glucides + métabolisme énergétique Flashcards
DÉFINITION -
GLUCIDES
molécules polyhydroxylées de cétones ou d’aldéhydes (molécules à bcp d’oxygènes)
vrai ou faux. Les glucides peuvent contenir d’autres atomes (azote, phosphore)
vrai
vrai ou faux. dans les glucides, leurs groupements hydroxyls (-OH) peuvent être modifiés ou substitués
vrai
vrai ou faux.
Les glucides peuvent aussi être liés de façon covalente à des protéines, lipides ou autres (glycoprotéines, glycolipides)
vrai
quel mécanisme utilisent les végétaux + certaines bactéries pour synthétiser des glucides
à partir de composés inorganiques (CO2 et H2O) dans la photosynthèse.
origine glucides - CHEZ ANIMAUX - 2 avenues:
- Source alimentaire -glucides = composés organiques les plus abondants dans la plupart des fruits, légumes + céréaeles
- Synthèse endogène (faits dans le corps) de glucides à partir d’autres molécules organiques
RÔLES glucides - principal + autres :
PRINCIPAL : Source d’énergie principale chez l’humain => 2 à 4 kcal/g = énergie donnée par le sucre
AUTRES : constituants de l’ADN, glycoprotéines, glycolipides
qu’est-ce qu’un monosaccharide
1 glucide (monomère)
qu’est-ce que oses? + sous-division
OSES = sont des glucides simples, divisés en deux groupes:
ALDOSE + CÉTOSE (2 catégories - selon base aldéhyde ou cétone)
vrai ou faux.
Monosaccharides = molécules chirales + explication de chiral
vrai
molécules qui possèdent un pouvoir rotatoire de la lumière (qui dévient la lumière d’un plan):
qu’Est-ce qu’une molécule nécessite pour être chirale?
- nécesssite présence d’un carbone asymétrique ou chiral (carbone lié à 4 substituants différents)
- habileté de dévier le plan de la lumière polarisée qui traverse une solution de la molécule
qu’est-ce qui découle de la molécule chirale (type de paire?)
existence d’une paire d’énantiomères - stéréoisomères- D ou L
énantiomères = ?
énantiomères = molécules possédant la même formule, mais structure différente → génère une image miroir non superposable (existence grâce à carbone chiral)
chez les mammifères quelle stéréiosmère des énatiomères est le plus utilisé?
=> chez mammifères, que la forme D est utilisé → truc pour se rappeler : OH est à droite (D)
(basé sur la comparaison avec D- glycéraldéhyde)
=> diastéréoisomères = ?
=> diastéréoisomères = molécules possédant la même formule chimique, mais une
structure différente → génère PAS d’images miroir, position relative des composés
changent)
vrai ou faux.
D-aldoses sont entre eux diastéréisomères
vrai
=> épimères =?
=> épimères = qui varient en structure par la configuration sur un seul carbone chiral
Épimérisation : ?
Épimérisation : conversion d’une paire (l’un en l’autre) = facilité par des enzymes
(épimérase) ou par le pH.
vria ou faux.
Sucres ne peuvent pas former des cycles
si faux, comment?
faux.
Sucres peuvent former des cycles => Une réaction intramoléculaire entre un
groupement hydroxyl (-OH) et le groupement carbonyl (C=O) des aldoses ou des cétoses forme des cycles.
comment se nomme les cycles de sucres à 5 atomes?
Furanose (cycle à 5)
qui suis-je? je suis un cycle de sucre à 6 atomes
Pyranose (cycle à 6)
La cyclisation des monosaccharide entraîne quoi
La cyclisation des monosaccharide entraîne la formation d’un autre carbone chiral
(carbone anomérique) => quand un carbone devient cyclique - il prend une forme à
4 constituants (forme qu’il n’avait pas avant)
deux types de carbones cycliques devenant chiral (anomérique):
anomères 𝞪 𝑒𝑡 β.
le pH influence t-il la conformation prise par un sucre?
OUI. > L’équilibre entre les formes varie en fonction de l’environnement
vrai ou faux.
→ le groupement carbonyl peut réagir avec chaque groupement hydroxyl =>
plusieurs conformations disponibles -> réactions qui sont toutes à l’équilibre
vrai
À pH neutre, forme observée?
≈99% cyclique (plus stable)
À pH basique, forme observée?
≈99% linéaire
vrai ou faux.
En solution aqueuse, les formes cycliques sont plus stables que les formes linéaires
=> Glucose en solution: >99% cyclique
vrai
Les cycles à 6 atomes peuvent adopter deux configurations - lesquelles + laquelle est la plus stable et pourquoi?
- chaise = plus de place
pour groupements alors plus stable - bateau = encombré
le passage entre chaise et bateau implqiue des bris de liens?
non
quelle est la forme majeure du glucose ?
bêta D-pyranose
(cycle à 6 atomes bêta)
Saccharide = ?
liaison de monosaccharides entre eux par un lien glycosidique covalente
la liaison est hydrolysable par quoi
par voie chimique (acide) ou enzymatique
les liens glycosidiques permettent de former quels groupements?
- Disaccharides
- Oligosaccharides
*Polysaccharides
Disaccharides: ?
= composés de deux monosaccharides liés par une liaison glycosidique
→Trois disaccharides majeurs dans l’alimentation : ?
