Le métabolisme

Question 1

Qu’est-ce qu’un nutriment?

Answer 1

C’est une substance qui provient de nos aliments (après digestion) et dont se sert l’organisme pour assurer la croissance, le fonctionnement et la réparation des tissus.

Question 2

Qu’est-ce qu’un nutriment essentiel?

Answer 2

Ce sont les molécules qui ne peuvent pas être produites par l’organisme ou en trop petite quantité pour répondre à ses besoins et qui doivent être fournies par l’alimentation.

Question 3

Quels sont les nutriments majeurs?

Answer 3

Ce sont les glucides, les lipides et les protéines. Ils constituent la plus grande partie de ce que nous consommons. L’eau est aussi un nutriment majeur.

Question 4

Quelle est l’utilisation des protéines par l’organisme?

Answer 4

Forment les éléments structuraux de l’organisme (ex : collagène, élastine, kératine), forment les enzymes et les hormones, sont faits d’acides aminés qui peuvent être utilisés pour synthétiser des protéines ou brûler pour fournir de l’énergie à l’occasion.

Question 5

Quelle est l’utilisation des glucides par l’organisme?

Answer 5

Le fructose et le galactose sont convertis en glucose par le foie. Le glucose sert à produire de l’ATP. Les neurone et les globules rouges dépendent presqu’exclusivement du glucose. Le glucose non utilisé est mis en réserve sous forme de glicogène ou de graisse.

Question 6

Quelle est l’utilisation des lipides par l’organisme?

Answer 6

Aide l’organisme à absorber les vitamines liposolubles. Des triglycérides sont les lipides les plus utilisés par l’organisme. Les phospholipides composent la gaine de myéline et la membrane cellulaire. Le cholestérol n’est pas un producteur d’ATP, mais stabilise la membrane plasmique et sert à la production d’hormones stéroïdes et participe à la formation des sels biliaires.

Question 7

Qu’est-ce qu’une enzyme?

Answer 7

C’est une protéine globulaire servant de catalyseur biochimique. Elle règle et accélère la vitesse d’une réaction biochimique, mais n’est ni consommé, ni transformé par la réaction.

Question 8

Quel est le mécanisme de l’activité enzymatique?

Answer 8

L’enzyme abaisse l’énergie d’activation d’une réaction biochimique, qui est l’énergie nécessaire pour briser les liaisons entre les réactifs pour former les produits. Les enzyme diminuent l’énergie d’activation pour que les réactions puissent se produire à la température corporelle normale. Le mécanisme comprend trois étapes :
1- L’enzyme se lie par son site actif au substra sur lequel elle agit pour former un complexe enzyme-substra.
2- Le complexe enzyme-substra subit des remaniements internes qui font apparaitre les produits. L’enzyme exprime sa fonction catalytique à cette étape.
3- L’enzyme relâche les produits de la réaction.

Question 9

Qu’est-ce que l’ATP?

Answer 9

C’est une molécule de stockage d’énergie qui est instable à cause de ses trois groupements phosphates. Le transfert d’un groupement phosphate pendant une réaction transfert de l’énergie à une molécule. La molécule qui reçoit le groupement phosphate est phosphorylée, ce qui lui donne plus d’énergie pour pouvoir faire un travail cellulaire. La séparation d’un groupement phosphate se fait par hydrolysation.

ATP - un groupement phosphate = ADP
ADP - un groupement phosphate = AMP

Question 10

Quels sont les trois types de travail cellulaires auxquels participent l’ATP comme source d’énergie?

Answer 10

1- Travail de transport : assure la phosphorylation des protéines, les active pour faire passer certains solutés (ex : ions) à travers la membrane cellulaire.
2- Travail mécanique : assure la phosphorylation des protéines contractiles des cellules musculaires pour leur permettre de se contracter.
3- Travail chimique : assure la phosphorylation des principaux réactifs et fournit l’énergie nécessaire aux réactions chimiques endothermiques.

Question 11

De quelle façon l’ATP est-elle renouvelée?

