Intra 3 - Glyconéogénèse et glycogénolyse

Question 1

Pourquoi le glycogène est-il une source importante de glucose après un repas (3)?

Answer 1

• Source énergétique facilement et rapidement mobilisable
• Permet de garder une réserve de glucose sans la nécessité de stocker des molécules de glucose unitaires
• Perte énergétique d’environ 3% seulement.

Question 2

Quelle est la structure de base du glycogène ?

Answer 2

Structure très ramifiée avec des liens α(1-4) entre les sucre d’une même chaîne et α(1-6) pour les embranchements.

(Les enzymes peuvent seulement couper des liens alpha, pas bêta)

Question 3

Où le glycogène est-il stocké dans le corps ?

Answer 3

Foie : sous forme de granules cytoplasmiques (jusqu’à 10% de sa masse ou 100g)

Muscles : (1-2% de leur masse ou 300g).

Question 4

Quel est l’avantage de stocker le glycogène dans le foie ?

Answer 4

• Pour réguler la glycémie :
  Foie libère du glucose dans le sang à partir du glycogène pour maintenir des niveaux de glucose stables, surtout entre les repas.

Question 5

Quel est l’avantage de stocker le glycogène dans les muscles ?

Answer 5

• Source d’énergie directement accessible pour la contraction musculaire :
  Permet aux muscles de répondre rapidement aux besoins énergétiques locaux pendant l’activité physique sans dépendre du glucose sanguin.

Question 6

Qu’est-ce que le glucopyranose ?

Answer 6

Forme cyclique du glucose.

C’est la forme la plus commune du glucose dans les organismes vivants, participant à de nombreuses voies métaboliques, y compris dans la structure du glycogène.

Question 7

Quelle est la particularité de la structure du glycogène en termes de ramification ?

Answer 7

Structure très ramifiée : permet une dégradation plus rapide car peut se faire simultanément sur toutes les extrémités non réductrices.

Question 8

Qu’est-ce qui caractérise l’extrémité non réductrice du glycogène ?

Answer 8

C’est le point où le glycogène peut s’agrandir et où la dégradation peut avoir lieu.

C’est le site actif pour les enzymes qui synthétisent ou dégradent le glycogène.

Question 9

Quelle est la différence entre les liaisons α et β dans les structures glucidiques comme le glycogène ?

Answer 9

α : relient résidus de glucose en position α(1-4) pour chaîne principale et en α(1-6) pour points de branchement.

β : configuration différente autour de l’atome de carbone anomerique dans le glucose ou d’autres glucides, mais ne sont pas impliquées dans la structure du glycogène.

Question 10

Pourquoi les extrémités non réductrices du glycogène sont-elles importantes pour sa dégradation ?

Answer 10

Permettent libération rapide de glucose, puisqu’elles sont les points d’attaque pour les enzymes qui libèrent le glucose lors de la glycogénolyse.

Question 11

Qu’est-ce que la glycogène phosphorylase et quelle est sa fonction ?

Answer 11

Enzyme de la première étape de la glycogénolyse qui décompose le glycogène en libérant du glucose-1-phosphate (G1P).

Question 12

Comment la glycogène phosphorylase est-elle régulée ?

Answer 12

Elle est régulée de manière complexe, incluant des formes phosphorylée et non phosphorylée, et est affectée par plusieurs effecteurs allostériques comme le glucose, l’ATP, le G6P, et l’AMP.

Question 13

Quelle est la condition pour que la glycogène phosphorylase libère du glucose ?

Answer 13

Si le glycogène a au moins 5 unités de glucose restantes jusqu’au prochain point d’embranchement.

Question 14

Pourquoi est-il important que la glycogène phosphorylase soit fortement régulée ?

Answer 14

Pour s’assurer que la dégradation du glycogène se fasse de manière appropriée, en réponse aux besoins énergétiques de l’organisme.

• Pour pour éviter une libération excessive de glucose qui pourrait perturber l’équilibre glycémique.

Question 15

Qu’est-ce que le pyridoxal-5-phosphate (PLP) et quel est son rôle dans le catabolisme du glycogène ?

Answer 15

Le pyridoxal-5-phosphate (PLP), dérivé de la vitamine B6, est un cofacteur essentiel pour la glycogène phosphorylase, l’enzyme qui dégrade le glycogène.

Question 16

Comment le PLP est-il lié à la glycogène phosphorylase ?