- Saccharose * Lactose * Maltose
Saccharose = ? (définition commune)
Sucrose (anglais), sucre de table, sucre blanc, sucre de canne, sucre
vrai ou faux. saccharose = Édulcorant important (commercial et domestique)
vrai
composition saccharose
Composé de D-glucose et de D-fructose:
saccharose est facilement digérable? pourquoi?
Facilement digérée par la sucrase
(𝝰-glucosidase) dans l’intestin → ce qui relie c’est le carbone anomérique 𝝰 -création d’une liaison 𝝰-1-2 glycoside = très facilement digéré
on a plus d’enzymes alpha-glucosidase dans l’intestin de manière générale
Lactose = ? (définition commune)
- Sucre de lait
- Synthétisé par glande mammaires des mammifères
- Environ 1/3 de la sucrosité du saccharose.
composition lactose
-> Composé de D-glucose et de D-galactose
lactose est-il facilement digérable?
Facilement digérée par la lactase
(𝛃-glucosidase) dans l’intestin (en général…) - lien 𝛃 que facilement digérable s’il y a
une lactase (enzyme)
mais pas tout le monde a cette enzyme
Maltose = ? (définition comune)
Peu présent en tant que tel dans la diète
* Provient surtout de la digestion de l’amidon
composition maltose
-> Composé de deux molécules de D-glucose * Facilement digérée par des
a-glucosidases dans l’intestin - lien fait par carbone anomérique 𝝰 = pls facilement
digérable
Oligosaccharides = ?
présence dans la diète
digestion
= composés de 3 à 19 monosaccharides liés par des liaisons glycosidiques
→ Peu abondants dans la diète - surtout produits par digestion des polysaccharides +
légumineuse - Maltodextrines (syrop de maïs) => nécessite enzymes qui sont peu abondantes dans le corps
Ex: a-galactosides (raffinose, stachyose) :
* Présents dans lentilles et fèves
* Difficilement digéré (peu d’a-galactosidase) * Fermentation par microorganismes
intestinaux (gaz/pètes)
Polysaccharides: ?
types de structure et de digestion
=Sont composés de ≥ 20 monosaccharides liés par des liaisons glycosidiques :
Structures linéaires ou ramifiées * Digestibles ou non.
→ Polysaccharides majeurs dans l’alimentation : ?
Amidon * Glycogène * Cellulose
Amidon = ?
= Un des polysaccharide les plus abondants chez les végétaux:
* Polymère de D-Glucose
- Molécule de réserve énergétique (chez les végétaux)
L’amidon est composé de deux types de polymères (proportion): ?
Amylose (généralement 20-30%)
Amylopectine (généralement (70-80%)
Amylose = ?
combien de molécules de glucose
Polymère linéaire du D-glucose (que des liaisons 𝛂 1→4) - font, par définition, des structures linéaires
* 600 à 1000 molécules de glucose
Amylopectine = ?
combien de molécules de glucose
= Polymère ramifié de D-glucose (liés ensemble avec liasion 𝛂 1→ 4 normales) +
avec de longues branches (des liaisons 𝛂 1→ 6) à touttes les 24-30 molécules de glucose
* 10 000 à 100 000 molécules de glucose
utilité des ramifications dans l’amylopectine
=> augmentation de surface de contact pour rapidement être digéré par
l’amylase quand on a besoin de glucose
Glycogène = ?
fonction
structure
mécanismes de dégradation/synthèse
= Polysaccharide important chez les
animaux:
* Molécule de réserve énergétique −( Glycogénogénèse / glycogénolyse)
* Présent dans la plupart des tissus (plus abondant dans le foie et les muscles)
→ Polymère ramifié du D-glucose : * Longues branches (liaisons a 1 → 6) à toutes
les 10-14 molécules de glucose * 2 000 à 600 000 molécules de glucose.
Cellulose = ?
forme quelle composante de la cellule végétale?
Polymère linéaire du D-glucose * Liaisons 𝛃 1→4 * 200 à 14 000 molécules de glucose
→Polysaccharide non digestible : * Constituant de la paroi cellulaire des cellules végétales
* Plusieurs molécules de cellulose forment ensemble des microfibrilles et des fibres
SOURCES DES GLUCIDES: ? (élaboration)
2 sources
% apport énergétique
glucides digestibles :
glucides non-digestibles
2 façons d’avoir la source endogène
1) Alimentaire : * Amidon, cellulose, glycogène, saccharose, lactose, glucose…
→ Glucides alimentaires :
- Apportent typiquement 45 à 65% de l’énergie dans la diète humaine
* 250g/jour (1000kcal),dont environ 50g provient des sucres ajoutés
- Glucides digestibles : mono-,di-,oligo-etpolysaccharides →pcq Hydrolysés par
enzymes.
- Glucides non digestibles: Fibres (cellulose) → Pas d’enzyme pour l’hydrolyse
-
2) Endogène (glucose):
* Néoglucogénèse = Synthèse de glucose
* Glycogénolyse = Dégradation du stock de glycogène
où débute la digestion des polysaccharides et par quel enzyme?
Digestion des polysaccharides débute dans la cavité buccale par l’𝛂-amylase salivaire
digestion
rendu à l’estomac, qu’arrive-t-il à amylase salivaire?
Rendu à l’estomac, l’amylase salivaire est inactivée par l’acidité gastrique (HCl).
étape de la digestion des polysaccharides dans l’intestin grêle
le pancréas sécrète des bicarbonates qui neutralisent l’acidité et l’a-amylase pancréatique qui poursuit la digestion des polysaccharides prend le
relai.
fonction des 𝛂-amylases (salivaire ou pancréatique)
clive les liaisons 𝛂 1→4 des oligosaccharides d’au moins 5 moléculesde glucose
vrai ou faux. 𝛂-amylases (salivaire ou pancréatique) sont capables de couper des di/trisaccharides
faux
vrai ou faux.