Answer 11

L’ATP hydrolysée en ADP et en phosphate est régénérée en suivant trois voies :
1- Phosphorylation directe par la créatine phosphate (CP)
2- À partir du glycogène emmagasiné, en empruntant une voie métabolique anaérobique appelé glycolyse
3- Respiration cellulaire aérobie

Question 12

Quelles comparaisons peut-on faire entre les voies de régénération de l’ATP

Answer 12

• Phosphorylation directe : pas d’oxygène utilisé, un ATP par molécule de créatine phosphate, durée de la réserve d’énergie très courte (15 secondes).
• Voie anaérobie (glycolyse) : pas d’utilisation d’oxygène, produit 2 ATP par molécule de glucose, réserve d’énergie dure de 30 à 40 secondes.
• Voie aérobie (respiration cellulaire) : utilisation d’oxygène, produit 32 ATP par molécule de glucose, réserve d’énergie dure plusieurs heures.

Question 13

Quel est le rôle de la créatine kinase dans la phosphorylation directe?

Answer 13

La créatine kinase catalyse la réaction entre la créatine phosphate (CP) et l’ADP pour créer de la créatine et de l’ATP.

Question 14

Quelles sont les différences entre les voie anaérobie et aérobie?

Answer 14

La voie anaérobie nécessite beaucoup de glucose pour faire peu d’ATP, mais la réaction se produit deux fois et demi plus vite, alors que la voie aérobie fournit de grande quantité d’ATP, mais le processus est très lent en raison de ses nombreuses étapes et il nécessite un apport constant en oxygène et en nutriment.

Question 15

Vrai ou faux. La voie anaérobie se produit en même temps que la phosphorylation directe?

Answer 15

Vrai.

Question 16

Qu’est-ce que la créatine phosphate (CP)?

Answer 16

Une molécule à haute énergie emmagasinée dans les muscles et utilisée pour régénérer l’ATP par phosphorylation directe de l’ADP.

Question 17

Qu’est-ce que la fatigue musculaire?

Answer 17

C’est l’incapacité physiologique de contracter ses muscles, même en la présence de stimuli nerveux.

Question 18

Quelle est la cause de la fatigue musculaire?

Answer 18

Elle est causée par un déséquilibre ionique : perte de potassium pendant la transmission du potentiel d’action et les pompes Na+ et K+ ne sont pas capables de corriger le déséquilibre. Il y a accumulation de potassium dans le liquide des tubules transverses. Il y a alors changement dans le potentiel de la membrane des cellules musculaires, ce qui bloque la libération de calcium par le réticulum sarcoplasmique.

Question 19

Vrai ou faux. La diminution de l’ATP cause la fatigue musculaire.

Answer 19

Faux, il est inhabituel qu’un muscle s’épuise totalement de son ATP. Une absence d’ATP produit des contractures (contractions continues), car les têtes de myosines ne peuvent plus se détacher de l’actine.

Question 20

Qu’est-ce que le métabolisme?

Answer 20

C’est un ensemble de réactions biochimiques au travers desquels passent les nutriments et qui se déroule à l’intérieur des cellules. Il comprend l’anabolisme et le catabolisme.

Question 21

Qu’est-ce que l’anabolisme?

Answer 21

C’est l’ensemble des réactions de synthèse de grosses molécules à partir de molécules plus petites (ex : acides aminés se lient pour former des protéines).

Question 22

Qu’est-ce que le catabolisme?

Answer 22

C’est l’ensemble des processus de dégradation de structures complexes (grosses molécules) en substance plus simple (ex : hydrolyse des aliments dans le tube digestif).

Question 23

Qu’est-ce que la respiration cellulaire?

Answer 23

C’est l’ensemble des réactions au cours desquelles des combustibles alimentaires, dont le glucose, sont dégradés à l’intérieur des cellules. Sa principale fonction est la production d’ATP.

Question 24

À quel endroit se déroule la glycolyse?

Answer 24

Dans le cytosol des cellules.

Question 25

Quelles sont les trois étapes du métabolisme des glucides?

Answer 25

1- Glycolyse
2- Cycle de Krebs
3- Chaine de transport d’électrons et phosphorylation oxydative

Question 26

Quelles sont les trois phases de la glycolyse?

Answer 26

Phase 1 : activation du glucose. Fournit l’énergie d’activation pour amorcer les prochaines étapes en consommant 2 ATP.
Phase 2 : la scission du glucide.
Phase 3 : oxydation du glucide et formation d’ATP. Il y a un groupement phosphate qui est ajouté à chaque fragment issu de la scission du glucide. Les fragments sont par la suite coupés, ce qui libère l’énergie nécessaire pour former 4 ATP.

