entre dans la mito ou il est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase avec formation d’une molécule de NADH
L’acétyl-CoA entre dans le cycle de Krebs
Qu’est-ce que le cycle de Krebs
Cascade de rx biochimiques menant à la production des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP par la chaîne respiratoire mitochondriale (phosphorylation oxidative)
Ou se fait le cycle de Krebs
Dans la matrice de la mito chez les eucaryotes ou dans le cyto des bactéries
COndition nécéssaire au cycle de Krebs
Aérobie
Que fait le cycle de Krebs
Produit des intermédiaires énergétiques en dégradant une molécule d’acétyl-CoA en CO2
V=2CO2+3NADH+FADH2+GTP
Bilan de la glycolyse en anaérobie
Produit 2 ATP par molécule de glucose
4 ATP produit, mais 2 ATP pour initier la glycolyse (hexokinase et PFK-1)
Bilan de la glycolyse en aérobie
GLycolyse produit 2 ATP et 2 NADH
Pyruvate déshydrogénase produit 2 NADH
Cycle de Krebs produit 2 GTP, 2 FADH2, 6 NADH
Total de 38 ATP par glucose:
10 NADH = 30 ATP
2 FADH2=4 ATP
4 ATP=4ATP
À quoi servent les autres voies métaboliques secondaires des glucides et donne un exemple de voie
Synthèse de:
Coenzymes
Nucléotides
GLycoprotéines et glycolipides
Glucuronides
Voie des pentoses phosphates: formation de NADHP (requis pour la biosynthèse des acides gras) et formation de ribose (requis pour la biosynthèse des acides nucléiques)
Qu’est-ce que la bioénergétique
Partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation
Une cellule/organisme peut-elle créer de l’énergie
NON, doit l’extraire de l’environnement avant de pouvoir l’utiliser, la transformer ou l’emmagasiner
Quels sont les types d’énergie
Énergie cinétique associée au mouvement
Potentielle associée, par exemple, à la hauteur d’un poids
Chimique
Qu’est-ce que la thermodynamique
Étude quantitative des échanges d’énergie dans un système
Qu’utilise la cellule comme énergie
Énergie chimique contenue dans les composés organiques
Catégories de rx chimiques
Exergoniques: dégagent de l’énergie
Endergoniques: nécessitent de l’énergie pour avoir lieu
Qu’est-ce que l’énergie de Gibbs
Paramètre thermodynamique qui correspon à l’énergie libre des composés chimiques
Qu’est-ce que l’énergie libres
Portions de l’enthalpie totale pouvant servie à générer un travail ou engendrer une réaction
Que représente le deltaG
Changement de l’énergie libre au cours d’une rx chimique
DG=Gproduits - G réactifs = DH - TDS
DG <0
Rx exergonique se produisant spontanément
DG>0
Rx endergonique ne se produisant pas spontanément
DG=0
Rx est en équilibre, donc elle se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre
Que dit la loi d’action de masse
Si on hausse la concentration d’un intervenant d’un côté de la rx, on favorise le sens de la rx qui fera disparaitre cet intervenant
DG global pour une séquence de rx
C’est la somme des DG individuels
Si le total est négatif: rx exergonique se faisant spontanément
Que modifient les enzymes dans une rx
Jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la rx, donc l’atteinte de l’équilibre
Comment se font les réactions endergoniques
Ne peuvent pas se faire sans un apport d’énergie suffisant, correspondant à l’énergie d’activation
Cette énergie est obtenue par couplage avec une rx exergonique qui libèrera suffisament d’énergie pour activer la rx endergonique
Décrit les composés riches en énergie
Composés chimiques qui contiennent au moins un lien covalent avec un surplus d’énergie
Ce surplus peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
Quels sont les principaux composés riches en énergie
Certains dérivés en phosphates dont l’ATP et la créatine phosphate
Acyls-coenzyme A
Qu’est-ce que l’ATP
Source d’énergie pour les rx biochimiques dans la cellule:
Synthèse des protéines, hormones, cholestérol
Contraction musculaire
Transport actif à travers les membranes
Composition de l’ATP
Base azotée (adénine)
Sucre (ribose)
Phosphates
Ou se fait la biosynthèse de l’ATP
Dans la mito, plus précisement par la chaine respiratoire mitochondriale
Qu’est-ce qui est nécessaire pour l’hydrolyse de l’ATP par les enzymes
Son association aux ions Mg
Selon quoi varie l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP
pH du milieu
Concentrations en ions Mg2+
Somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP et AMP
2 à 10 mmol/L et elle demeure approximativement constante
Qu’est-ce que la créatine phosphate
Créatine est un aa qui peut être phosphorylé par l’ATP pour former la créatine phosphate, un composé riche en énergie, par la créatine kinase
Forme de mise en réserve d’énergie pour la cellule