Les fragments produits par l’alpha-amylase diffèrent selon la structure de la molécule d’origine/
faux.
vrai ou faux.
Les niveaux des amylases salivaire et pancréatique sont haut la naissance
diminution graduelle -> Niveaux « adultes » vers l’âge de 1 an
faux.
Les niveaux des amylases salivaire et pancréatique sont bas à la naissance
Augmentation graduelle -> Niveaux « adultes » vers l’âge de 1 an
vrai ou faux.
La digestion des glucides est achevée par des enzymes membranaires (surface apicale des entérocytes)
vrai
Plusieurs complexes enzymatiques (digèrent bouts clivés + inachevés par amylase) - lesquels et digèrent quoi (4):
[ * Sucrase-Isomaltase (a-glucosidase) * Maltase-Glucoamylase (a-glucosidase) ] => que liens alpha,
* Lactase (b-glucosidase) => que liens bêta
Digestion:
? –> Maltose —-(maltase)—-> ?
Saccharose —-(sucrase)—-> ?
Lactose —-(lactase)—-> ?
Digestion:
Amidon –> Maltose —-(maltase)—-> 2 glucoses
Saccharose —-(sucrase)—-> Glucose + Fructose
Lactose —-(lactase)—-> Glucose + Galactose
vrai ou faux.
Les glucides sont absorbés par les cellules épithéliales du système digestif sous forme de monosaccharides et disaccharides
faux.
Les glucides sont absorbés par les cellules épithéliales du système digestif sous forme de monosaccharides (uniquement)
qui suis-je?
je suis un transporteur actif du glucose abondant dans l’épithélium du tube digestif et du tubule rénal, j’utilise un gradient transmembranaire de Na+ (mis en place par la pompe Na+/K+-ATPase) pour faire entrer le glucose.
SGLT1
Transport du glucose selon le gradient de [ ] facilitée par …?
des ‘perméases’ du
glucose de la famille GLUT (canaux de glucose)
quelles sont les deux perméases de GLUT importantes + particularité:
distribution + fonction
GLUT2 :
distribution –> foie, pancréas, épithélium intestial
fonction–> haute capacité, mais faible affinité (glucosenseur) => déclencheur pour sécrétion d’insuline
GLUT4:
distribution –> tissu adipeux + muscles striés (squelettiques et cardiaques)
fonction –> régulation par insuline (s’exprime en présence d’insuline)
étapes absorption intestinale - glucose (2)
1)
- glucose traverse la membrane de la paroi intestinale par transport actif contre un gradient de concentration :
* Le sodium est requis pour le transporteur SGTL1 (Rôle important de la pompe Na+/K+-ATPase)
- glucose peut aussi traverser la membrane de la paroi intestinale par transport
facilité (fructose aussi) : GLUT5
2) Le glucose et le fructose cellulaire passe ensuite dans la circulation sanguine par transport facilité: GLUT2
vrai ou faux.
en présence d’une []élevée de sucre - le transporteur GLUT2 peut être recrutée à la membrane apicale intestinale pour participer au transport facilité.
vrai
Voies anaboliques (synthèse) - ?
Voies cataboliques (dégradation) − ?
Néoglucogénèse
Glycolyse
vrai ou faux.
Certaines voies métaboliques sont présentes dans toutes les cellules, tandis que
d’autres sont plus prédominantes dans des tissus spécifiques
vrai
qui suis-je? je fais toute les
voies métaboliques des glucides
→ Foie fait toute les
voies métaboliques
que se passent-ils aux glucides après digestion et absorption?
les glucides en circulation vont aux différents
tissus où ils sont métabolisés:
Glycémie = ?
la concentration sanguine du glucose
Les valeurs normales de la glycémie à jeun (après 8-12 h) varient entre …
4,0 et 5,5
mmol/L
si à jeun : taux de glucose < 4,0 mmol/L =?
Hypoglycémie
si à jeun : taux de glucose > 5,5 mmol/L = ?
« Hyperglycémie »
si à jeun : taux de glucose ≥ 7,0 mmol/L = ?
Diabète
RÉGULATION = se fait principalement par deux hormones majeures sécrétées par
la pancréas: lesquelles?
- Insuline * Glucagon
Insuline - sécrétée par …
par les cellules 𝛃 des îlots de Langerhans du pancréas
quel récepteur ont les les cellules 𝛃 qui déterminent sécrétion de l’insuline?
GLUT2 = sensor des niveaux de glucose qui déclenche insuline quand y’a des hauts
niveaux.
Stimulateurs de l’insuline :
1) Les sucres
− Glucose − Mannose
2) Les a.a.
