Glucides et métabolisme énergétique Flashcards
Qu’est-ce qu’un glucide
hydrate de carbone
molécule polyhydroxylée à base de cétone ou d’aldéhyde
formule (CH2O)n
glucose: C6H12O6
Que peuvent contenir les glucides
- Peuvent contenir dautres atomes: phosphates azotes
- groupement OH peut être modifiés ou subsitués
- peuvent être liés à de facon covalente à des lipides ou protéines (glycolipides ou glycoprotéines)
Quelle est la source/origine des glucides pour les végétaux et les animaux
Végétaux:
- synthèse de glucides à partir de matière inorganique via photosynthèse
Animaux
- source alimentaire: abondant dans fruits, légumes, céréales
- synthèses endogène à partir de d’autres molécules organiques (ex: aa)
Quelles sont les roles des glucides
- sources principal d’énergie chez l’humain: 2-4kcal/g
Constituants de
- ADN
- glycoprotéines
- glycolipides
Qu’est-qu’un oses
Monosaccarides/glucides simples divisé en 2 catégories
- aldose
- cétose
classifiés selon le nombre de carbone dans la molécule
- triose, tétrose, pentose, hexose, etc.
Décris la molécules du glucose
Aldose
Hexose; 6C
Majoritairement sous la forme D-glucose, en chaise
Donc forme majoritaire: B-D-glucopyranose (65% du temps)
Donne un exemple de cétose
D-fructose
Quelles sont les propriétés chimiques des monosaccharides
- molécules chirales qui peuvent dévier la lumière; pouvoir rotatoire de la lumière
- présence d’un carbone asymétrique (avec 4 substituants différents)
il existe 2 énantiomères pour les monosaccharides (D ou L)
- image miroir l’une de l’autre, donc non-superposable
Définis énantiomères
Deux molécules qui possèdent la même formule chimique mais une structurre différentes
- image miroir l’un de l’autre non-superposable
Quelle forme d’énantiomère retrouve t on chez les mammifère et cette forme est basée sur quelle comparaison
Forme D
- basée du la comparaison avec la D-Glycéraldéhyde
Définis diastéréoisomère
Deux molécules avec la meme formule chimique, mais une structure différentes
- pas une image miroir
Définis épimère
Deux molécules qui ont la meme formule chimique, mais une structure différentes qui varie par la configuration sur un seul carbone chiral/asymétrique (sous-catégorie de diastéréoisomère)
- épimérisation facilitée par des enzymes (épimérase) ou par le pH
- ex: D-glucose et D-mannose
Décris la conformation cyclique des monosaccharides (réactions, types selon nbr de C, carbone)
- réaction intramoléculaires entre un groupement hydroxyl (OH) et le groupement carbonyle
permet de faire des cycles de 5 ou 6 carbone
- 5C: furanose
- 6C: pyranose
cyclisation des monosaccharides entrainent la formation d’un 2e carbone asymétrique; carbone anomérique
- anomère alpha ou beta
Comment varie les formes de monosaccharides cyclique et linéaire
Groupement carbonyle et hydroxyl sont disponible pour réagir permettant une réaction à l’équilibre
Conditions favorisant la forme cyclique ou linéaire
- 99% cyclique: pH acide
- 99% linéaire: pH basique
Quelle est la forme majeure de glucose et en quelle proportion chez l’humain
beta-D-glucopyranose; conformation chaise
- carbone anomérique beta
- énantiomère D: OH seul à droite sur le C asymétrique le plus loin de C=O
- cycle de 6 carbone
- configuration chaise plus stable
65% sous cette forme
autre = alpha-D-glucopyranose
Sous qu’elle forme le glucose est-il en solution aqueuse
Forme cyclique = plus stables
- 99%
Quelles sont les configurations des cycles à 6 carbones
Chaise: plus stable
Bateau
Quelle est la différence entre un anomère beta et alpha
Position du OH qui varie sur le C1
- beta en haut
- alpha en bas
Quelle liaison lie les monosaccharides et comment peut on briser/hydrolyser cette liaison
Liaison glycosurique covalent
- disaccharides
- oligosaccharides
- polysaccharides
Hydrolyse par voie chimique (acide) ou enzymatique
De quoi sont formés les disaccharides et quels sont ceux majeurs dans l’alimentation
Formés de 2 monosaccharides lié par liaison glycosidique covalente
Alimentation
- maltose; dégradation amidon
- saccharose
- lactose
Décis le saccharose
- où on le trouve
- composition et position
- digestion
- retrouvé dans le sucre de table, sucre blanc, sucre de canne, sucre (sucrose)
- formée d’un alpha-D-glucose et beta-D-fructose positionné face à face ; lié par un lien alpha
- digérer par la sucrase (alpha-glucosidase)
Décis le lactose
- où on le trouve et lieu de sythtèse
- composition et position
- digestion
- sucre de lait synthétisé par les glandes mammaires des mammifères
- composé du beta-D-galactose et du alpha ou beta-D-glucose lié ensemble à la queue-leuleu: liaison beta = difficile à digérer
- digérer par la lactase (beta-glucosidase) dans l’intestin
Pourquoi le lactose est difficile à digérer
Parce que le lien entre le beta-D-glucose et l’alpha ou beta-D-glucose est un lien beta plus difficile à digérer si pas de lactase
Décris le maltose
