Gluconéogénèse Flashcards
Quels sont les deux rôles principaux du glucose?
-carburant
-précurseur de glucides essentiels de structure et d’autres molécules biologiques
En cas de jeûne, quel source d’énergie fournit les besoins en glucose?
22 premières heures:
-64% glucogénèse
-36% dégradation du glycogène
après 48h:
100% gluconéogénèse
C’est quoi la gluconéogénèse et elle est assurée par quel organe?
synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques
-assuré surtout par le foie (un peu aux reins)
Quels sont les précurseurs non glucidiques qui peuvent utiliser la glucoéogénèse?
-lactate
-pyruvate
-intermédiaires du cycle de Krebs
-tous les acides aminés sauf la leucine et la lysine
-glycérol (cas à part)
ils sont convertis en oxaloacétate -> glucogénogénèse -> glucose
Pourquoi est ce que la leucine et la lysine ne sont pas des bons précurseurs pour la gluconéogénèse ?
la lysine et la leucine sont transformés en acétyl-CoA
il n’existe pas, chez les animaux, de voie qui permette la conversion nette d’acétyl-CoA en oxaloacétate
Comment est ce que le glycérol utilise la gluconéogénèse?
glycérol: produit des triacylglycérols
glycérol -> glycérol-3-phosphate -> DHAP
1ère flèche: glycérol kinase
2e flèche: glycérol-3-phosphate déshydrogénase
Quels enzymes ne fonctionnent pas dans le sens inverse de la glycolyse?
-hexokinase (étape 1)
-phosphofructokinase (étape 3)
-pyruvate kinase (étape 10)
Pourquoi est-il important que la glycolyse et la gluconéogénèse diffèrent par au moins une réaction?
-permet aux 2 voies d’être thermodynamiquement possibles dans des conditions identiques
-permet la régulation des 2 voies de manière indépendante
Comment est-ce que l’étape 10 de glycolyse est-elle contournée dans la gluconéogénèse?
pyruvate → oxaloacétate → phosphoénol-pyruvate(PEP)
1ère flèche:
-pyruvate carboxylase
-HCO3- + ATP → ADP + Pi
*oxaloacétate est un intermédiaire à haut potentiel énergétique (sa décarboxylation fournit l’énergie pour la synthèse du PEP)
2e flèche :
-PEP carboxykinase
-décarboxylation de l’oxaloacétate
-GTP → GDP + CO2
Caractéristiques de la pyruvate carboxylase
-protéine tétramérique avec des sous-unités identiques de 120 kDa
-chaque sous-unité utilise la biotine comme groupement prosthétique
-biotine: transporte le CO2 en formant un substituant carboxylé sur son groupement uréido
-la biotine est liée à la pyruvate carboxylase par une liaison amide
Caractéristiques de la biotine
-facteur de croissance des levures et un nutriment essentiel chez l’homme
-Sa carence alimentaire est rare; on la trouve dans beaucoup d’aliments et est synthétisée par la flore intestinale
-une déficience en biotine est souvent liée à une 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
Par quoi est ce que la pyruvate carboxylase est elle régulée?
la pyruvate carboxylase est activée et la pyruvate déshydrogénase est inhibée quand:
-il y a plus d’ATP que d’ADP
-il y a plus NADH que NAD+
-il y a plus d’acétyl-CoA que de CoA
*il y a assez d’énergie, pas besoin d’en faire plus
l’acétyl-CoA est l’activateur allostérique de la pyruvate carboxylase quand il s’accumule et n’est pas utilisé dans le cycle de Krebs
Caractéristiques de la PEP carboxykinase
-enzyme monomérique
-décarboxylation GTP-dépendante de l’oxaloacétate en PEP + GDP
est ce que l’oxaloacétate peut être considéré comme du pyruvate activé?
oui
car le CO2 utilisé pour carboxyler le pyruvate en oxaloacétate est éliminé lors de la formation du PEP
Pourquoi est ce que l’oxaloacétate est formé si la pyruvate carboxylase et la PEP carboxykinase ont un intermédiaire en commun?