La glycolyse produit deux acides pyruviques et quatre ATP, mais deux sont consommés pour l’activation, donc il en reste seulement deux. En présence d’oxygène, les deux acides pyruviques entrent dans le cycle de Krebs. S’il n’y a pas assez d’oxygène, il y a production d’acide lactique (processus réversible si présence d’oxygène). Le foie peut transformer l’acide lactique en glucose puis l’emmagasiner sous forme de glycogène.

Question 27

Où se déroule le cycle de Krebs?

Answer 27

Dans la matrice mitochondriale.

Question 28

Par quoi est alimenté, en grande partie, le cycle de Krebs?

Answer 28

Par l’acide pyruvique issue de la glycolyse ou part les acides gras issus de la dégradation des lipides.

Question 29

Que sont les trois étapes de la phase de transition du cycle de Krebs?

Answer 29

1- Décarboxylation : atome de carbone retiré à l’acide pyruvique et libération de CO2.
2- Oxydation des deux carbones restants.
3- Formation de l’acétyl CoA : c’est l’acide acétique + un co-enzyme A qui forme l’acétyl CoA.

Question 30

Comment se déroule le cycle de Krebs?

Answer 30

Suite à la phase de transition, l’acétyl CoA produite se lie à l’acide oxaloacétique (molécule d’amorçage du cycle) pour former l’acide citrique (réactif de départ), qui va parcourir huit étapes dans lesquelles il y a des oxydations et des décarboxylations qui vont former des molécules intermédiaires et des co-enzymes réduites qui vont servir dans la chaine de transport des électrons et la phosphorylation oxydative. À la fin du cycle de Krebs, il y a production de un ATP fois deux puisqu’il y avait deux molécules d’acides pyruviques qui ont été converti en acétyl CoA et qui sont toutes deux entrées dans le cycle de Krebs et l’acide oxaloacétique est régénérée.

Question 31

À quel endroit se passe la phosphorylation oxydative?

Answer 31

Dans les crêtes des mitochondries.

Question 32

Comment se déroule la phosphorylation oxydative?

Answer 32

Phase 1 : chaine de transport des électrons, crée un gradient de proton (H+) de part et d’autre de la membrane mitochondriale interne avec les électrons riches en énergie qui ont été libérés des nutriments. Les co-enzymes réduites vont donner les électrons captés durant l’oxydation des combustibles alimentaires au complexe enzymatique respiratoire. Les électrons vont être transférés d’un complexe à l’autre dans la membrane. Ces complexes vont être oxydés en produisant de l’énergie qui va être utilisée pour envoyer les protons dans l’espace inter-membranaire, ce qui va créer un gradient électrochimique entre la matrice et l’espace inter-membranaire.
Phase 2 : le processus chimiosmotique utilise l’énergie du gradient de protons (électrochimique) pour synthétiser de l’ATP en produisant une liaison entre le Pi et l’ADP. Ce processus produit 28 ATP.

Question 33

Dans le métabolisme du glucose, quelles étapes sont aérobiques et anaérobiques?

Answer 33

Anaérobique : glycolyse.

Aérobique : le cycle de Krebs et la chaine de transport d’électrons et phosphorylation oxydative.

Question 34

Quelle est la production maximum totale d’ATP par molécule de glucose à la fin du métabolisme du glucide?

Answer 34

32 ATP (2 ATP nette dans la glycolyse, 1 ATP x2 dans le cycle de Krebs et 28 ATP par phosphorylation oxydative).

Question 35

Qu’est-ce que la glycogenèse?

Answer 35

C’est la synthèse du glycogène à partir du glucose (se produit surtout dans le foie et les muscles).

Question 36

Qu’est-ce que la glycogénolyse?

Answer 36

C’est la dégradation du glycogène en glucose.

Question 37

Qu’est-ce que la néoglucogenèse?

Answer 37

C’est la synthèse du glucose à partir de molécules autres que le glucose, c’est-à-dire les protéines et les lipides (se déroule dans le foie ou les reins).

Question 38

Quelles sont les caractéristiques du rendement énergétique des lipides?