Immédiatement utilisable par la cellule, sans autres réactions du métabolisme
Quelle rx avec la créatine se fait en surplus d’énergie
Formation de créatine phosphate: créatine + ATP=créatine phosphate
Vice-versa avec une baisse de l’ATP durant une baisse énergétique
Localisation de la créatine
95% dans le mucsle
1/3 sous forme libre, 2/3 en créatine phosphate
Synthèse de créatine
Dans le foie, le pancréas et les reins avant d’être acheminée aux muscles
Environ 1g/j et la diète amène aussi environ 1g/j de créatine déjà synthétisée
La synthèse endogène s’adapte à l’apport alimentaire (viande)
Végétariens font de la synthèse endogène
Élimination de la créatine
Transformée en créatinine (environ 2g/j) qui est éliminée par les reins dans l’urine
Quels sont les autres composés riches en énergie
acyl-coenzymes A: intermédiaires de la béta-oxydation
Phosphoénol pyruvate et le 1,3- biphosphoglycérate: intermédiaires de la glycolyse
Carbamyl-phosphate: fait partie du cycle de l’urée
Que permet le couplage de rx
Réaliser des rx endergoniques non spontannées
Comment est facilité le couplage
Grandement accéléré par une rx enzymatique catalysée par la glucokinase ou l’hexokinase
Qu’est-ce que l’oxydation
Perte d’électrons
Perte d’hydrogène
Gain d’oxygène
Qu’est-ce que la réduction
Gain d’électron
Gain d’hydrogène
Perte d’oxygène
Que nécessite une rx d’oxydoréduction
COmbinaison d’oxydation et de réduction
Que fait le réducteur
Donneur d’électrons, sera oxydé
Que fait l’agent oxydant
Accepteur d’électrons, sera réduit
Qu’implique une rx d’oxydo-réduction
Changement d’énergie libre
LA relation entre le changement d’énergie libre et le changement de potentiel est donnée par l’équations: DG0’=-nF(DE’o)
Que se passe-t-il en présence de 2 couples d’oxydoréduction
Celui ayant le E’o le plus élevé sera réduit et l’autre sera oxydé
Les électrons vont du couple avec le plus faible à celui avec le plus fort
Comment est le transfert d’électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’O2
Très favorable, très exergonique
Par contre, ne se fait pas directement, car la variation d’énergie libre entre les 2 est trop importante et la rx serait presqu’explosive, ce qui entrainerait une trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur
Que fait la cellule pour augmenter le rendement de récupération énergétique
Transfert les électrons du NADH+H+ vers l’oxygène de façon graduelle et controlée en utilisant les divers transporteurs de la chaine respiratoire mitochondriale
Comment l’organisme puise son énergie
Du catabolisme des nutriments (glucides, lipides, protéines) via les vois appropriées:
Glycolyse
Béta-oxydation
Protéolyse
À quoi sert le cycle de Krebs
Point d’intégration des différentes voies et fourni la plus grande partie de l’énergie sous forme de molécules énergétiques réduites (équivalent réducteurs)
À quoi sert la chaine de respiration mitochondriale
Rôle capital dans le métabolisme énergétique en permettant de convertir les équivalents réducteurs en ATP
Bilan pour 1 mole de glucose
2 moles d’ATP: 4-2
2 moles de NADH+H+
2 moles de pyruvate (qui donneront 2 moles acétyl-CoA et 2 moles de NADH+H+ dans la mito)
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE: 38 moles d’ATP
Bilan pour 1 mole de palmitate
- 2 moles d’ATP (pour la synthèse de l’acétyl-CoA)
7 moles de NADH+H+
7 moles de FADH2
8 moles d”acétyl-CoA qui passeront au cycle de Krebs
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE: 129 moles d’ATP
Qu’est-ce que le palmitate
Acide gras saturé de 16 carbones
Que fournit le catabolisme des aa
Molécules pouvant entrer dans le cycle de Krebs
Bilan pour 1 mole d’acétyl-CoA via le cycle de Krebs
1 mole d’ATP
3 moles de NADH+H+
1 mole de FADH2
BILAN TOTAL AVEC CHAINE RESPIRATOIRE: 12 moles d’ATP
Qu’est-ce que la chaine respiratoire
Ensemble de transporteurs d’électrons dans la membrane interne de la mitochondrie
3 complexes multiprotéiques transmembranaires fixes (I, III et IV)
Un complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (II)
2 transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et cytochrome c)
De quoi est responsable la chaine respiratoire mitochondriale
Reccueillir et oxyder les équivalents réducteurs formés durant le métabolisme des glucides, lipides et protéines
Transporte graduellement les H+ et les électrons du FADH2 et du NADH+H+ vers l’oxygène moléculaire, tout en pompant des protons dans l’espace intermembranaire
Que deviennent les équivalents réducteurs au final
ATP avec l’aide de l’ATP synthase
Comment est la membrane interne des mito