− Leucine− Arginine
3) La stimulation du nerf vague - Stimulation des sens
4) Peptides entériques:
− Glucagon-like peptide-1 (GLP-1)
− Glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP)
À APPRENDRE PAR COEUR: L’insuline est une hormone hypoglycémiante: (activation/inhibition)
● ACTIVATION de la synthèse de glycogène (glycogenèse) → active stockage de sucre
● INHIBITION de la dégradation du glycogène (glycogénolyse) → inhibe dégradation
● ACTIVATION de la dégradation de glucose (glycolyse)
● INHIBITION de la synthèse de glucose (néoglucogenèse) → inhibe synthèse
● ACTIVATION de la synthèse des lipides (lipogenèse)
● INHIBITION de la dégradation des lipides (lipolyse) → inhibe dégradation de TG
Glucagon: Sécrétée par …
les cellules alpha en périphérie des îlots de Langerhans du
pancréas
À APPRENDRE PAR COEUR: Le glucagon est une hormone hyperglycémiante: (activation/inhibition)
- INHIBITION de la synthèse de glycogène (glycogenèse)
*ACTIVATION de la dégradation du glycogène (glycogénolyse) - INHIBITION de la dégradation de glucose (glycolyse)
*ACTIVATION de la synthèse de glucose (néoglucogenèse) - INHIBITION de la synthèse des lipides (lipogenèse)
- ACTIVATION de la dégradation des lipides (lipolyse)
GLYCOGÉNÈSE (formation de glycogène) = 6
- Stimulé par…
- Inhibé par..
GLYCOGÉNÈSE (formation de glycogène) = glucose en excès est transformé en glycogène (polymère ramifié de glucose):
* Stimulé par l’insuline
* Inhibé par le glucagon (foie) et l’adrénaline (muscle)
- Le glycogèneest stocké où ?
- Dans le foie (environ 75 g) → donne de ses réserves au corps
- Dans les muscles (environ 300 g) → conserve tout son glycogène
Étapes - glycognèse:
Glucose→Glucose-6-phosphate
* (glucokinase dans foie ou hexokinase dans muscles)
* activation du glucose en ajoutant un phosphate, Glucose-6-phosphate ne peut pas traverser les membranes = façon de garantir utilisation de glucose
*
Glucose-6-phosphate → Glucose-1-phosphate
* (phosphoglucomutase)
Glucose-1-phosphate+UTP→UDP-glucose+PPi
* (UDP-glucose-pyrophosphorylase)
UDP-glucose + Glycogènen → Glycogènen+1 + UDP
* (glycogènesynthase)
L’ajout d’une ramification peut se faire via l’activité de la glycosyl-4,6-transférase
GLYCOGÉNOLYSE = ?
produit de dégradation
(dégradation du glycogène)
- Permet d’obtenir du glucose-6-phosphate
* Utilisé par la cellule ou converti en glucose pour être exporté en circulation (foie)
* produit de dégradation du glycogène = glucose-6-phosphate → pas d’enzymes qui clive phosphate dans les muscles que dans le foie (+ rein)
GLYCOGÉNOLYSE
stimulée par ..
inhibée par ..
Stimulée par: * Glucagon (foie) * Adrénaline (muscle)
Inhibée par: l’insuline
Étapes - glycogénolyse:
l’enzyme importante à savoir foie + rein
Glycogènen→Glycogènen-1 +Glucose-1-phosphate
* (glycogène phosphorylase)
* (glycogène transférase)
* (enzyme débranchante)
Glucose-1-phosphate → Glucose-6-phosphate
* (phosphoglucomutase)
Glucose-6-phosphate → Glucose + Pi (phosphate inorganique)
* (glucose-6-phosphatase ** dans le foie uniquement + rein**)
GLYCOLYSE = ?
–> dégradation du glucose pour faire de l’énergie
Au niveau cellulaire, le glucose est dégradé pour libérer son énergie chimique.
Deux voies métaboliques distinctes - de la glycolyse:
1) Glycolyse:
2) 2) Cycle de Kreb (suit glycolyse + utilise ses produits)
Glycolyse:
où
avec ou sans O2?
- Dans le cytosol
- En absence d’oxygène (condition anaérobique)
Cycle de Kreb (suit glycolyse + utilise ses produits)
où
avec ou sans oxygène?
- Dans la mitochondrie
- Uniquement en présence d’oxygène (condition aérobique)
> Glucose→ ? + ? + ?
> Glucose→2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH
Trois phases à la glycolyse = ?
- Activation du glucose → comme vu dans glycogénèse
- Clivage d’hexose en 2 trioses
- Production d’énergie (ATP)
10 étapes enzymatiques, dont 3 irréversibles =?
1) Synthèse du glucose-6-phosphate (étape1):
3) Synthèse du fructose-1,6-diphosphate (étape 3)
10) Synthèse du pyruvate (étape 10)
1) Synthèse du glucose-6-phosphate (étape 1) = ?
Synthèse du glucose-6-phosphate à partir du glucose Catalysée par l’hexokinase (ou
par la glucokinase dans le foie et la pancréas)
* Réaction irréversible (hydrolyse de 1 ATP)
Le glucose-6-phosphate ne peut pas traverser les membranes cellulaire
Le glucose-6-phosphate sert ensuite aux autres étapes de la glycolyse, ou: * Synthèse
du glycogène * Voie des pentoses phosphates
3) Synthèse du fructose-1,6-diphosphate (étape 3) = ?
ÉTAPE LA PLUS IMPORTANTE décide entre nucléogénèse ou glycolyse:
Synthèse du fructose-1,6-biphosphate à partir du fructose-6-phosphate
Catalysée par 6-phosphofructokinase 1 (PFK-1)
* Réaction irréversible (hydrolyse de 1 ATP)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la glycolyse
10) Synthèse du pyruvate (étape 10) : ?