Answer 38

Constituent la source d’énergie la plus concentrée de notre organisme. Rendement énergétique presque deux fois plus élevé que celui du glucose ou des protéines.

Question 39

Quel est le type de lipide normalement utilisé pour produire de l’énergie?

Answer 39

Normalement seuls les triglycérides sont oxydés pour produire de l’énergie. Les triglycérides sont composés de trois acides gras et un glycérol.

Question 40

Comment se déroule la bêta-oxydation?

Answer 40

1- Oxydation du glycérol : le glycérol est oxydé en acide pyruvique (glycolyse) qui va entrer dans le cycle de Krebs.
2- Oxydation des acides gras par la bêta-oxydation. Se déroule dans les mitochondries. Les acides gras sont convertis en acides acétiques. L’acide acétique se lie au co-enzyme A pour former de l’acétyl CoA qui entrera dans le cycle de Krebs.

Question 41

Qu’est-ce que la lipogenèse?

Answer 41

C’est la synthèse des triglycérides à partir du glycérol et des acides gras. Se produit lorsque les concentrations d’ATP dans les cellules et de glucose dans le sang sont élevées. Le glycérol et les acides gras sont ré-assemblés en triglycérides et emmagasinés.

Question 42

Qu’est-ce que la lipolyse?

Answer 42

• Dégradation des réserves de lipides en glycérol et en acides gras (inverse de la lipogenèse).
• Acides gras et glycérol sont libérés dans la circulation sanguine.
• Permet aux organes de disposer continuellement de lipides pour la respiration aérobie.
• Lorsque les apports en glucides sont insuffisants, les graisses brûlent à leur place.

Question 43

Quel est le lien entre la disponibilité du glycogène, les lipides et les corps cétoniques?

Answer 43

Quand les apports en glucides sont insuffisants ce sont les graisses qui brûlent à leur place (lipolyse). Cependant, l’acétyl CoA ne peut entrer dans le cycle de Krebs qu’en présence d’acide oxaloacétique. En cas de manque de glucose, l’acide oxaloacétique est converti en glucose (pour assurer la source d’énergie à l’encéphale). Dans ces conditions, l’oxydation des lipides est incomplète, et les molécules d’acétyl CoA s’accumulent. Il y a donc cétogenèse.

Question 44

Qu’est-ce que la cétogenèse?

Answer 44

Le foie convertit les molécules d’acétyl CoA en en corps cétoniques (cétones) qui sont libérés dans la circulation sanguine.

Question 45

Quelle est la différence entre les acides cétoniques et les corps cétoniques?

Answer 45

• Les acides cétoniques proviennent du cycle de Krebs (ou de la transamination des acides aminées).
• Les corps cétoniques (cétones) proviennent du métabolisme des lipides quand les apport en glucides sont insuffisants.

Question 46

Quelles sont les caractéristiques des protéines?

Answer 46

• Ont une durée de vie limitée.
• Lors de leur dégradation, les acides aminés composant les protéines sont recyclés pour former d’autres protéines ou modifiés pour produire une composé azoté.
• Les excès de protéines ne sont pas emmagasinés dans l’organisme, les protéines sont oxydées et produisent de l’énergie ou sont converties en graisse pour être utilisées plus tard.

Question 47

Qu’est-ce que le bilan azoté?

Answer 47

Un état homéostatique dont l’équilibre est atteint quand les quantité d’azote intégrées dans les protéines sont égales aux quantité éliminées dans l’urine et les selles.
Bilan positif: quantité de protéines utilisées pour la formation de tissus est plus élevée que la quantité qui est dégradée ou qui sert à produire de l’énergie.
Bilan négatif: la dégradation des protéines utilisées pour produire de l’énergie excède la quantité de protéines consacrées à la formation des tissus (ex: sous-alimentation).

Question 48

Qu’est-ce que les acides aminés? Quel est le caractère essentiels de certains acides aminés?

Answer 48

• Nutriments anaboliques les plus importants.
• Forment toutes les structures protéiques du corps.
• Constituent la majorité des molécules fonctionnelles de l’organisme.
• Des hormones déterminent avec précisions la quantité et le type des protéines synthétisées par les ribosomes, ce qui donne un équilibre hormonal.

-On doit consommer dans notre alimentation certains acides aminés qui ne peuvent pas être synthétisés par le foie ou dont la vitesse de synthèse est trop lente.