Imperméable aux métabolites ionisés, mais de nombreux systèmes d’échanges (transporteurs) permettent de faire traverser les ions
Quels sont les systèmes d’échange des ions
1 transporteur de pyruvare (avec H+)
VOie d’évitement du malate: transporteurs du malate et aspartate
Système de transporteur pour l’ATP : co-transporteur ATP-ADP et transporteur de Pi
Que contiennent les complexes de la chaine respiratoire
Plusieurs protéines participant au transport des équivalents réducteurs
Ces protéines ont un site réactif pouvant accepter les équivalents réducteurs (pouvant être réduits)
Citons: flavoprotéines/protéines fer-souffre/cytochromes
Décrit le complexe I
NADH-coenzyme Q réductase
Complexe le plus large de la chaine: plus de 40 protéines et au moins une flavoprotéine et 7 protéines fer-souffre
Entrée des équivalents réducteurs du NADH+H+ se fait ici
Oxyde le NADH+H+ en NAD+ et transfert les électrons vers l’ubiquinone
Cette étape s’accompagne d’un pompage de protons de la matrice mito vers l’espace intermembranaire
Décrit le complexe II
Succinate-coenzyme Q réductase
Aussi impliqué dans le cycle de Krebs
Petit complexe ancré à la membrane (traverse pas): au moins 4 protéines et 2 types de groupement prosthétique (FAD et fer-souffre)
Entrée des équivalents réducteurs du FADH2 ici
Oxyde le succinate en fumarate (faisant FADH2) et réoxyde ensuite le FADH2 en FAD
Électrons ainsi transférés du FADH2 vers l’ubiquinone
Décrit le complexe III
Cytochrome c réductase
Complexe dimérique: chaque monomère possède au moins 11 polypeptides et contient 3 groupements hème et 1 centre fer-souffre par monomère
Ubiquinone a été réduite en ubiquinol par les complexes I et II
Il accepte les électrons de l’ubiquinol et les transfèrent au cytochrome c
Étape s’accompagne du pompage de protons
Décrit le complexe IV
Cytochrome c oxydase
Dimérique: chaque monomère possède 13 polypeptides, contient 2 cytochromes et 2 atomes de cuivre
Cytochorme migre ici
Complexe accepte les électrons un à un du cytochrome c et les transfèrent à l’oxygène moléculaire en bloc de 4: dernière étape de la chaine respiratoire
Étape s’accompagne du pompage de protons
Qu’est-ce que la phosphorylation oydative
COuplage entre respiration cellulaire (oxydation) et synthèse d’ATP (phosphorylation)
Quelle est la théorie chimiosmotique de Mitchell
Énergie nécessaire à la synthèse d’ATP par phosphorylatio oxydative proviendrait d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale
Qu’entraine l’accumulation de protons dans l’espace intermembranaire
Gradient de pH
Différence de potentiel membranaire
Qu’est-ce que l’ATP synthase
Protéine transmembranaire localisée dans la membrane interne des mito
Partie Fo est un canal transmembranaire transporteur de H+
PArtie F1 ATPase est la sous-unité phosphorylante
Protons dans l’espace intermembranaire retournent dans la matrice en empruntant le canal Fo, ce qui entraine la synthèse d’ATP par la sous-unité F1/
Comment sont les sous-unités a et b de F0
Fixes par rapport à la membrane et reliés aux sous-unités alpha et béta de F1
Que fait le cylindre de 12 sous-unités c dans Fo
Mobile et reliée aux sous-unités epsilon et gamma de F1. L’ensemble forme le rotor
Que font les sous-unités béta de F1 quand le cylindre tourne
Changent de conformation au fur et à mesure que la sous-unité gamma s’associent à elles
C’est ce changement de conformation qui induit la synthèse d’ATP
Rendement de la phosphorylation oxydative
3 ATP par NADH+H+
2 ATP par FADH2
FActeurs influençant la vitesse de la respiration cellulaire
Disponibilité en ADP: [ADP] augmente, la vitesse de la chaine augmente très rapidement
Disponibilité des substrats
Capacité des enzymes
Disponibilité de l’oxygène: oxygénation et circulation sanguine
Inhibiteurs du complèxe I
Roténone
Amytal
Inhibiteurs du complexe III
Antimycine A
Inhibiteurs du complexe IV
Cyanure
Monoxyde de carbone
Que sont les agents découplants
Molécules permettant aux protons de revenir dans la matrice mitochondriale sans passer par l’ATP synthase
Ces produits empêchent la formation d’ATP mais n’affectent pas la respiration cellulaire
Inhibiteurs de l’ATP synthase
Oligomycine
Agent découplant
Dinitrophénol
Caractéristiques de la graisse brune
Grande concentration de mitochondries
Leur role serait de produire de la chaleur pour maintenir la température corporelle pendant les périodes de grand froid
UCP1 (protéine découplante) activée par le froid rend la membrane interne perméable aux protons: donc consommation d’oxygène sans synthèse d’ATP
Pour parer à ce gaspillage de réducteurs, métabolisme serait activé provoquant le dégagement de chaleur
