Gluconéogenèse Flashcards
À quoi sert le glucose dans le métabolisme ?
- Carburant
- Précurseur de glucide essentiels de structure et d’autres molécules biologiques
- Certaines cellules (dépendent presque exclusivement du glucose comme source d’énergie)
Par quoi est assurée la gluconéogenèse? Et qu’est-ce qui peut être transformé en glucose?
- Surtout par le foie et à un moindre degré par les reins
- Les précurseurs non glucidiques pouvant être transformés en glucose sont : lactate + pyrvate (glycolyse), intermédiaires du cycle de krebs tous les acides aminés sauf la leucine et la lysine
(oxaloacétate) — gluconéogénèse — glucose
Glycérol
Que fait-on en cas de jeûne ?
- Les besoins en glucose de l’organisme sont fournis par la gluconéogénèse = nouvelle synthèse de glucose à partir de précurseur non glucidiques
- La gluconéogénèse produit 64 % du glucose dans les 22 premières heures du jeûne
-La gluconéogenèse produit 100 % du glucose après 48 heures de jeûne
Chez les animaux, est-ce qu’il existe une voie qui permette la conversion nette d’acétyl-CoA en oxaloacétate ?
Non, c’est pourquoi les acides aminés leucine et lysine et les acides gras qui sont transformés en acétyl-CoA, ne peuvent servir de précurseurs de glucose chez les animaux.
Toutefois le glycérol, un des produits de dégradation des triacylglycérols est transformé en glucose via la synthèse du dihydroxyacétone phosphate (DHAP), intermédiaire de la glycolyse :
Glycérol — glycérol kinase — glycérol-3-phosphate — glycérol- phosphate déshydrogénase — DHAP
La gluconégenèse utilise des enzymes de la glycolyse, mais quelles enzymes doivent être remplacée?
- L’hexokinase , la phosphofructokinase et pyruvate kinase, car elles catalysent des réactions très exergoniques dans le sens de la glycolyse
- Elles sont remplacées par des réactions qui rendent la synthèse du glucose thermodynamiquement favorable
Pourquoi tout comme le métabolisme du glycogène, les voies de biosynthèse et de dégradation diffèrent par au moins une réactions?
Ça permet non seulement au deux voies d’être thermodynamiquement possibles dans des conditions physiologiques identiques, mais aussi d’être régulées de manière indépendante de sorte qu’une voie peut être activée alors que l’autre est inhibée.
Comment est créer l’apport en énergie nécessaire pour la formation du phosphoénolpyruvate à partir du pyruvate qui est endergonique? Et quelles sont les enzymes impliquées?
Le pyruvate est d’abord transformé en oxaloacétate
L’oxaloacétate est un intermédiaire à “haut potentiel énergétique” dont la décarboxylation exergonique fournit l’énergie libre nécessaire à la synthèse du PEP
*La pyruvate carboxylase qui catalyse la formation ATP-dépendante d’oxaloacétate à partir du pyruvate et de HCO3-
*La PEP carboxykinase qui transforme l’oxaloacétate en PEP dans une réaction qui utilise le GTP comme agent phosphorylant
Quelles sont les caractéristiques de la pyruvate carboxylase ?
- La pyruvate carboxylase est une protéine tétramérique de sous-unités identiques de 120 kDa
- Chaque sous-unité utilise la biotine comme groupement prosthétique
- La biotine joue le rôle de transporteur de CO2 en formant un substituant carboxylé sur son groupement uréido
- La biotine est liée à la pyruvate carboxylase par une liaison amide entre le groupement carboxylique de sa chaîne latérale valérate et le groupement amine d’un résidu de l’enzyme
Quelles sont les autres caractéristiques de la biotine ?
- La biotine est une facteur de croissance des levures et un nutriment essentiel pour l’homme
- Sa carence alimentaire est rare car on la trouve dans de nombreux aliments et parce qu’elle est synthétisée par la flore bactérienne intestinale
- La défience en biotine chez l’homme est presque toujours due à la consommation excessive de blancs d’oeufs crus
- Le blanc d’oeuf contient de l’avidine qui se lie fortement à la biotine et empêche son absorption intestinale
Que signale une accumulation d’acétyl-CoA ?