Answer 16

Il est lié de façon covalente à sa lysine 679 par une base de Schiff (C=N+-H).

Question 17

Quelle fonction le PLP remplit-il dans la réaction de phosphorylation du glycogène ?

Answer 17

Le PLP sert de donneur de phosphate pour la réaction de phosphorylation, facilitant ainsi la conversion du glycogène en glucose-1-phosphate.

Question 18

Quel est le mécanisme enzymatique proposé pour la glycogène phosphorylase ?

Answer 18

Le mécanisme se déroule en trois étapes :

1) formation d’un complexe à trois avec le substrat glycogène

2) formation d’un ion oxonium protégé

3) formation du produit, glucose-1-phosphate.

Question 19

Quelles sont les deux activités enzymatiques (fonctions) de l’enzyme débranchante dans le catabolisme du glycogène ?

Answer 19

1) elle transfère des unités de glucose α(1-4) des branches limites sur une autre extrémité pour réduire les ramifications

2) elle clive les liens glucose α(1-6) pour décomposer complètement les ramifications, ce qui donne un glucose.

Question 20

Quelle est la fonction de la phosphoglucomutase ?

Answer 20

La phosphoglucomutase catalyse la conversion réversible du glucose-1-phosphate (G1P) en glucose-6-phosphate (G6P).

Question 21

Quel est le rôle du glucose-6-phosphate dans le muscle et dans le foie ?

Answer 21

Dans le muscle, le G6P est utilisé pour alimenter la glycolyse, tandis que dans le foie, il est hydrolysé en glucose libre qui peut être libéré dans le sang.

Question 22

Comment la phosphoglucomutase effectue-t-elle sa fonction ?

Answer 22

La phosphoglucomutase transfère un groupe phosphate de la sérine à l’OH en C6 du G1P, puis le groupe sérine attaque le phosphate en C1 du G1,6P pour compléter la conversion.

Question 23

Qu’est-ce que la phosphoglucokinase et en quoi est-elle impliquée ?

Answer 23

La phosphoglucokinase est une enzyme qui régénère le site actif de la phosphoglucomutase. Elle est impliquée dans le cas exceptionnel où le glucose-1,6-bisphosphate (G1,6P) est formé pour régénérer le site actif de l’enzyme.

Question 24

Pourquoi la biosynthèse du glycogène nécessite-t-elle une étape exergonique supplémentaire ?

Answer 24

La réaction de conversion du glucose-1-phosphate en glycogène a un ΔG proche de zéro, donc pour pousser la réaction dans le sens de la synthèse du glycogène, une étape exergonique supplémentaire est nécessaire pour fournir l’énergie requise.

Question 25

Quel est le rôle de l’UDP-glucose pyrophosphorylase dans la biosynthèse du glycogène ?

Answer 25

L’UDP-glucose pyrophosphorylase catalyse la formation d’UDP-glucose à partir de glucose-1-phosphate et UTP. Une étape exergonique qui fournit l’énergie est nécessaire pour la synthèse du glycogène.

Question 26

Comment l’UDP-glucose est-il formé à partir de glucose-1-phosphate ?

Answer 26

L’oxygène du groupe phosphate du glucose-1-phosphate attaque le phosphore alpha de l’UTP pour former l’UDP-glucose et pyrophosphate inorganique (PPi).

Question 27

Qu’arrive-t-il au pyrophosphate inorganique formé lors de cette réaction ?

Answer 27

Le PPi est rapidement hydrolysé en deux phosphates inorganiques par l’enzyme pyrophosphatase inorganique, ce qui aide à conduire la réaction vers la formation d’UDP-glucose en diminuant la concentration de PPi.

Question 28

Quel est le rôle de la glycogène synthase dans la biosynthèse du glycogène ?

Answer 28

La glycogène synthase ajoute des résidus de glucose à une chaîne de glycogène existante en utilisant l’UDP-glucose comme substrat, augmentant ainsi la taille du glycogène d’une unité de glucose.

Question 29

Qu’est-ce que l’ion oxonium intermédiaire dans la biosynthèse du glycogène ?

Answer 29

L’ion oxonium intermédiaire est une étape dans la réaction catalysée par la glycogène synthase où un intermédiaire réactif est formé durant l’ajout de glucose à la chaîne de glycogène.

Question 30

Pourquoi la glycogène synthase ne peut-elle allonger que les chaînes de glucose déjà existantes ?