Question 49

Quelles sont les 3 étapes de l’oxydation des acides aminés?

Answer 49

1- Transamination: Un acide aminé transfert son groupement amine à l’acide α-cétoglutarique (accepte le groupement amine de l’a.a.) ce qui crée l’acide glutamique. L’acide aminé devient un acide cétonique. (Réaction réversible)
2- Désamination oxydative: Le groupement amine de l’acide glutamique, nouvellement formé, est éliminé sous forme de NH3 (ammoniac).
-NH3 + CO2  urée + eau, le cycle de l’urée débarrasse le corps de l’ammoniac (sang puis urine): important parce que NH3 a un effet toxique sur les cellules.
3- Modification des acides cétoniques: Les acides cétoniques résultant de la transamination subissent des transformations qui en font des métabolites qui peuvent entrer dans le cycle de Krebs (car elles peuvent devenir de l’acide pyruvique).
-Les plus essentiels (métabolites) sont : l’acide pyruvique, l’acétyl-CoA, l’acide a-cétoglutarique et l’acide oxaloactétique.

Question 50

Quel est le lien entre les acides aminés et la néoglucogenèse?

Answer 50

Les acides aminés ayant perdu leur groupement amine (acide cétonique) peuvent devenir de l’acide pyruvique. Ceux-ci peuvent être transformés en glucose et contribuer à la néoglucogenèse (possible grâce à la réaction de la glycolyse qui est réversible).

Question 51

À l’état homéostatique, quel est la particularité des voies d’interconversions des glucides,lipides et protéines?

Answer 51

• Tout organisme en homéostasie se trouve dans un état d’équilibre dynamique catabolique-anabolique, car les molécules organiques sont continuellement dégradées et reconstitué.
• L’organisme peut extraire de ses pools de nutriments les substances nécessaires à la satisfaction de ses besoins (réserves d’acides aminés, de glucides, de lipides).

Question 52

Quelle est la différence entre après un repas et plus tard par rapport à l’anabolisme et au catabolisme?

Answer 52

-Après un repas (état postprandial), les nutriments passent du tube digestif à la circulation sanguine (anabolisme). À l’état de jeûne, soit environ 4h après chaque repas, les combustibles proviennent de la dégradation des réserves de l’organisme (catabolisme).

Question 53

Quelles sont les caractéristiques du pool des acides aminés et celui des glucides et lipides?

Answer 53

Pool des acides aminés :

• Formé de l’ensemble des acides aminés libres de l’organisme.
• Une petite quantité d’acides aminés et de protéines est perdue chaque jour.
• Le régime alimentaire permet de les remplacer, sinon les acides aminés provenant de la dégradation des tissus retournent au pool.
• Source des acides aminés destinés à la synthèse de nouvelles protéines.

Pool de glucides et de lipides : 2 différences avec celui des acides aminés.

• La production d’énergie se fait directement à partir de l’oxydation des lipides et des glucides.
• L’excédent de glucides et de lipides peut être stockés tel quel, alors que les acides aminés ne sont pas stockés sous forme de protéines, elles sont oxydées pour faire de l’énergie ou elles sont stockées sous forme de lipides ou glycogène (après avoir été converti).

Question 54

Qu’est-ce que l’état postprandial?

Answer 54

• Durant repas et immédiatement après, lorsque les nutriments passent du tube digestif vers la circulation sanguine (anabolisme).
• Glucose = principale source d’énergie et les acides aminés/lipides provenant de l’alimentation servent à remplacer les protéines ou lipides dégradés.
• Petites quantités de nutriments absorbés sont oxydés pour assurer la production d’ATP.
• Métabolites excédentaires (peu importe source) sont transformés en lipides si ne servent pas à l’anabolisme.

Question 55

Qu’est-ce que l’état de jeûne?

Answer 55

• Période pendant laquelle le tube digestif est vide: les combustibles proviennent alors de la dégradation des réserves (catabolisme).
• Maintenir la glycémie à une valeur homéostatique lorsqu’elle diminue.
• Les processus de cet état servent à rendre le glucose disponible en le faisant passer dans le sang ou économiser le glucose pour les organes qui en ont besoin en utilisant les lipides comme source d’énergie.