10) Synthèse du pyruvate (étape 10) :
Synthèse de deux molécules de pyruvate à partir de deux molécules de phosphoénolpyruvate
Catalysée par la pyruvate kinase * Réaction irréversible
☆ Synthèse de 2 ATP ☆
* 1 ATP par molécule de phosphoénolpyruvate
- ATP net = 2
- Métabolisme des autres monosacchatides : ?
autres monosaccharides alimentaires
(fructose, galactose,mannose) sont convertis en intermédiaires de la glycolyse (soit
épimérisés → convertis en glucose ou intermédiaires directs)
RÉGULATION de la glycolyse:
1) Concentration de glucose (stimulation par le substrat) → sans substrat, pas de
glycolyse
2) Concentration d’ATP
Inhibition par [ATP] élevées:
− Phosphofructokinase-1
− Phosphoglycératekinase
- Pyruvate Kinase
3) Insuline stimule la glycolyse ☆Fructose-2,6-diphosphate stimule glycolyse ☆
Le pyruvate ainsi formé sera ensuite métabolisé (chez l’humain) - 2 avenues:
- Formation de lactate (en absence d’oxygène) (anaérobie)
- Formation d’acétyl-CoA (dans la mitochondrie, en présence d’oxygène) → vers
Cycle de Krebs
NÉOGLUCOGÉNÈSE = ?
- synthèse endogène de glucose (inverse de glycolyse)
=> Série de réactions enzymatiques menant à la synthèse de glucose à partir de plusieurs autres molécules: * Pyruvate, Lactate, Glycérol * Acides aminés → pour revenir au glucose
néog;ucogénèse - Essentiellement un renversement de la glycolyse
* Sauf pour…?
les 3 étapes irréversibles de la glycolyse → utilisation de voies de
contournement pour accomplir néoglucogénèse
vrai ou faux. Contrairement à la glycolyse, la néoglucogenèse n’a pas lieu dans toutes les cellules
vrai –> Foie (principalement) et reins
En absence de glucides alimentaires, le glycogène hépatique est épuisé après environ ….
à partir …
après environ 18 heures
* À partir de lactate (recyclage:cycle de Cori)
* À partir de molécules non glucidiques(acides aminés)
La néoglucogenèse n’est pas active avant la naissance - pourquoi?
*Manque une enzyme dont les niveaux n’augmentent que quelques heures après la
naissance (phosphoénolpyruvate carboxykinase)
vrai ou faux.
Le bébé prématuré est plus à risque d’hypoglycémie - pourquoi?
vrai
* Réserve de glycogène limitée
* Retard dans l’induction de la néoglucogenèse
3 « voies de contournement » pour renverser les étapes irréversibles de la glycolyse:
* ça nécessite quoi*
- Pyruvate→Phosphoénolpyruvate
*Fructose-1,6-diphosphate→Fructose-6-phosphate - Glucose-6-phosphate→Glucose
→ nécessitent enzymes spéciales
coût énergétique du renversement = ?
6 ATP
renversement étape 10 (tout à savoir)
Étape 10 : Pyruvate→Phosphoénolpyruvate
Requiert deux enzymes mitochondriales ( distinctes)
* Le pyruvate doit d’abord entré dans la mitochondrie (ou il peut y être formé directement à partir de l’alanine)
1) Pyruvate → Oxaloacétate
- Enzyme: Pyruvate carboxylase
- Nécessite 1 ATP
- Rx activée par l’acétyl-CoA (produit lors de la lypolyse)
2) Oxaloacétate → Phosphoénolpyruvate
- Enzyme: Phosphoénolpyruvate carboxykinase - Nécessite 1 ATP (1 GTP)
*enzymes complètement différentes que glycolyse
renversement étape 3
+régulation
Étape 3: Fructose-1,6-diphosphate → Fructose-6-phosphate
Catalysée par la fructose-1,6-diphosphatase
* Inhibée par l’AMP
* Inhibée par l’insuline (via fructose-2,6-diphosphate) → très sensible à niveaux d’insuline/glucagon
☆ Point de contrôle majeur de la vitesse de la néoglucogenèse ☆ (même que glycolyse)
renversement étape 1
Étape 1: Glucose-6-phosphate → Glucose
Catalysée par la glucose-6-phosphatase
* Seuls le foie et les reins possèdent cette enzyme
→ Sans cette déphosphorylation, le glucose ne peut être relâché en circulation * Glucose-6-phosphate ne passe pas la membrane
→ Régulation glycolyse/néoglucogenèse (2 processus qui sont jamais en même temps):
La glycolyse et la néoglucogenèse sont toujours régulées de façon opposée: * Insuline stimule glycolyse et inhibe néoglucogenèse
* Glucagon inhibe glycolyse et stimule néoglucogenèse
- Il s’agit d’une modulation concertée de la vitesse des différentes étapes irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse (stimule une, inhibe l’autre)
Rôle du fructose-2,6-diphosphate:
- Régulateur majeur du sens des voies métaboliques de la glycolyse et de la néoglucogenèse (ce qui décide quelle voie)
Le fructose-2,6-diphosphate est synthétisé ou dégradé par la même enzyme - laquelle?