Answer 30

La glycogène synthase a besoin d’une amorce pour fonctionner ; elle ne peut pas commencer la synthèse d’une chaîne de glycogène de novo. Elle nécessite donc une extrémité de chaîne de glucose préexistante pour ajouter des résidus de glucose.

Question 31

Comment l’UDP produit par la réaction de la glycogène synthase est-il régénéré en UTP ?

Answer 31

L’UDP est régénéré en UTP par l’action de la nucléoside diphosphate kinase, qui transfère un groupe phosphate de l’ATP à l’UDP, formant UTP et ADP. Ce processus est nécessaire pour que le cycle de biosynthèse du glycogène puisse continuer.

Question 32

Quel est le rôle de l’enzyme branchante dans la biosynthèse du glycogène ?

Answer 32

L’enzyme branchante transfère environ 7 glucoses terminaux depuis une chaîne de glycogène sur le groupement C6-OH d’un résidu glucose de la même chaîne ou d’une autre, créant ainsi des branches dans la molécule de glycogène.

Question 33

Pourquoi le processus catalysé par l’enzyme branchante ne consomme-t-il pas d’énergie ?

Answer 33

Il n’y a pas de consommation d’énergie car le clivage d’une liaison α(1-4) libère plus d’énergie (ΔG > -15,5 kJ/mol) que celle requise pour former une liaison α(1-6) (ΔG > 7,1 kJ/mol), rendant le ΔG global de la réaction négatif et donc spontané.

Question 34

Pourquoi l’activité de l’enzyme branchante est-elle importante pour la structure du glycogène ?

Answer 34

L’activité de l’enzyme branchante est cruciale pour augmenter la solubilité et la disponibilité des extrémités du glycogène pour la dégradation enzymatique, optimisant ainsi le stockage et la libération de glucose.

Question 35

Quel est le coût énergétique global associé à la synthèse du glycogène ?

Answer 35

Le coût énergétique de la synthèse du glycogène inclut l’utilisation d’ATP ou d’UTP dans la formation de l’UDP-glucose ainsi que l’énergie pour ajouter des résidus de glucose à la chaîne de glycogène.

Question 36

Quel est le coût énergétique global associé à la dégradation du glycogène ?

Answer 36

Bien que la dégradation du glycogène libère du glucose qui peut être utilisé pour la production d’énergie, par exemple dans le cycle de Krebs, le processus de dégradation lui-même peut être considéré comme ayant un faible coût énergétique direct, car il implique principalement des réactions catalysées par des enzymes qui ne requièrent pas d’ATP.

Question 37

Quels sont les trois paramètres optimisés dans la structure du glycogène ?

Answer 37

Les trois paramètres optimisés sont :
1) le nombre d’étages de branchement, qui est d’environ 12,
2) le nombre de branches par étage, environ 2, et
3) la longueur moyenne des branches, qui est d’environ 13 résidus de glucose.

Question 38

Pourquoi l’optimisation de ces paramètres est-elle importante pour la fonction du glycogène ?

Answer 38

Ces optimisations permettent de récupérer les molécules de glucose rapidement lorsque nécessaire. Une structure de glycogène plus grande et plus complexe avec ces paramètres optimisés permet une libération plus efficace du glucose par la glycogène phosphorylase.

Question 39

Comment l’optimisation de la structure du glycogène affecte-t-elle la libération du glucose ?

Answer 39

Une molécule de glycogène plus grosse et complexe, avec de nombreuses branches, augmente la surface disponible pour l’action de la glycogène phosphorylase, permettant ainsi la libération simultanée de nombreuses molécules de glucose.

Question 40

Pourquoi y a-t-il deux voies distinctes pour la biosynthèse et le catabolisme du glycogène ?

Answer 40

Il y a deux voies distinctes pour la biosynthèse et le catabolisme du glycogène pour permettre une régulation fine et indépendante des deux processus. Cela est nécessaire car les deux voies doivent fonctionner in vivo avec les mêmes concentrations de métabolites, ce qui serait impossible si les voies étaient identiques.

Question 41

Quelle est la conséquence de la glycogène phosphorylase ayant un ΔG négatif ?

Answer 41

En conditions physiologiques, la glycogène phosphorylase a un ΔG d’environ -5 à -8 kJ/mol, ce qui signifie que la dégradation du glycogène est favorisée énergétiquement par rapport à sa synthèse.