-le pyruvate énolate est l’intermédiaire en commun
-on forme l’oxaloacétate car on en a besoin pour le cycle de Krebs
où se déroule la formation du glucose à partir du pyruvate dans la cellule?
pyruvate → oxaloacétate
-mitochondries uniquement
oxaloacétate → PEP
-soit cytosol ou mitochondrie
PEP → glucose
-cytosol uniquement
- on doit alors exporté l’oxaloacétate ou le PEP dans le cytosol (dépendant où la PEPCK se trouve)
-transport PEP: protéines de transport membranaires spécifiques
-oxaloacétate: doit être transformé en aspartate ou en malate pour être transporté
Comment est ce que l’oxaloacétate sort de la matrice dans le cytosol pour continuer la gluconéogénèse?
malate:
-pyruvate → oxaloacétate → malate
-la malate déshydrogénase transforme le malate avec du NAD+ qui est réduit en NADH et qui forme l’oxaloacétate dans le cytosol
-la gluconéogénèse nécessite du NADH, cette voie est essentielle
aspartate:
-lorsque le précurseur est du lactate, le lactate devient du pyruvate en libérant du NADH
-pyruvate → oxaloacétate → aspartate
-l’aspartate aminotransférase transforme l’aspartate en oxaloacétate dans le cytosol
Comment est-ce que l’étape 3 de glycolyse est-elle contournée dans la gluconéogénèse?
fructose-1,6-bisphosphate → fructose-6-phosphate
Enzyme: fructose-1,6-bisphosphatase
-H20 → Pi
-hydrolyse du fructose-1,6-bisphosphate
Comment est-ce que l’étape 1 de glycolyse est-elle contournée dans la gluconéogénèse?
glucose-6-phosphate → glucose
Enzyme: glucose-6-phosphatase
-H20 → Pi
-hydrolyse du glucose-6-phosphate
Pourquoi est ce que la gluconéogénèse et la glycolyse peuvent former un cycle futile si elles sont actives en même temps?
la gluconéogénèse consomme 6 équivalents d’ATP tandis que la glycolyse produit seulement 2 ATP
→ perte nette de 4 équivalents d’ATP
on doit réguler ce processus
Quelles sont les deux modes de régulation ?
- allostérie
- modifications covalentes (phosphorylation)
Comment est ce que l’ATP et l’AMP régulent la glycolyse/gluconéogénèse?
ATP élevé/AMP bas:
-inhibe la glycolyse (phosphofructokinase et pyruvate kinase)
-active la gluconéogénèse et le glucose est stocké en glycogène
ATP bas/AMP élevé:
-active la glycolyse
-inhibe la gluconéogénèse
Comment est ce que F2,6P régule la glycolyse/gluconéogénèse?
F2,6P active la glycolyse
F2,6P inhibe la gluconéogénèse
F2,6P est un régulateur allostérique global (sa synthèse dépend du glucagon et de l’insuline) qui a une plus grande importance que la concentration en ATP (il passe en premier)
Quelle enzyme est responsable de la synthèse et de la dégradation de F2,6P?
une enzyme ayant 2 domaines catalytiques:
-phosphofructokinase-2 (PFK-2)
synthèse du F2,6P
-fructose-bisphophatase-2 (FBPase-2)
dégradation du F2,6P
La régulation par phosphorylation est assurée par quelles molécules?
par le glucagon et l’insuline qui controlent le taux de glucose dans le sang
Comment est ce que le glucagon régule la gluconéogénèse?
-lorsque le glucose sanguin est bas, le glucagon est libéré
-La concentration en AMPc est augmentée
-l’AMPc active la PKA
-PKA phosphoryle la pyruvate kinase: elle est inactivée lorsque phosphorylée et inhibe la glycolyse
-PKA phosphoryle PFK-2/FBPase-2: l’activité de PFK-2 est inhibée et l’activité de FBPase-2 est activée. la concentration en F2,6P est diminuée, ce qui active la gluconéogénèse
-PKA phsophoryle la protéine CREB: stimule la transcription du gène PEPCK, ce qui stimule la gluconéogénèse
*gluconéogénèse stimulée
*glycolyse inhibée
Comment est ce que l’insuline régule la gluconéogénèse?