- où on le trouve
- composition et position
- digestion
- peu présent dans la diète; provient de la dégradation de l’amidon
- composé d’un alpha-D-glucose et d’un alpha ou beta-D-glucose lié par un lien alpha à la queueleueleu
- digérer par des alpha-glucosidases dans l’intestin (maltase)
Décris les oligosaccharides, d’où ils proviennent et donne un exemple
formé de 3 à 19 monosaccharides liés par liens glycosidiques
Proviennent
- la digestion des polysaccharides
- maltodextrine (sirop de mais)
ex: alpha-galactosides (raffinose et stachyose)
- dans lentilles et fèves
- difficile à digérer car peu d’alpha-galactosidase
- fermentation par bactéries intestinales = gaz
Décris les polysaccharides, leur structure et ceux majeurs dans alimentation
plus de 20 monosaccharides liés par liens glycosidiques
Structure linéaire ou ramifié
Digestible ou non
Majeurs
- amidon
- glycogène
- cellulose
Quel est un des polysacchairdes les plus abondant chez les végétaux
amidon
De quoi est formé l’amidon, quel est son role et quels sont ces deux types de polymère
- formé de D-glucose
- molécule de réserve énergétique
- amylose: 20-30%
- amylopectine: 70-80%
Décris la structure de l’amylose
- polymère linéaire forme de D-glucose
- liaison alpha 1 -> 4 (carbone alpha position 1 au carbone 4 du 2e glucose)
- 600-1000 molécules de glucose
Décris la structure de l’amylopectine
Polymère ramifié
- structure linéaire: liaison alpha 1->4
- ramifications à chaque 24-30 glucoses: liaison alpha 1->6
- formé de 10 000 à 100 000 molécules de glucose
Glycogène
- role
- localisation dans le corps
- strucuture
- role: molécule réserve énergétique importante chez les animaux
- localisation: dans tous les tissus mais abondant dans le foie et les muscles
structure
- polymère ramifié de D-glucose
- liaison alpha 1-4 sur la base linaire
- ramification par liaison alpha 1-6 tous les 10-14 molécule de glucose
- 2000 à 600 000 molécules de glucoses
Cellulose
- structure
- provenance
- digestion
Structure
- polymère linéaire
- liaison alpha 1-4
- 200 à 14 000 molécules de glucose
Provenant
- provient de la paroi cellulaire des végétaux
Non-digestible:
- pont hydrogène qui s’ajoute aux liaison alpha 1-4
- plusieurs molécules de cellules forment des fibres ou myofibrilles
Quelles sont les sources de glucides
Alimentaire
- amidon
- glycogène
- cellulose
- lactose
- saccharose
- glucose
Synthèse endogène
- néoglucogénèse: à partir des aa
- glycogénolyse: dégradation des réserves de glycogène pour libérer glucose
Que représente l’apport en énergie de l’alimentation
Quels sont les glucides digestibles et non digestibles
45-65% de l’énergie
Glucides digestibles
- mono, di, oligo, polysacchairides
- hydrolyse par enzymes
Non-digestibles
- fibres
- pas d’enzyme pour hydrolyse
Décris les étapes de la digestion des glucides
- Amidon (polysaccharides) débute sa digestion dans la cavité buccale par l’alpha-amylase salivaire
- amylase salivaire inhibée par l’acide gastrique
- ds intestim, acide gastrique de l’estomac est neutralisée par le bicarbonate du pancréas; permet d’activer l’amylase pancréatique qui continue la dégradation des polysaccharides
- les amylases peuvent cliver les liaisons alpha 1->4 sur les oligosaccharides d’au moins 5 glucoses en deux
- amylose: maltotriose et maltose
- amylopectin: dextrine+ maltotriose - enzyme dans la muqueuse intestinale terminent la digestion en monosaccharides
- lactase (beta-glucosidase)
- maltase (alpha-glucosidase)
- sucrase (alpha-glucosidase)
Pourquoi ne pouvons nous pas donner de céréales à un bébé avant 6 mois
Parce que les niveaux d’amylases salivaires et pancréatiques sont trop bas pour la digestion
Que clive les amylases
Clive la liaison alpha 1-> 4 des oligossaccharides d’au moins 5 glucoses
Quels sont les produit de digestion de l’amidon, du saccharose et du lactose et quels est sont les % de leur apport dans les glucides alimentaires
Amidon - maltose, maltotriose, dextrine - (maltase) - glucose + glucose
60-70% des glucides
Saccharose - (sucras) - glucose + fructose
30% des glucides
Lactose - (lactase) - glucose + galactose
0-10% des glucides
Quels sont les transporteurs de glucides permettant leur absorption par les cellules épithéliales
Transporteur actif: SGLT1
- utilisent le gradient de Na+ (maintenu par la pompe Na/K atpase) pour transport le glucose à l’encontre de son gradient
Transport passif par diffusion facilitée: famille des GLUT
- GLUT 5: permet au glucose et au fructose (surtout) de traverser la membrane de facon passive selon leur gradient dans la cellule (transport facilités
- GLUT 2: permet le passage du glucose et du fructose dans la circulation sanguin
* en concentration élevée de sucre dans la lumière intestinale, GLUT2 est recruté à la membrane apicale pour faire entrer le glucose et le fructose par transport facilité
Quels transporteurs permettent le transport du glucose de facon passive