- (6-Phosphofructokinase-2/fructose-2,6-diphosphatase) => PFK-2
Synthèse/dégradation du F-2,6-DP régulé par…
insuline et glucagon
Activité enzymatique (kinase ou phosphatase) contrôlée par…
par phosphorylation de L’enzyme
Après un repas contenant des glucides:
en rapport avec fructose-2,6-diphosphate
- Augmentation de l’insuline
- Insuline stimule une phosphatase qui déphosphoryle l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6-DPase * PFK-2/F-2,6-DPase déphosphorylée possède 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
lorsque glycémie chute:
*en rapport avec fructose-2,6-diphosphate
- Diminution de l’insuline et augmentation du glucagon
- Glucagon active une kinase phosphoryle l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6-DPase * PFK-2/F-2,6-DPase phosphorylée possède une activité phosphatase
- Dégradation du fructose-2,6-diphosphate en F-6-P
Métabolisme du pyruvate:
avec et sasn oxygène
1) En condition anaérobique (ou en absence de mitochondrie), le pyruvate est transformé en lactate par la lactate déshydrogénase:
* Régénère le NAD+ nécessaire pour l’étape 6 de la glycolyse (synthèse de 1,3-diphosphoglycérate)
* « Fermentation lactique »
2) En condition aérobique, le pyruvate entre dans la mitochondrie où il est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase:
* Avec formation d’une molécule de NADH
L’acétyl-CoA formé entre dans le cycle de Krebs
nécessité du NADH dans fermentation lactique
regénérer le NAD+ pour poursuivre la glycolyse
Cycle de krebs (cycle de l’acide citrique) = ?
cascade de réactions biochimiques menant à la production des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP par la chaîne respiratoire mitochondriale (phosphorylation oxydative)
localisé dans …
la matrice de la mitochondrie chez les eucaryotes ou dans le cytoplasme des bactérie
fonctionne en ….?
condition aérobique (nécessite acétyl CoA pour 12 ATP)
Le cycle de Krebs produit des intermédiaires énergétiques en ..?
réactif/produit
dégradant une molécule d’acétyl-CoA en CO2
Pour chaque acétyl CoA : (produits)
2 CO2
3 NADH
1 FADH2
GTP
production ATP/glycose avec vs. sans oxygène
En condition anaérobie → glycolyse produit 2 ATP nette par molécule de glucose: - 4 ATP produits
- Moins les 2 ATP requis pour initier la glycolyse (hexokinase + PFK-1)
=> les NADH produits ne seront pas utiliser
vs.
Par contre en condition aérobique, glycolyse produit: - Glycolyse : 2 ATP + 2 NADH
- Pyruvate déshydrogénase : 2 NADH
- Cycle de Krebs : 2 GTP, 2 FADH2 et 6 NADH
TOTAL: 38 ATP/glucose
- 10 NADH = 30 ATP (3 ATP/NADH) - 2 FADH2 = 4 ATP (2 ATP/FADH2) - 4 ATP forméS par les GTP
2 vs. 38 ATP (glycolyse) …. font la différence*
mitochondries font la différence*
la voie des pentoses phosphate produit quoi
- Formation du NADPH (requis pour la biosynthèse des acides gras)
- Formation de ribose (requis pour la biosynthèse des acides nucléiques)
bioénergétique = ?
la partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation (utilité de l’énergie lorsqu’on brise un lien chimique)
Réactions chimiques - classées en 2 catégories: ?
1) Les réactions exergoniques qui dégagent de l’énergie (produites spontanément)
Ex: A + B→C + D + énergie (chaleur)
2) Les réactions endergoniques qui nécessitent de l’énergie
Ex: A + B + énergie (chaleur)→C + D
L’énergie de Gibbs ( G ) représente …?
un paramètre thermodynamique qui correspond à
l’énergie libre des composés chimiques
Le ΔG …?
représente le changement de l’énergie libre au cours d’une réaction chimique.
ΔG < 0: ?
la réaction est exergonique et elle se produit spontanément.
ΔG > 0: ?
la réaction est endergonique et ne se produit pas spontanément.
ΔG=0: ?
la réaction est en équilibre,c’est-à-dire qu’elle se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre.
À pH = ? on peut prévoir a spontanéité de la réaction
À pH = 7,
- Loi d’action de masse = ?
si on augmente la concentration d’un intervenant d’un côté de la réaction, on favorise le sens de la réaction qui fera disparaître cet intervenant.
our une séquence de réactions, le ΔG global correspond à …?
la somme des ΔG individuels.
K = ?
constante d’équilibre
[B]/[A]
=> La relation entre K et le ΔG est la suivante:
inversement proportionnel
vrai ou faux. Les enzymes ne modifient jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la réaction.
vrai
COUPLAGE DES RÉACTIONS BIOCHIMIQUES:
Les réactions endergoniques (ΔG > 0) ne peuvent se produire sans un apport d’énergie
suffisant, correspondant à l’énergie d’activation.
→ On peut alors coupler des réactions endo des réactions exo. ΔG total = négatif ce qui permettra la réaction spontanée ( de l’endo)
Si la somme des DG est < 0, la séquence de réactions peut avoir lieu.
COMPOSÉS RICHES EN ÉNERGIE:
Ce sont des composés chimiques qui contiennent au moins un lien covalent avec un surplus d’énergie.
- Le surplus d’énergie peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
Les principaux composés riches en énergie sont:
- Certains dérivés phosphates, dont l’ATP et la créatine phosphate
- Les acyls-coenzyme A
ATP = ?
source d’énergie pour toutes les réactions biochimiques de la cellule
Ex: Synthèse des protéines, hormones, cholestérol.. - - Contraction musculaire - Transport actif à travers les membranes
ATP = Base azotée (Adénine) + Sucre (Ribose) + Phosphates
Biosynthèse de l’ATP → ?
