Glycolyse Flashcards
En quoi consiste la glycolyse?
Est-elle la réaction finale ?
La lyse du glucose en deux sous molécules de pyruvate (séparation du glucose en 2 lors de la voie glycolytique)
= 9 réactions à la chaîne + isomérisation
-> Production d’ATP + métabolites (précurseurs de molécules complexes)
-> le pyruvate étant une métabolite, la glycolyse n’est pas la réaction finale de chaîne, elle est suivie par la cycle de l’acide citrique
Qu’est-ce que le glucose?
= exose (surce à 6 carbones)
Qu’est-ce que le pyruvate?
= métabolite
= molécule à 3 carbones produite par la glycolyse
Quelles sont les 3 voies du glucoses-6P + leurs issues:
- Glycolyse-> Pyruvate
- Voie des pentoses-> Ribose-5P
- Dépôt-> Glycogène (stockage sur cette forme dans les muscles et dans le foie pour maintenir la glycémie)
Définition de la glycolyse (+ caractéristiques - 4+):
Où?
-
Voie du catabolisme oxydatif anaérobie
(Pas besoin d’O2) - Étapes:
1. Extraction d’équivalents réducteurs (réactions d’oxred, molécules oxydées)
2. Accepteur d’électrons: NAD+ (= coenzyme d’oxred)
3. Réaction ne consomme pas d’oxygène (= accepteur final d’électrons et réaction de glycolyse ≠ finale)
4. Fournit des métabolites ou PRÉCURSEURS
= Voie cytosolique (importance pour la régulation de cette voie)
Combien de réactions à la chaîne dans la glycolyse?
9 réactions + isomérisation
-> chaque réaction a ses propriétés bioénergétiques: ∆G°’ (standard dans le tube à essai) + condition de la vraie vie (flux des métabolites peut changer) données par ∆G (dit si la réaction est opérationnelle en milieu cellulaire) + ∆G# (pour accélérer la réaction)
->Chaque réaction a son enzyme dédiée qui permet de réguler le flux
-> réaction limitante en début de voie
Les 6 classes d’enzymes présentes dans la chaîne de glycolyse (et leurs réactions enzymatiques):
- Kinase (phosphorylation du glucose)
- Enolase (déshydratation)
- Mutase (changement de position de phosphore)
- Aldolase (clivage laison C-C d’une aldose)
- Isomérase (conversion cétose-aldose / réarrangement de doubles liaisons)
- Deshydrogénase (extraction d’équivalents réducteurs)
Deux phases principales de la glycolyse:
- Investissement (consommation d’ATP (2))
- Retour sur investissement (libération d’ATP x2(4))
Phase préparatoire d’investissement
- Nécessite:
- Débute à:
- Finit à:
Nécessite Énergie (ATP -> ensuite hydrolysé en ADP)
- Débute à 6 carbones (glucose = exose)
- Finit à 2 x 3 carbones (glycéraldéhyde 3P + DHAP)
Phase de retour sur investissement
- Génère:
- Compte à:
- Produit le:
- Génère de l’énergie directe (ATP utilisable par la cellule) et indirecte (NADH)
- Compte à double (schéma ci-dessous en x2)
- Produit le pyruvate
Bilan global de la glycolyse:
- 2 ATP
- 2 NADH
- 2 pyruvates
=> TOUT x2
Que faire si le pyruvate tend à s’accumuler dans la cellule?
Pourquoi?
Comment s’en débarrasser?
+ Exemples qui utilisent ce phénomène
Il faut s’en débarrasser car l’accumulation d’un produit de réaction (pyruvate) freine la chaîne métabolique (glycolyse)
- On s’en débarrasse en le transformant en lactate qui peut alors quitter la cellule, circuler dans le sang et être recyclé (2ATP)
Ex: Anaérobie chez les animaux (Lactate)/levure (EtOH + CO2)
- Aérobie: Pyruvate entre dans la mitochondrie pour aller jusqu’au bout de la dégradation => production de CO2 + H2O (nécessite de l’O2) (38ATP)
Quel sont les deux problèmes de la voie du lactate?
- Production de lactate implique recyclage
= pas applicable pendant plus de quelques minutes -
Production en ATP faible
-> Différence de 36 entre production ATP de l’Anaérobie (lactate) et l’Aérobie (mitochondrie)
Qu’est-ce que l’Anaérobie?
(+caractéristiques et production)
Voie du lactate (conversion du pyruvate)
= Production de 2 ATP
-> Ne necessite pas d’apport en O2
-> Temps court
Qu’est-ce que l’Aérobie?
Voie de la phosphorylation oxydative dans la mitochondrie pour dégrader le pyruvate
-> nécessite O2 et production de CO2 + H2O
-> Long terme
= production de 38 ATP
En quoi consiste la maladie du scorbuts?