- un besoin supplémentaire en oxaloacétate
- L’acétyl-CoA est donc un activateur allostérique de la pyruvate carboxylase
- Quand (ATP) est élevée, le cycle de Krebs est inhibé et l’oxaloac.tate est utilisé dans la gluconéogenèse. La pyruvate carboxylase est activée et la pyruvate déshydrogénase est inhibée = régulation réciproque
Quelles sont les caractéristiques de la PEP carboxykinase ?
- Une enzyme monomérique qui catalyse la décarboxylation GTP-dépendante de l’oxaloacétate pour donner du PEP et du GDP
- Cette réaction est utilisée pour contourner la pyruvate kinase (qui catalyse la conversion très exergonique du PEP en pyruvate) dans la voie glycolytique
- Le CO2 utilisé pour carboxyler le pyruvare en oxaloacétate est éliminé lors de la formation du PEP
- L’oxaloacétate peut donc être considéré comm du pyruvate “activé”, le CO2 et la biotine facilitant l’activation aux dépens de l’hydrolyse de l’ATP
Où se déroule la formation de l’oxaloacétate à partir du pyruvate ou d’intermédiaires du cycle citrique et où se fait la transformation du PEP en glucose?
- Mitochondrie seulement
- Cytosol
Où est localisée la PEPCK?
- La localisation varie selon les espèces
- Chez l’homme, elle est présente dans le cytosol et la mitochondrie
- Donc pour assurer la gluconéogénèse, l’oxaloacétate doit être exporté de la mitochondrie pour être transformé en PEP, où le PEP formé dans la mitochondrie doit passer dans le cytosol
- Le transport du PEP est simple et implique des protéines de transport membranaires spécifiques
- Puisqu’il n’existe pas de système de transport pour l’oxaloacétate, celui-ci doit d’abord être transformé en aspartate ou bien en malate, pour lesquels des systèmes de transport mitochondriaux existent
Quelles sont les deux réactions qui sont énergétiquement très défavorables à la gluconéogenèse?
- La réaction de la phosphofructokinase (PFK) : G d’eviron + 33 kJ/mol
- La réaction de l’hexokinase : G d’environ + 25 kj/mol
Au lieu de former de l’ATP par inversion de la glycolyse, le fructose-1,6-biphosphate et le glucose-6-phosphate sont hydrolysés, libérant du Pi, grâce à l’action de la fructose-1,6-biphosphatase et la glucose-6-phosphatase
Grâce à l’intervention de trois enzymes spécifiques de la gluconéogenèse, le processsus devient thermodynamiquement favorable, mais le processus global nécessite une dépense nette en énergie (4 ATP et 2 GTP)
Comment l’effecteur allostérique appelé frutose -2,6-biphosphate (F2,6P) pour réguler la glycolyse et la gluconéogénèse?
Le F2,6P est un activateur puissant de la phosphofructokinase (glycolyse) et c’est un inhibiteur puissant pour le fructose- 1,6 -bisphosphatase (gluconéogenèse)
C’Est donc un régulateur allostérique global qui a précédence sur le control local exercé par l’ATP. Par exemple, le F2, 6P stimule l’activité de la phosphofructokinase et donc la glycolyse même en présence de (ATP) élevées
Le F2, 6P est synthétisé et dégradé par une enzyme bi-fonctionnelle ayant deux domaines catalytiques :
- Phosphofructokinase-2
Fructose-6-phosphate +ATP — Fructose- 2,6-biphosphate + ADP+ H+ - Fructose-bisphosphatase-2 (FBPase-2)
Fructose-2,6-biphosphate +H2O — Fructose-6-Phosphate + Pi
Comment la gluconéogénèse est augmentée?