Nomme les plus importants (localisation et role)
Famille des GLUT
GLUT 2:
- foie, pancréas, épithélium intestinal
- haute capacité mais faible affinité: glucosenseur
GLUT4:
- tissus adipeux et muscles striés (squelettiques et cardique)
- permet entrée du glucose dans la cellule par la régulation de l’insuline
GLUT5
- épithélium intestinal
- transportuer de fructose
Sous quel forme sont absorbés les glucides
Monosaccharides
Qu’arrive t il avec les glucides après digestion et absorption
Rejoignent les différents tissus pour être métabolisés
- voies anaboliques (synthèse): ex; néoglucogénèse
- voies cataboliques (dégradation): ex; glycolyse
Certaines voies métabolique sont présentes dans toutes les cellules, mais d’autre sont prédominantes dans des tissus spécifiques
Qu’est-ce que la glycémie et quelles sont ses valeurs normales
Concentration de glucose dans le sang
À jeun (8-12h): 4,0 et 5,5 mmol/l
- hypoglycémie: en base de 4,0
- hyperglycémie en haut de 5,5
- diabète à partir de 7,0
2 hormones qui régulent la glycémie
Insuline
Glucagon
Où synthétisée et sécrétée l’insuline et quels facteurs stimulent sa sécrétion
Cellule beta des ilots de langherans du pancréas
Sécértion stimulée par
- présence de sucre dans le sang: glucose et mannose
- présence d’aa: leucine et arginine
- stimulation du nerf vague (SNA)
- peptides entérique: GIP (glucose dependent insulinotropic enzyme) et GLP-1 (glucagon-like-peptide-1)
Quels sont les roles de l’insuline et quel est son récepteur qui permet ses effets
Hormone hypoglycémiante
Activation de la synthèse de glycogène (glycogénèse)
Inhibtion de la dégradation du glycogène (glycogénolyse)
Activation de la dégradation du glucose (glycolyse)
Inhibition de la synthèse du glucose (neoglucogénèse)
Activation de la synthèse de lipides (lipogénèse)
Inhibition de la dégradation des lipides (lipolyse)
Récepteur de l’insuline: récepteur tyrosine kinase
Comment l’insuline permet le transport du glucose dans la cellule
Stimule l’entrée du glucose dans les tissus insuline-dépendants via le transporteur GLUT4
- tissus adipeux et muscles striés (squelettiques et cardiaque)
Où est synthétisé le glucagon
Cellules alpha des ilots de langherans du pancréas
Quels sont les roles du glucagon et quel est son récepteur qui permet ses effets
Hormone hyperglycémiante
Inhibtion de la synthèse de glycogène (glycogénèse)
Activation de la dégradation du glycogène (glycogénolyse)
Inhibition de la dégradation du glucose (glycolyse)
Activation de la synthèse du glucose (neoglucogénèse)
Inhibtion de la synthèse de lipides (lipogénèse)
Activaiton de la dégradation des lipides (lipolyse)
Récepteur du glucagon: récepteur lié à une protéine G
Qu’est-ce que la glycogénèse et par quoi est-elle stimulée
Synthèse de glycogène à partir du glucose en excès (permet de faire des réserves de glucose)
- stimulée par insuline
- inhibée par glucagon et adrénaline
Où est stockée le glycogène
- dans le foie: 75g
- dans les muscles: 100g
Décris les étapes de la glycogénèse
- Glucose - glucose-6-phosophate
- glucokinase dans foie
- hexokinase dans muscle - glucose-6-phophate - glucose-1-phosphate
- phosphoglucomutase - glucose-1-phosphate + UTP - UDP-glucose + PPi
- UDP-glucose-pyrophosphatase - UDP-glucose + Glycogène n - Gylcogène (n+) + UDP
- glycogène synthétase
- ajout de glucose à la ramification - glycosil-4,6-transéfrase permet d’ajouter une nouvelle ramification en clivant le bout d’une préexistante
Qu’est-ce que la glycogénolyse et par quoi est-elle stimulée
Dégradation du glycogène pour obtenir du glucose-6-phosphate utilisé par la cellule ou dégradé en glucose par le foie pour le remettre en circulation
Stimulée par glucagon et adrénaline
Inhibée par l’insuline
Décris les étapes de la glycogénolyse
- Glycogène n - glycogène (n-1) + glucose-1-phosphate
- glyogène phosphorylase
- glycogène transférase
- enzyme débranchante
*on vient couper le glucose à partri des bouts/branches des ramifications - glucose-1-phosphate - glucose-6-phosphate
- phosphoglucomutase - glucose-6-phosphate - glucose + Pi
- glucose-6-phosphatase
DANS LE FOIE SEULEMENT; remettre glucose en circulation pour augmenter glycémie
À quoi sert la dégradation du glucose et par quelles voies métaboliques se fait elle
Sert à faire de l’énergie: libérer l’énergie du glucose
Voies métaboliques
1. Glycolyse
- dans le cytosol
- en absence d’oxygène (condition anaérobique)
- Cycle de krebs
- dans mitochondrie
- en présence d’oxygène (condition aérobique)
Qu’est-ce que la glycolyse, quelle est la réaction et quelles sont ses 3 phases
Dégradation d’une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules de pyruvates (3 carbones)
1 glucose -> 2 pyruvates + 2 NADH + 2 ATP
3 phases:
1. activation du glucose
2. clivage de l’hexose en 2 trioses
3. production d’énergie (ATP)
Combien d’étapes possède la glycolyse et lesquelles sont irréversibles