Il y a différentes sources de glucose sanguin:

• Glycogénolyse dans le foie : 1ère utilisée.
• Glycogénolyse dans les muscles squelettiques: Avant que le glycogène du foie soit épuisé, la glycogénolyse commence dans les muscles squelettiques. Le glucose n’est pas libéré dans le sang, mais partiellement oxydé en acide pyruvique, puis envoyé au foie pour être converti en glucose et être finalement libéré dans le sang.
• Lipolyse dans les tissus adipeux et le foie: Lorsque les réserves de glycogène sont épuisées, adipocytes et hépatocytes produisent du glycérol par lipolyse et le foie le convertit en glucose (néoglucogénèse).
• Catabolisme des protéines cellulaires: Principale source de glucose lorsque le jeûne se prolonge et que les autres réserves sont épuisées. Acides aminés sont convertis en glucose dans le foie.

Question 56

Que se passe-t-il avec les glucides à l’état postprandial?

Answer 56

• Les monosaccharides absorbés sont acheminés directement au foie où le fructose et le galactose sont convertis en glucose.
• Glucose libéré dans la circulation sanguine ou transformé en glycogène et en lipide.
• Glycogène produit dans le foie y est stocké.
• Glucose qui n’est pas retenu dans le foie entre dans les cellules pour y produire de l’énergie.

Question 57

Que se passe-t-il avec les lipides à l’état postprandial?

Answer 57

• Produits de la digestion des lipides passent dans la lymphe, sont hydrolysés en glycérol et en acides gras et traversent les parois des capillaires sanguins.
• Sont la principale source d’ATP des cellules du tissu adipeux, des muscles squelettiques et des cellules du foie.
• Lorsque les glucides viennent à manquer, les autres cellules commencent à oxyder plus de lipides pour produire de l’énergie. La plupart des molécules (acides gras et glycérol) sont reconverties en triglycérides et emmagasinées sous cette forme.

Question 58

Que se passe-t-il avec les protéines à l’état postprandial?

Answer 58

• Après l’absorption, une partie est envoyé au foie qui en désamine une partie pour les transformer en acide cétonique qui entre soit dans le cycle de Krebs (pour la synthèse de l’ATP) ou est convertis en lipides (qui seront emmagasinés dans le foie).
• L’autre partie des acides aminés restent dans la circulation sanguine et sont captés par les cellules pour entrer dans la synthèse des protéines.

Question 59

De quelle façon se fait la régulation hormonale à l’état postprandial?

Answer 59

• Insuline: En présence de glucose dans le sang
• C’est une hormone hypoglycémiante, elle abaisse la glycémie en faisant passer le glucose du sang dans les cellules des tissus. Elle facilite donc l’oxydation ou le stockage du glucose, tout en inhibant les mécanismes susceptibles d’accroitre le glucose dans le sang.
• Stimulus: accroissement de la glycémie (mais aussi une hormone du tube digestif, des influx parasympathiques et la concentration en acides aminés élevée).
• Sécrété par les endocrinocytes bêta des îlots pancréatiques.
• Se lie aux récepteurs membranaires des cellules, ce qui favorise la diffusion du glucose vers l’intérieur des cellules.
• Accélère la production d’énergie et la conversion du glucose en glycogène et en triglycérides.

Question 60

De quelle façon se fait la régulation hormonale à l’état de jeûne?

Answer 60

• Hormone impliquée: glucagon.
• Antagoniste de l’insuline.
• Hormone hyperglycémiante: demander de faire augmenter la concentration plasmatique de glucose (en absence de glucose dans le sang).
• Sécrétée par les endocrinocytes alpha des îlots pancréatiques.
• Stimulus: Diminution de la glycémie et de l’insuline
• Organes cibles: Foie et tissu adipeux
• Les hépatocytes accélèrent la glycogénolyse et la néoglucogenèse.
• Les adipocytes mobilisent leurs réserves de lipides (lipolyse) et libèrent les acides gras et le glycérol dans le sang (A pour effet que le corps utilise les acides gras au lieu du glucose pour faire de l’énergie).
• Quand la glycémie est basse longtemps, la plus grande partie des lipides mobilisés est convertie en corps cétonique parce que l’acide oxaloacétique nécessaire au cycle de krebs et convertie en glucose pour assurer une source d’énergie au SNC.