Comment aider?
Absence d’acide ascorbique dans l’organisme
Pour les humains, apporté par l’alimentation via vitamines C-> enzyme manquante devenue vitamine
Pourquoi dit-on que la glycolyse est une réaction ubiquitaire?
Car elle a lieu partout, dans toutes les cellules
Variabilités de l’utilisation de la glycolyse dans les régions du corps:
- 2 utilisent essentiellement le glucose
- 1 utilisent en priorité le glucose
- 2 utilisent peu le glucose
Quantité d’apport constant de glucose au cerveau pour lui permettre de fonctionner:
5 g/heure
Pourquoi le système nerveux central ne peut pas stocker de glucose?
Car le stockage du glucose nécessite un apport en eau qui fait augmenter le volume (pas possible pour le cerveau entouré d’exosquelette -> besoin d’apport régulier de la périphérie)
Que fait le foie avec le glucose?
Il n’en consomme pas beaucoup -> stocke le glucose et le restitue à l’organisme
- Propriété du glucose: (concernant le stockage dans l’organisme):
- Qu’est-ce que ça implique?
- Capacité de stockage des glucide dans l’organisme est limité
- Donc:
-> Utilisation tant qu’il est abondant
-> Excédant stocké sous d’autres formes (graisse/ lipides)
Origines du glucose pour la glycolyse (2):
-
Alimentaire (polysaccharides, disaccharides)
Ex: sucre dans le raisin -
Métabolique (néoglucogenèse, glycogénolyse)
Ex: corps à jeun: glucose fournit par organes (un peu les muscles mais ils gardent le glycogène pour eux + foie -> restitution)
Quelle transformation nécessite le glucose s’il provient de l’alimentation?
En quoi consiste-t-elle (caractéristiques et ez)?
Il doit être phosphorylé
= consomme 1 ATP (hexokinsae/glucokinase)
==> Irréversible et limitante (piège le glucose dans la cellule pour favoriser sont entrée)
Qu’est-ce qu’une enzyme ubiquitaire?
On la retrouve dans toutes les cellules
Caractéristiques Glucokinase (5: localisation/ spécificité/ affinité/ activité glycémique/ rôle):
Caractéristiques Héxokinase (5: localisation/ spécificité/ affinité/ activité glycémique/ rôle):
- Quelle est la réaction limitante pour la glycolyse?
- Quelle enzyme intervient?
2ème phosphorylation du sucre: (réaction nº 3)
fructose-6P + ATP-> Fructose-1,6bisP + ADP
==> Phosphofructokinase -> sous contrôle allostérique
= possède toutes les propriétés pour concentrer les régulations du flux glycolytique
= étape irréversible et limitante qui contrôle le flux glycolytique sous contrôle allostérique
Flux accéléré par l’ADP et ralenti par ATP (=effecteur allostérique)
Pourquoi, quand l’ATP se lie au site allostérique de la phosphofructokinase, il réduit son activité?
Si il y a beaucoup d’ATP, on peut s’épargner de faire la glycolyse (déjà présence d’énergie)
Réaction d’oxydation (= première étape de) de la 2ème phase de glycolyse =
Réaction couplée: oxred (prise en charge du phosphate inorganique) + phosphorylation substrat (ADP ->ATP)
Glycérol 3P + Pi -> 1,3 Bisphosphoglycérate
- Enzyme Déshydrogénase
- Électrons pris en charge par NAD+ qui devient du NADH
Phosphate inorganique issu du milieu cellulaire ajouté à la molécule produite
= ajout d’un HPO4–
Qu’est-ce que la phosphorylation de substrat?
Principe de régénération de l’ATP
-> fait référence au sens inverse de la réaction (nom de l’enzyme = pyruvate kinase) mais qui est impossible en milieu cellulaire)
Quelles sont les étapes irréversibles de la glycolyse qui contrôlent le flux glycolytique?
3 étapes qui ont un ∆G°’ TRÈS NÉGATIF:
- Hexokinase (pas encore spécifique à la glicolyse)
- Phosphofructokinase (allostérique)
- Pyruvate Kinase (réaction limitante qui se trouve en dernière car elle est la 1ère des suivantes qui fournissent du pyruvate à la mitochondrie)
- Pourquoi l’aldolase peut poser problème au cours de la glycolyse?
- Solution?
- ∆G°’ très positif donc pas du tout favorable à ce que le flux aille dans cette direction -> endergonique
- Solution: ACTION DE MASSE: accumulation de beaucoup de substrat et débarras du produit donc Keq petit et ∆G négatif et réaction est compatible avec la glycolyse
Que devient le NADH produit lors de la glycolyse?