10 étapes - 3 irréversibles
étape 1: synthèse du glucose-6-phosphate
étape 3: synthèse du fructose-1,6-diphosphate
étape 10: synthèse du pyruvate
Décris l’étape 1 de la glycolyse (réactif, produit, enzyme, réversible?) et l’utilité du produit
- synthèse du glucose-6-phosphate à partir du glucose
- catalysée par hexokinase dans les muscles ou la glucokinase dans le foie et pancréas
- réaction irréversible car nécessite hydrolyse de l’ATP
glucose-6-phospate ne peut pas traverser la membrane, donc utilisé pour
- poursuivre la glycolyse
- glycogénèse
- voie de pentoses phosphates
Décris l’étape 3 de la glycolyse (réactif, produit, enzyme, réversible?) et l’utilité du produit
- synthèse du fructose-1,6-diphosphate à partir du fructose-6-phosphate
- catalysée par la 6-phosphofructokinase 1 (PFK-1)
- réaction irréversible car nécessite hydrolyse de l’ATP
- Utilité: point de contrôle majeur pour la vitesse de la glycolyse
Décris l’étape 10 de la glycolyse (réactif, produit, enzyme, réversible?) et l’utilité du produit
- synthèse de 2 molécules de pyruvate et de 2 ATP à partir de 2 molécules de phosphoénopyruvate
- catalysé par la pyruvate kinase
- irréversible
- utilité: synthèse de 2 ATP (1 via chaque phosphoénolpyruvate)
Comment peut on utiliser les autres monosaccharides autres que le glucose pour produire de l’énergie
Ils sont convertis en intermédiaires de la glycolyse (fructose, galactose, mannose)
Quels sont les facteurs qui permettent de réguler la glycolyse
- Concentration de glucose
- stimulation par le substrat; plus de glucose = plus de glycoslyse - Concentration d’ATP
- concentration ATP élevés inhibe les enzymes de la glycolyse: PFK-1, pyruvate kinase - Insuline stimule la glycolyse
- Fructose-2,6-diphosphate stimule la glycolyse
Quels sont les produits finaux de la glycolyse et quelles sont les voies métaboliques pour le pyruvate formé
glucose donne 2 pyruvate
2 NAD+ donne 2 NADH
2 ADP donne 2 ATP
2 molécule phosphate inorganique donne 2 H2O
Pyruvate métabolisé
1. transformé en lactate dans cytosol (absence d’oxygène)
2. transformé en acetyl-coA dans mitochondrie (présence d’oxygène)
Qu’est-ce que la néoglucogénèse
Synthèse endogène de glucose
Série de réaction enzymatique menant à la synthèse de glucose à partie de plusieurs autres molécules
- pyruvate, lactate, glycérol
- acide aminés
Inverse de la glycolyse sauf pour les étape irréversibles
Où se fait la néoglucogénèse
Dans le foie principalement (et un peu dans les reins)
En combien de temps s’épuisent les réserves de la glycogène sans apport alimentaire en glucides et quelle est le lien avec la néoglucogènèse
réserve de glycogène hépatique de s’épuise en 18h
néoglucogénèse permet de maintenir la glycémie
Comment la néoglucogénèse maintient elle la glycémie et à partir de quoi
- à partir du lactate (cycle de Cori)
- à partir de pyruvate ou glycérol (dérivée glucose)
- à partir de molécules non-glucidiques (comme aa)
Pourquoi la néoglucogénèse n’est pas active avant la naissance et quels sont les risques pour les bébés prématurés
Inactive parce qu’il manque une enzyme qui augmente seulement qlq heures après la naissance (phosphoénolpyruvate carboxykinase)
Bébé prématuré à risque d’hypoglycémie parce que les réserves de glycogène sont limité et pas d’enzyme pour la nucléogénèse qui commence plus tard
Qu’est-ce que le cycle de cori
Permet de faire du glucose à partir du lactate
Quelles sont les 3 voies de contournement de la néoglucogénèse pour renverser les étapes irréversibles de la glycolyse
- Pyruvate en phosphoénopyruvtate
- fructose-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate
- glucose-6-phopshate en glucose
demande un cout énergétique de 6 ATP
Décris la premiere étape de la néoglucogénèse (pyruvate en phosphoénopyruvate)
- pyruvate entre dans la mitochondrie ou y est formé directement par l’alanine
- pyruvate - oxaloacétate
- enzyme: pyruvate carboxylase
- nécessite 1 ATP
- réaction activée par acetyl-coA (produit pendant la lipolyse) - oxaloacétate - phophoénopyruvate
- enzyme: phosphoénopyruvate carboxykinase
- nécessite 1 ATP (GTP)
Décris l’étape 7 de la néoglucogénèse et son role dans la néoglucogénèse
- fructose-1,6-diphosphate en fructose-6-phosphate
- catalysée par l’enzyme fructose-1,6-diphosphatase
inhibée par l’AMP
inhibée par l’insuline (via fructose-2,6-diphosphate)
role: point de controle majeur dans la vitesse de la néoglucogénèse
Décris l’étape 10 de la néoglucogénèse et son role dans la néoglucogénèse
- glucose-6-phosphate en glucose
- catalysée par enzyme glucose-6-phosphatase
SE FAIT DANS LE FOIE ET LES REINS; seuls qui possèdent cette enzyme
role: sans la déphosphorylation, le glucose ne peut pas circuler dans le sang, car le glucose-6-phosphatase ne peut pas traverser la membrane
Comment sont régulée la glycolyse et néoglucogénèse
Régulée de facon opposée