-lorsque le glucose sanguin est élevé, l’insuline est libérée
-l’insuline active les phosphodiesterases qui dégradent l’AMPc
-l’insuline active la phosphoprotéine phosphatase-1 (PP1)
-absence d’AMPc et activation de PP1:
-la pyruvate kinase est déphosphorylée et active, la glycolyse est favorisée
-PFK-2/FBPase-2 est déphosphorylée: l’activité de PFK-2 est stimulée et l’activité de FBPase-2 est inhibée. La concentration en F2,6P est augmentée, ce qui stimule la glycolyse
C’est quoi le cycle de Cori?
lors d’exercice intense, le pyruvate est réduit en lactate dans les muscles et régénère du NAD+. le lactate est reconverti en pyruvate dans la circulation sanguine pour ensuite donner du glucose avec la gluconéogénèse. Ce cycle nécessite une perte d’énergie nette
Quelle est la 2e monnaie énergétique de la cellule?
la puissance réductrice fourni par le NADPH
Dans quelles réaction le NADPH est-il impliqué?
dans des réactions de biosynthèse réductrice
Quelle est la distinction établie entre les réactions qui utilisent le NADPH vs le NADH?
la spécificité que possèdent les enzymes
ratio NAD+/NADH de 1000 dans les cellules:
-favorise l’oxydation des métabolites
ration NADP+/NADPH de 0,01
-favorise la réduction des métabolites
À quoi sert la voie des pentoses phosphates?
généré le NADPH par l’oxydation du glucose-6-phosphate
cette voie produit aussi le ribose-5-phosphate, un précurseur essentiel pour la synthèse des nucléotides
Quels sont les autres noms pour la voie des pentoses phosphate?
-shunt des hexoses monophosphates
-voie du phosphogluconate
Où est ce que la voie des pentoses phosphate a-elle lieu?
dans le cytoplamse
-la voie est active dans le foie et absente du muscle
Quelles sont les 3 phases de la voie des pentoses phosphate?
- réactions d’oxydation
irréversible - réactions d’isomérisation et d’épimérisation
réversible - réactions de rupture et de formation de liaisons C-C
réversible
Comment se déroule la 1ère phase de la voie des pentoses phosphate?
3G6P + 6NADP+ + 3H20 → 6NADPH + 6H+ + 3CO2 + 3Ru5P
Enzyme: G6P déshydrogénase
-utilise le NADP+ comme coenzyme
-l’enzyme est inhibée par le NADPH, quand sa concentration baisse, l’activité de la G6P déshydrogénase augmente
-réaction identique à celle catalysée par l’isocitrate déshydrogénase du cycle de Krebs (décarboxylation oxydative, mais qui utilise le NADP+ au lieu du NAD+)
Comment se déroule la 2e phase de la voie des pentoses phosphate?
3Ru5P ⇌ R5P + 2Xu5P
-intermédiaires ènediolate
-sans catalyse, le Ru5P peut former du R5P et du Xu5P. avec la catalyse, c’est des transformation stéréospécifiques
-le R5P sera utilisé pour la biosynthèse des nucléotides, si nécessaire. Sinon, l’excès de R5P sera transformé avec le Xu5P en F6P et en GAP, deux intermédiaires de la glycolyse
Comment se déroule la 3e phase de la voie des pentoses phosphate?
2Xu5P + R5P ⇌ 2F6P + GAP
permet de transformer l’excès de R5P en intermédiaires de la glycolyse quand le besoin en NADPH excède celui du R5P. Car le F6P et GAP peuvent être retransformé en G6P dans la gluconéogénèse afin de former ensuite plus de NADPH
quand la cellule a assez de NADPH, le R5P est transformé en F6P et GAP qui sont dégradés par glycolyse
Quels sont les principaux produits de la voie des pentoses phosphate?
-NADPH
-R5P
La vitesse de formation de NADPH est contrôlée par quoi?
la vitesse de catalyse de l’enzyme G6P déshydrogénase qui est elle-même contrôlée par la concentration en NADPH
Quel est l’impact du NADPH sur le maintien de l’intégrité des globules rouges?
-les glubules rouges ont besoin de GSH
-GSH est un cosubstrat de la glutathione peroxidase qui devient oxydé en GSSG. Le GSSG est régénéré en GSH par la glutathione réductase qui utilise le NADPH comme coenzyme
-les péroxydes générés par les réactions d’oxydation doivent être éliminés, sinon les globules rouges lysent et une anémie en résulte
Que cause une déficience en G6P déshydrogénase?
-le déficit enzymatique le plus commun (+400 M sont porteurs)
-la forme la plus sévère provoque une anémie hémolytique chronique
-la forme moins agressive provoque l’anémie hémolytique seulement en période de stress oxydatif