+ nécessité des ions Mg2+
mitochondrie → chaîne respiratoire mitochondriale - ATP s’associe aux ions magnésiums (qui stabilisent la structure d’ATP) + association = nécessaire pour son hydrolyse par les enzymes
Énergie libérée par hydrolyse de l’ATP varie selon : ?
pH du milieu [ ] en ions Mg2+
vrai ou faux.
La somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP et AMP est de l’ordre de 2 à 10 mmol/L et elle demeure approximativement constante. → toujours la même [ ] ce qui change c’est le nombre de phosphate
vrai
CRÉATINE PHOSPHATE (système tampon pour l’ATP):
- créatine = aa qui peut être phosphorylé par l’ATP pour créer créatine phosphate => composé riche en énergie
Si l’organisme est dans des conditions de surplus d’énergie (concentration d’ATP élevée), la réaction de formation de créatine phosphate se produit:
créatine + ATP → créatine phosphate
Lorsqu’il y a une dépense énergétique (baisse de l’ATP), la réaction inverse se produit et la formation d’ATP est favorisée:
créatine phosphate → créatine + ATP
La créatine phosphate constitue donc un système de tampon pour l’ATP.
localisation créatine
- 95% de la créatine → dans muscles
- 1⁄3 de la créatine = forme libre, 2⁄3 sont phosphorylés en créatine phosphate (stockage)
Synthèse + élimination: créatine
- La créatine est synthétisée dans le fois, le pancréas et les reins avant d’être acheminée aux muscles.
L’apport par synthèse est d’environ 1 g/jour et la diète amène environ 1 g/jour de créatine déjà synthétisée. le reste est en synthèse qui s’ajuste) - La synthèse endogène s’ajuste à l’apport alimentaire (viandes).
- Les végétariens font de la synthèse endogène.
La créatine est transformée en créatinine (environ 2 g/jour) qui est éliminée par les reins dans les urines.
AUTRES COMPOSÉS RICHES EN ÉNERGIE
- Les acyls-coenzyme A
Ce sont des intermédiaires de la b-oxydation. - Le phosphoénol pyruvate et le 1,3-biphosphoglycérate. Ce sont des intermédiaires de la glycolyse.
- Le carbamoyl phosphate
Il fait partie du cycle de l’urée
L’énergie des liens riches est utilisée par la cellule via ….?
permet quoi
le couplage de réactions. Le couplage permet de réaliser des réactions qui ont des DG > 0 (réactions endergoniques non spontanées).
vrai ou faux. le transfert des électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’oxygène est très favorable (très exergonique):
vrai
Par contre, le transfert d’électrons ne se fait pas directement entre le NADH + H+ et l’oxygène:
pourquoi + solution
- la variation d’énergie libre entre les deux (DG0’ = - 219 kJ/mol) est trop importante et la réaction serait explkosive = trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur
- => solution : chaîne respiratoire mitochondriale → la cellule transfert les énergie électrons du NADH + H+ vers l’oxygène de façon graduelle et contrôlée en utilisant les ↓ divers transporteurs d’électrons - pour augmenter le rendement de récupération de l’énergie.
qui suis-je? je suis point d’intégration des différentes voies et fourni la plus grande partie de l’énergie sous formes de molécules énergétiques réduites (équivalent réducteurs).
Cycle de Krebs
La chaîne de respiration mitochondriale joue un rôle capital dans le métabolisme énergétique en …?
permettant de convertir les équivalents réducteurs en ATP.
CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE:
- description
=> ensemble de transporteurs d’électrons localisés dans la membrane interne de la mitochondrie (série de 4 complexes):
➢ Trois complexes multiprotéiques transmembranaires fixes (complexes I, III et IV) ➢ Un complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (complexe II)
➢ Deux transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et cytochrome c)
→ chaîne respiratoire (fonction) =
responsable de recueillir + d’oxyder les équivalents réducteurs formés durant métabolisme des glucides, lipides et protéines - elle transporte graduelle les H+ et les électrons du FADH2 et du NADH+ H+ vers l’oxygène moléculaire tout en pompant des protons dans l’espace intermembranaire.
vrai ou faux. Contrairement à membrane interne, membrane externe mitochondriale = imperméable aux métabolites ionisés (H+)
faux
Contrairement à membrane externe, membrane interne mitochondriale = imperméable aux métabolites ionisés (H+)
Les différents complexes (I – IV) de la chaîne respiratoire mitochondriale sont composés plusieurs protéines qui participent aux transport des équivalents réducteurs.
→ Ces protéines comportent un site réactif pouvant accepter les équivalents réducteurs:
(nommes + expliques)
- flavoprotéines = enzymes à co-facteur FMN ou FAD
- protéines fer-soufre = possède un atome de Fe non hémique dans leur structure, qui sera réduit en Fe2+ au cours du transport d’équivalents réducteurs dans la chaîne respiratoire
- cytochromes = protéines possédant une porphyrine (noyau tétraporryle) dans lequel on retrouve un atome de cuivre
—> protéines avec site d’oxydoréduction => composent complexes de la chaîne
La coenzyme Q joue aussi un rôle important dans le transport des équivalents réducteurs => constituant mobile dans lipides mitochondriaux qui participe au transport des équivalents réducteurs.
1) Complexe I :
NADH-Coenzyme-Q réductase (transmembranaire):
Complexe le plus large de la chaîne
- Plus de 40 protéines
- Au moins une flavoprotéine et 7 protéines fer-souffre
Ce qui est fait : accepte électrons du NADH+ et les donne à Coenzyme Q + protons sont transloqués dans matrice.