- insuline stimule la glycolyse et inhibe la néoglucogénèse
- glucagon stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse
la régulation se fait au niveau des enzymes des étapes irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogénèse
ex: insuline
- stimule glycolyse: hexokinase/glucokinase (étape 1), PFK-1 (étape 3) et pyruvate kinase (étape 10)
- inhibe néoglucogénèse: phosphoénopyruvate carboxykinase (étape 1), fructose-1,6-diphosphatase (étape 7) et glucose-6-phosphatase (étape 10)
Quel est le role du fructose-2,6-diphosphate et comment se fait sa régulation
Role majeur dans le sens des voies métaboliques de la glycolyse et de la néoglucogénèse: étape 3 glycolyse et 7 néoglucogénèse
Régulation du fructose-2,6-diphosphate se fait par sa synthèse ou sa dégradation qui se fait par la même enzyme (6-phosphofructokinase 2/fuctose-2,6-phosphatase )
- synthèse stimulée par l’insuline et dégradation stimulée par le glucagon
- activité enzymatique agit une comme kinase lorsque l’enzyme est déphosphorée et comme une phosphatase lorsque l’enzyme est phosphorylée
Explique le mécanisme de controle du fructose-2,6-diphosphatase après un repas riche en glucides et lorsque la glycémie chute
Repas riche en glucides
1. augmentation de l’insuline
2. insuline stimule une phosphate qui déphosphoryle l’enzyme (6-phosphofructokinase2/fructose-2,6-diphosphatase)
3. PFK2/F-2,6DPase déphosphorée possède une activité kinase
4. formation du fructose-2,6-diphosphate (à partir du fructose-6-phosphate)
5. fructose-2,6-diphosphate stimule la PFK-1 et inhibe la fructose-1,6-diphospatase
Baisse glycémie
1. diminution insuline et augmentation glucagon
2. glucagon active une kinase qui phosphoryle l’enzyme PFK2/F-2,6DPase
3. PFK2/F-2,6DPase phosphrylée possède une activité phosphatase
4. dégradation du fructose-2,6-diphosphate en fructose-6-phosphate (arrêt d’inhbiton de la néoglucogénèse)
Comment se fait le métabolisme du pyruvate en condition anaérobique
- où se fait cette réaction chez l’humain
Métabolisme anaérobique permet de transformer le pyruvate en lactate par la lactate déshydrogénase
- permet de régénérer du NAD+ à partir du NADH utilisé à l’étape 6 de la glycolyse
- se fait dans le cytosol
- se nomme la fermentation lactique
- 2 pyruvate donne 2 lactate et 2 NAD+
Comment se fait le métabolisme du pyruvate en condition anaérobique
- où se fait cette réaction chez la levure
Métabolisme anaérobique permet de transformer le pyruvate en éthanol par la lactate décarboxylase
- permet de régénérer du NAD+ à partir du NADH
- se nomme la fermentation alcoolique
- 2 pyruvate donne 2 acétylaldéhyde (et 2 CO2) et donne 2 éthanols et 2 NAD+
Comment se fait le métabolisme du pyruvate en condition aérobique
- où se fait cette réaction
Métabolisme du pyruvate permet de former l’Acetyl-coA par la pyruvate déshydrogénase
- 2 pyruvate forme 2 acetyl-coA + 2 NADH
- se fait dans la mitochondrie
Quel est le role du cycle de krebs, où se fait-il, en quel condition et quel est sa réaciton
Cycle de l’acide citrique: suite réactions biochimiques qui permettent de produire les intermédiaires énergétiques nécessaire à la production d’ATP via la chaine respiratoire (phosphorylation oxydative)
Se fait dans la matrice mitochondriale
Condition aérobique
1 Acetyl-CoA - 2 CO2 + 3 NADH + 1 FADH2 + 1 GTP
Quels sont les bilan énergétique de la glycolyse en condition anaérobique et de la glycolyse/du cycle de Krebs
Glycolyse en condition anaérobique
- forme 4 ATP
- Moins 2 ATP nécessaire pour les étapes irréversible 1 et 3 (catalysée par hexokinase/glucokinase et PFK-1)
- DONC 2 ATP
Glycolyse en condition aéro bique
- Glycolyse produit 2 ATP + 2 NADH
- 2 Pyruvate donne 2 Acetyl-coA et 2 NADH via pyruvate déshydrogénase
- cycle de krebs: 1 acetyl-coA = 2 CO2 + 3 NADH + 1 FADH2 + 1 GTP (x2 car 2 acetyl-coA)
Au total = 38 ATP par molécule de glucose pour
- 3 ATP/NADH: 30 ATP car 10 NADH
- 2 ATP/FADH2: 4 ATP
- 1 ATP/GTP: 4 ATP
- DONC 38 ATP
À quoi servent les voies métaboliques secondaires des glucides
servent à la synthèse de :
- coenzymes
- nucléotides
- glycoprotéines et lipoprotéines
- glucoronides
À quoi sert la voie des pentoses phosphates
- Formation de NADPH (utiles pour la biosynthèse de acides gras)
- Formation de ribose (utilie pour la biosynthèse des acides nucléiques)
Définis la bioénergétique
partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et leur utilisation;
- organisme et cellule ne peuvent pas créer d’énergie doivent l’extrairent de l’environnement pour l’emmagasiner, l’utiliser ou la transformer
Quels sont les 3 types d’énergie
énergie cinétique (mvt)
énergie potentielle (hauteur d’un poids)
énergie chimique
Définis la thermodynamique et comment elle s’applique à la cellule
Étude quanitative des échanges d’énergie à l’intérieur d’un système
La cellule utiliser l’énergie chimique dans les composé organiques par des réactions