Il s’enrichit en électrons jusqu’à être réoxydé (par les navettes) en NAD+ ou transféré dans la chaîne respiratoire
-> Si le NADH s’accumule dans le compartiment cytosolique, la glycolyse s’arrête!
Que peut causer l’accumulation de NADH?
Solution?
NADH = produit de réaction
-> En excès: appauvrissement en NAD+ (=cosubstrat de la réaction) -> ralentit la réaction
-> si NADH s’accumule dans cytosol: glycolyse s’arrête (accumulation de produit et absence de substrat)
Solution:
Transformation du pyruvate en Lactate Déshydrogénase -> réaction oxred qui régénère le NADH en NAD+ (qui reprend en charge des e- pour poursuivre la glycolyse)
2 conditions pour que le pyruvate pénètres dans la mitochondrie:
- Présence de mitochondrie
- Mitochondries fonctionnelle -> présence d’O2
- Quel problème concernant la quantité de NADH peut causer l’entrée de pyruvate dans la mitochondrie?
- Solution?
- Pas de transformation du pyruvate en lactate donc pas de régénération de NAD+ -> accumulation de NADH cytosolique = arrêt de la glycolyse
- Solution:
NAVETTES régénèrent du NADH en NAD+
Rôle des navettes:
Prise en charge des électrons (pour les débarrasser du NADH cytosolique -> régénère du NAD+) et les transfèrent du cytosol à la mitochondrie (car NAD+ ne passent pas la membrane interne des mitochondries)
2 pools de NAD:
- cytosolique
- mitochondrial
Comment les électrons transférés par les navettes sont-ils utilisés dans la mitochondrie?
Ils sont transférés dans la chaînes respiratoire
-> Production d’ATP
2 principales navettes existant dans le système cellulaire:
- Glycérophosphate
-
Malate/aspartate
=> Cycle futile: bilan final = 0
Action de la navette Glycérophosphate (3temps + résultat):
1er temps:
- Réduction DHAP en glycérol-P
- Oxydation du NADH en NAD+
2ème temps:
- Oxydation glycérol-P en DHAP par le FAD
= Navette bouclée
3ème temps:
- Le FADH2 produit transfert ses e- à la chaîne respi
==> En bout de chaîne: 1 FADH2 génère 2 ATP
-> empreint de DHAP (dihydroxyacétone phosphate après réaction de clivage -> phase 1 glycolyse) pour lui faire transporter des électrons
⚠️ métabolites n’entrent pas dans mitochondrie
Action de la navette Malate/aspartate (4):
1er temps:
- Oxydation du NADH en NAD+
- Formation de malate à partir d’aspartate
2ème temps:
- Malate entre dans mitochondrie et est oxydé par NAD+ mitochondrial
3ème temps:
- Aspartate produit est exporté dans cytosol
4ème temps:
- NADH produit transfert ses e- à la chaîne respi
==> 1 NADH génère 3 ATP (en bout de chaîne)
Que permettent les possibilités d’anaérobie/ aérobie?
Adaptation métabolique
2 destinées du pyruvate:
Enzymes pour chaque étapes de la glycolyse (10):
- Hexokinase
- Isomérase
- Phosphofructokinase
- Aldolase
- Isomérase
- Déshydrogénase
- Phosphoglycérate-kinase
- Mutase
- Enolase
- Pyruvate-kinase
Rôle Mutase
Changement de position de phosphore
Rôle Aldolase
Clivage laison C-C d’une aldose
Rôle isomérase
Conversion cétose-aldose (= interconversion)
Réarrangement de doubles liaisons, ∆G°’ proche du nul
Réaction par une déshydorgénase est endergonique ou exergonique?
Endergonique
(Extraction d’équivalents réducteurs, oxred)
5 étapes de la phase préparatoire d’investissement
-
Phosphrylation 1
(hexokinase/ glucokinase) - Isomérisation
-
Phosphrylation 2
(régule le flux, limitante: Phosphofructokinase) - Clivage de la réaction en 2 (aldolase)
-
Isomérisation
(prod de 2 molécules de glycéraldéhyde 3-P dont 1 après isomérisation -> car DHAP pas compatible avec la poursuite de la glycolyse -> nécessité du GP)
(Poursuite de la glycolyse par le Glycéraldéhyde 3-P (GP))
Ici, on parle de phosphorylation de substrats
5 étapes du retour sur investissement
-
Oxydation
(électrons fournit et NAD+ qui produit NADH) -
Phosphrylation
(ADP->ATP) - Isomérisation (mutase)
- Déshydratation (énolase)
-
Phosphorylation
(produit ATP)
=> Production de pyruvate maintenant débarrassé de ses phophates
Ici, on parle de phosphorylation de substrats