2) Complexe II:
Succinate-Coenzyme Q réductase (pas transmembranaire):
Aussi impliqué dans le cycle de Krebs
→ (Complexe II = Succinate déshydrogénase)
=> Petit complexe ancrée à la membrane:
- au moins 4 protéines
- 2 types de groupement prosthétique (FAD et fer-soufre)
Ce qui est fait : prend électrons du FADH2 et les donne à Coenzyme Q
3) Complexe III:
Cytochrome c réductase (transmembranaire)
Complexe dimérique :
- Chaque monomère possède au moins 11 polypeptides
- Contient 3 groupements hème et 1 centre fer-souffre par monomère
Ce qu’il fait : Coenzyme Q prend électrons des 3 complexe + les donne aux cytochromes
4) Complexe IV:
Cytochrome c oxydase (transmembranaire) Complexe dimérique:
- Chaque monomère possède 13 polypeptides
- Contient deux cytochromes et deux atomes de cuivre
Ce qu’il fait : Cytochrome C amène électrons aux complexe IV où ils sont donnés à O2 final
PHOSPHORYLATION OXYDATIVE:
=> La phosphorylation = l’introduction d’un groupement phosphate dans une molécule par formation d’un lien covalent.
-> couplage de la respiration cellulaire (oxydative) à la synthèse d’ATP (phosphorylation) = phosphorylation oxidative.
Théorie chimiosmotique de Mitchell
= énegie nécessaire à la synthèse d’ATP par phosphorylation oxydative provient d’un gradient de H+ entre espace intermembranaire et matrie mitochondriale”
Les complexes I, III et IV de la chaîne respiratoire agissent comme des pompes à protons qui expulsent des ions H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire.
La membrane interne mitochondriale étant imperméable aux ions, les protons s’accumulent dans l’espace intermembranaire.
→ Accumulation entraîne : ?
un gradient de pH (et électrochimique) entre espace intermembranire et matrice + une différence de potentiel membranaire
L’ATP synthase (ou F0F1 ATPase) est …
La partie F0 est …
La partie F1-ATPase = …
une protéine transmembranaire localisée dans la membrane interne des mitochondries.
La partie F0 est une canal transmembranaire transporteur de H+. -
La partie F1-ATPase = sous-unité phosphorylante
Les protons dans l’espace intermembranaire retournent dans la matrice en …?
empruntant le canal F0 de l’ATP synthase, ce qui entraîne la synthèse d’ATP par la sous-unité F1.
ÉNERGIE MOTRICE DE L’ATPase = ?
CHANGEMENT DE CONFORMATION → PRODUCTION D’ATP*
Structure de l’ATPase:
- Les sous-unités a et b de la partie F0 sont fixes par rapport à la membrane et sont reliés aux sous-unités a et b de F1.
- Le cylindre de 12 sous-unités c dans F0 est mobile et il est relié aux sous-unités e et g de F1. L’ensemble forme le rotor.
➢ Lorsque les protons passes à travers la F0, le cylindre tourne et les sous-unités b de F1 changent de conformation au fur et à mesure que la sous-unité g s’associe à elles.
➢ C’est ce changement de conformation qui induit la synthèse d’ATP.
Il y combien site de liaison pour les nucléotides (À l’interface des sous-unités a et b)?
Il y a trois site de liaison pour les nucléotides (À l’interface des sous-unités a et b)
Rendement la phosphorylation oxidative: ?
- 3 molécules d’ATP par NADH + H - 2 molécules d’ATP par FADH2
Contrôle de la vitesse de la respiration cellulaire:
Les facteurs qui influencent la vitesse de la respiration cellulaire sont ?
1) La disponibilité en ADP (rapport ATP/ADP): Si la concentration d’ADP augmente, la vitesse de la chaîne respiratoire augmente très rapidement
2) La disponibilité des substrats
3) La capacité des enzymes
4) La disponibilité de l’oxygène - ( nuire arrète en anaérobie
- Oxygénation et circulation sanguine
Inhibiteurs de la chaîne - poisons:
1) inhibiteurs du complexe i: Roténone + Amytal
2) Inhibiteurs du complexe III : Antimycine A
3) Inhibiteurs du complexe IV: Cyanure, monoxyde de carbone
Agents découplants:
+ exemples
D’autres molécules empêchent la synthèse d’ATP, soit en inhibant l’ATP synthase ou en découplant la phosphorylation de l’oxydation - permettent RC sans produire de l’ATP
exemples
inhibiteurs de l’ATP synthase:
➢Oligomycine
Agents découplants:
➢Dinitrophénol
Thermogénèse:
- La présence des graisses brunes est particulièrement abondante chez les animaux capables d’hibernation et chez les enfants
- Il en existe peu chez les adultes.
Caractérisées par une grande concentration de mitochondries, leur rôle serait de produire de la chaleur pour maintenir la température corporelle pendant les périodes de grand froid.
Dans les graisses brunes, il existe une protéine découplante (UCP1) dont le rôle, lorsqu’elle est activée par le froid, est …?
e rendre la membrane interne perméable au protons
* Il en résulte une consommation d’oxygène sans synthèse d’ATP.
Pour parer à ce gaspillage de réducteurs, …?
le métabolisme serait activé, ce qui provoquerait un dégagement de chaleur.
UPC2 et UPC3 = ?
protéines découplantes découvertes dans graisses blanches, muscles + cerveau → pourraient faire brûler graisses blanches sans pertes d’énergie