- exergonique: libère/dégage énergie
- endergonique: nécessite/coute de l’énergie
À quoi sert l’énergie libre et que représente ces changements
Énergie libre: énergie nécessaire pour générer un travail ou engendrer une réaction
delta G: changement de l’énergie libre pendant une réaction
= Gproduit - Gréactif
delta G plus petit que 0 = exergonique
- réaciton se fait spontanément,ent
delta G plus grand que 0 = endergonique
- réaction ne se produit pas spontanément
delta G = 0; équilibre
- réaction se fait aussi vite dans les 2 sens
Qu’est-ce que le delta G0
Changement de l’énergie libre pendant une réaction dans des conditions standards
- pour les réactions biochimiques = à pH 7
Qu’est-ce que la loi d’action de masse et quel est son role dans l’énergie libre
- si on augmente la concentration d’un intervenant dans la réaction, la réaction va favoriser le sens qui va tendre à faire disparaitre cet intervenant
- permet au delta G d’être plus grand ou plus petit que le delta G0 selon les concentration des réactif et produits
À quoi correspond le delta G global de plusieurs séquence de réactions
correspond à la somme des delta G de chaque réactions individuellement
Quelle est la relation entre delta G et K (constant d’équilibre)
Plus plus delta G est bas, plus il faut de produit que de réactif pour la réaction
- constante K élevée
Plus deltat G est haut, plus il faut de réactif que de produit pour la réaction
- constante K plus petite que 0
Delta G = 0, K = 1; autant de produit que de réactif; réaction à l’équilibre
Comment est-il possible de faire une réaction endergonique
Il faut coupler la réaction endergonique avec une réaction exergonique qui libèrera assez d’énergie pour atteindre l’énergie d’activation de la réaction endergonique
- si la somme des delta G des 2 réactions est inférieures à 0, elle pourra avoir lieu
Pourquoi les composés riches en énergie sont des sources d’énergie chimique pour la cellule
Quels sont les principaux
- pcq se sont des composés chimiques qui contiennent au moins 1 lien covalent avec un surplus d’énergie
- le surplus peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
principaux
- molécules dérivés phosphates: ATP et créatine phosphate
- les acyls coenzymes-A
- carbomyl phosphate
- phosphoénolpyruvate
Quelle est le role de l’ATP dans la cellule et décris sa strucutre
composé biochimique qui est une source énergétique pour la cellule
- synthèse de protéine, hormones, cholestérol, etc
- contraction musculaire
- transport actif membranaire
ATP
- 1 base; adénine
- 1 sucre; ribose
- 3 phosphates; 2 premiers sont les plus énergétiques
Où se fait la synthèse de l’ATP, comment son hydrolyse est-elle possible et quelle est sa concentration dans le corps
Synthèse dans la mitochondrie par la chaine respiratoire
Hydrolyse: permet de libérée son énergie
Dépend de:
- concentration en ions magnésium qui permet l’hydrolyse par les enzymes (ils s’associent av/ ATP)
- pH du milieu
Concentration intracellulaire d’ATP/ADP/AMP est entre 2-10 mmol/L (reste semi-constante)
Comment se forme la créatine phosphate et quel est son role
Créatine est un aa qui peut être phosphorylé l’hydrolyse de l’ATP
Créatine phosphate = réserve riche en énergie qui peut directement être utilisé sans autre réaction métabolique
Qu’arrive t il avec la créatine phosphate s’il y a un surplus ou un manque dATP
Créatine phosphate est un tampon d’ATP
- surplus d’ATP: tranformation de la créatine en créatine phosphate
- manque d’ATP = inverse favorisant formation d’ATP
Décris la synthèse et l’élimination de la créatine
- Synthétisée de facon endogène à partir d’acides aminées (glycine, méthionine et arginine) dans le foie, pancréas et les rein avant d’être envoyé dans les muscles (95%)
- 1g/j est synthétisé et 1g/j vient de la diète
- synthèse s’ajuste par rapport à l’alimentation
- végétarien synthétise plus - créatine transformé en créatinine (2g/j) pour être éliminé dans urine par reins
Quel est la proportion de créatine libre et phosphorylée
Libre: 1/3
phosphorylée: créatine phosphate: 2/3
Quels sont les composés riches en énergie
- ATP
- créatine phopshate
- acyl-coenzyme-A (intermediaire de la beta-oxydation)
- carbamoyl phosphate (cycle de l’urée)
- phosphoenopyruvate et 1,3-diphosphoglycérate (intermédiaire glycolyse)
À quoi sert l’utilisation des lien riches en énergie
Permettent de réaliser des réactions endergoniques via le couplage des réaction, car elles les liens riches en énergie provoquent des réactions exergoniques qui permettent d’atteindre des delta G plus petit que 0
- libère énergie permettant d’atteindre l’énergie d’activation de la réaction endergonique
ex: étape 1 de la glycolyse
- glucose - glucose-6-phostphate
- catalysé par hexokinase et glucokinase
- hydrolyse de l’ATP fournit énergie pour que la réaction soit possible
Qu’est-ce que l’oxydoréduction?