- concentration de glucose sanguin bas
- Sécrétion glucagon augmentée
- (AMPc) augmentée
- Activation de la PKA
- Phosphorylation de la FBPase-2/PFK-2
- Activation de la FBPase-2 et inhibition de la PFK-2
- (F2,6P) diminue
- Activité PFK-1 inhibée et activité FBPase-1 augmentée
- gluconéogenèse augmentée
Quelle est l’effet de l’insuline sur la gluconéogenèse ?
- Quand la (glucose) est élevée, le pancréas libère l’insuline
- Dans le foie, l’insuline active les phosphodiesterases qui dégransent l’AMPc
- L’insuline active la phosphoprotéine phosphatase-1
- L’absence d’AMPc et l’activation de la PP1 ont les effets suivants:
*La pyruvate kinase est déphosphorylée et donc active : la glycolyse est favorisée
*L’enzyme bi-fonctionnelle FBPase-2/PFK-2 est stimulée et l’activité FBPase-2 est inhibiée : la (F2, 6P) augmente et favorise la glycolyse en stimulant la PFK-1
Quelles sont les caractéristiques du cycle de Cori?
- Dans des conditions d’exercices intense, le muscle produit du lactate parce que la demande en ATP est supérieure au flux oxydatif
- La réduction du pyruvate en lactate regénère le NAD+ nécessaire pour permettre la progression de la glycolyse et la formation d’ATP additionnel
- La lactate est transféré au foie par la circulation sanguine, où il est reconvertit en pyruvate par la lactate déshydrogénase pour donner ensuite du glucose par la gluconéogenèse : cycle de Cori
- C’est en fait un “cycle futile” glycolyse/gluconéogenèse qui consomme de l’ATP
- De l’énergie nette est donc nécessaire pour reconvertir le lactate du muscle en glucose dans le foie et pour le retransporter au muscle pour incorporation dans le glycogène ou dégradation via glycolyse
Quelle est la deuxième “monnaie” énergétique de la cellule?
La puissance réductrice fournit par le NADPH
De nombreuse réactions, en particulier la biosynthèse des acides gras, du cholestérol, le métabolisme des stéroides et des médicaments, et la prévention du stress oxydatif ont besoin du système NADP+/NADPH
Malgré leur analogie chimique , le NADPH (biosynthèse réductrice) et NADH (transport des électrons ) ne sont pas métaboliquement interchangeables
À quoi est due la distinction entre les réactions qui utilisent le NADP+/NADPH ou bien le NAD+/NADH?
À la très grande spécificité des enzymes envers ces deux coenzymes?
La cellule maintient normalement un ratio NAD+/NADH d’environ 1000 ce qui favorise l’oxydation des métabolites impliquant ce coenzyme, tandis que le ratio NADP+/NADPH d’environ 0,01 ce qui favorise la réduction des métabolites impliquant ce coenzyme
Comment est formé le NADPH?
Par l’oxydation du glucose-6-phosphate (G6P) par un processus appelé la voie des pentoses phosphate, shunt des hexoses monophosphate ou voie du phosphogluconat
Cette voie produit également le ribose-5-phosphate, un précurseur essentiel pour la synthèse des nucléotides
Chez les mammifères, les réactions de la voies des pentoses phosphate ont lieu dans le cytoplasme. La voie est active dans le foie mais absente du muscle
Quelles sont les trois phases que l’on peut distinguer dans la voie des pentoses phosphates?
- Des réactions d’oxydation qui donnent du NADPH et du ribulose-5-phosphate (Ru5P)
- Des réactions d’isomérisation et d’épimérisation qui transforment le Ru5P en ribose-5-phophate (R5P) et en xylulose-5-phosphate (Xu5P)
- Une série de réactions de rupture et de formation de liaisons C-C qui transforment deux molécules de XU5P et une molécule de R5P en 2 molécules de F6P et une molécule de GAP
Puisque les phases 2 et 3 sont non oxydatives, elles sont réversibles. Donc quand la cellule a besoin de nucléotides, la phase 3 s’inverse pour produire du R5P à partir du F6P et du GAP. Le F6P peut aussi être transformé en G6P et la phase 1 recommence.