Oxydation: perte électrons, perte d’hydrogène et gain d’oxygène
Réduction: gain d’électrons, gain d’hydrogène et perte d’oxygène
Rx oxydoréduction = combinaison des 2 réactions
Qu’est-ce que le potentiel standards d’oxydoréduction (E0) et lien dans rx d’oxydoréduction
Dépend du potentiel de l’électrode d’hydrogène dont le potentiel arbitraire est de 0V à un pH =0
ph = 7 équivaut à E’0
E’0 + petit = oxydé et E’0 + grand = réduit
Pourquoi une chaine de transport d’électrons est nécessaire pour transférer les électrons du NADH + H+ et du FADH2 à l’oxygène pour permettre la synthèse d’ATP (phosphorylation oxydative)
Parce que la réaction du transfert d’électrons direct vers l’oxygène libère trop d’énergie *très exergonique, donc la réaction serait explosive et entrainenerait une trop grande perte d’énergie
Chaine permet de transférer les électrons du NADH + H+ et du FADH2 graduellement pour éviter les perte d’énergie et controlée par différents transporteurs via la chaine respiratoire mitochondriale
Qu’est-ce qu’un cofacteur
donne des exemples
Permettent le transfert d’électrons par les déshydrogénases (cofacteur = enzyme qui catalyse le transfert d’atome d’oxygène ou d’hydrogène)
Principaux des oxydoréductases:
- NAD
- NADP
- FAD
- FMN
Comment l’organisme puise son énergie ATP des nutriments
3 ÉTAPES
- puise via différentes voie métabolique
- glucides: glycolyse
- lipide: beta-oxydation
- protéine: protéolyse - cycle de krebs est le point d’intégration des différentes voies pour produire une des molécules énergétiques réduites qui sont intermédiaire à la synthèse d’ATP
- NADH + H+
- FADH2 - Chaine de transport mitochondrial permet le transfert des électrons des molécules réduites progressivement vers l’oxygène pour former de l’ATP
Quel est le bilan énergétique pour une mole de glucose
38 ATP; avec chaine respiratoire
- 2 ATP; glycolyse (4 moins 2 pour activation)
- 2NADH + H+
- 2 pyruvate: 2 acetylcoA + 2 NADH+H+
Quel est le bilan énergétique pour une mole de palmitate (acide gras à 16C)
total de 129 ATP avec chaine respiratoire
- sans oxygène = 0
- - 2ATP (pour synthèse acyl-CoA)
- 7 moles de NADH + H+
- 7 moles FADH2
- 8 acetyl-coA (rejoint cycle de krebs)
Comment la dégradation des protéines permet de former de l’énergie
- Protéines dégradées en aa
- Catabolisme des aa fournit des molécules pour le cycle de krebs
Quel est le bilan énergétique pour une mole d’acetyl-coA dans le cycle de krebs
12 ATP : avec chaine respiratoire
- 3 NADH
- 1 FADH
- 1 GTP (ATP)
Qu’est-ce que la chaine respiratoire, de quoi est-elle formée, et quel est son role
Chaine qui permet le transport d’électrons via des transporteurs dans la membrane interne de la mitochondire
- 3 transporteurs/complexes transmembranaires multiprotéques fixe (complexe I, III, IV)
- 1 transporteur/complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (complexe II)
- 2 transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et le cytochrome c)
role: permet d’oxyder les équivalents réducteurs (intermédiaire énergétiques formé par le métabolisme des glucides, lipides et protéines; NADH+H+ et FADH2)
- transport d’électrons graduels des cofacteurs et du H+ vers l’oxygène
- permet de pomper des H+ dans l’espace intermembranaire (créer gradient)
Comment est produite l’ATP
Les équivalents réducteurs permettent de pomper les H+ dans l’espace intermembranaire et le gradient permet d’activer l’ATPsynthase qui produit l’ATP
Comment les différents complexes de la chaine respiratoire peuvent transporter les électrons des équivalents réducteurs et donne des exemples
Parce qu’ils sont formés de site réactif qui peuvent accepter les équivalents réducteurs (se faire réduire)
- flavoprotéines
- protéines fer-souffre
- cytochrome
- coenzyme Q
Décris les protéines fer-souffre, le cytochrome et la coenzyme Q
Protéines fer-souffre: possède 1 atome Fe3+ non hémique, réduit en Fe2+ ds chaîne
Cytochrome: protéine av/ porphyrine qui possède un atome de fer (parfois cuivre)
Coenzyme Q (ubiquinone): constituant mobile des lipides mitochondriaux qui participe aux transports des équivalents réducteurs
Décris le fonctionnement du complexe I de la chaine respiratoire
Nomme le
*plus grand complexe
1. permet entrée des équivalents réducteurs du NADH+H+ dans la chaine se fait via le complexe I
2. complexe I oxyde le NADH+H+ en NAD+
4. transfert des électrons à l’ubiquinone
5. en même temps: pompage de H+ dans espace intermembranaire
NADH-coenzyme Q réductase
Décris le fonctionnement du complexe II de la chaine respiratoire
Nomme le
- complexe ancré dans la membrane sans la traverser
1. impliqué aussi dans le cycle de krebs
2. entrée des équivalents réducteurs du FADH2
3. complexe II oxyde le succinate en fumarat (produisant du FADH2) et ré oxyde le FADH2 en FAD
4. transfert d’électrons vers l’ubiquinone
Succinate-coenzyme Q réductase
Décris le fonctionnement du complexe III de la chaine respiratoire
Nomme le
- complexe dimérique
1. à ce stade l’ubiquinone (Q) a été réduite en ubiqunol (QH2) par les complexe I et II
2. complexe III accepte les électrons de l’ubiquinol et les transférer au cytochrome c
3. pompage de proton en meme temps
Cytochrome c réductase
Décris le fonctionnement du complexe IV de la chaine respiratoire
Nomme le
- complexe dimérique
1. cytochrome c migre du complexe III vers IV
2. complexe IV accepte les électrons du cytochrome c et les transfert à l’oxygène moléculaire en bloc de de 4
3. pompage de proton en meme temps
Cytochrome c oxydase
Définis la phosphorylation oxydative
- Phosphorylation implique introduction d’un groupement phosphate par un lien covalent à une molécule
- ADP devient ATP
Le couplage de la respiration cellulaire par oxydation (chaine respiratoire) et la phosphorylation de l’ADP en ATP = phosphorylation oxydative
Quelle est la théorie chimiosmotique de Mitchell
Le fait que l’énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP par phosphorylation oxydative provient du gradient de protons dans l’espace intermembraniare de la mitochondrie pour faire fonctionner l’ATPsynthase
Décris les étapes menant à la formation de l’ATP à partir de la chaine respiratoire
- Complexe I, III et IV de la chaine respiratoire permettent de pomper des protons dans l’espace intermembranaire mitochondriales
- proton ne retraversent pas car membrane interne imperméable aux ions - Gradient formé
- gradient de pH
- différence de potentiel - ATP synthase: protéine transmembranaire dans ma membrane interne
- partie F0 est un canal à protons H+
- partie F1 est la sous-unité phosphorylante
- passage des protons dans le canal change la conformation des sous-unités dont F1 qui engendre un mouvement de rotation permettant la phosphorylation de l’ADP en ATP
Quel est le rendement pour une molécule de NADH+H+ et des FADH2
NADH+H+: 3 ATP
FADH2: 2 ATP
Quels sont les facteurs qui influencent la vitesse de la respiration cellulaire (chaine respiratoire)
- Disponibilité d’ADP
- plus il y en a plus respiration augmente - Disponibilité des substrats (équivalents réducteurs)
- Capacité des enzymes (complexe)
- Disponibilité de l’oxygène (oxygénation et circulation sanguine)
Quels sont les facteurs qui peuvent inhibiteur la formation d’ATP
- Inhibiteur de la chaine respiratoire
- différents poisons peuvent bloquer les complexes de la chaine
- bloque la respiration cellulaire et la production d’ATP - Molécules inhibtrices de l’ATP synthase
- bloque respiration cellulaire - Molécules découplant la phosphorylation et l’oxydation
- permettent le retour du H+ dans la matrice, donc empêche l’ATP synthase de fonctionner; affectent pas la respiration cellulaire
Décris brièvement la thermogénèse
Se faire dans la graisse brune abondante chez les animaux en hibernation et les enfants (peu chez adulte)
Caractérisé par une grande concentration de mitochondrie pour produire de la chaleur et maintenir la température corporelle en période de grand froid
Dans les graisses brunes il y a une protéine découplante (UCP1) dans la membrane interne des mitochondries qui permet le passage des ions H+ pompé par la chaine respiratoire dans ces protéines
- respiration cellulaire sans synthèse d’ATP
- pallier au gaspillage de réducteurs, métabolisme activé permet dégagement de chaleur
Quelles sont les autres protéines découplantes découvert et où sont elles
UCP2
UCP3
dans la graisse blanche, cerveau et muscles
