Les hydrates de carbone Flashcards
❤️ Quels substrats principaux permettent de synthétiser de l’ATP dans la cellule ?
La dégradation des 3 principaux substrats permettant de synthétiser de l’ATP dans la cellule sont : les hydrates de carbones (dont le glucose), certains lipides et certains acides aminés.
❤️ A quoi sert le glucose ?
Le glucose ne sert pas QUE à être transformé en 2 molécules de pyruvate dans la glycolyse, il est aussi très important dans le stockage d’E (dans le foie et dans la fibre musculaire), dans les polymères de glucose = des polysaccharides = très importants pour la matrice extracellulaires ou la paroi des bactéries.
Enfin, le glucose peut aussi être transformé en ribose-5-P qui permet la synthèse de nucléotides : via la voie du pentose-P.
❤️ Quelle est l’équation de la glycolyse ?
Selon cette équation universelle, une molécule de glucose rentre dans la glycolyse, en présence de 2 cofacteurs = NAD (= nicotinamide adénine di-nucléotides) mais aussi de 2 ADP et de 2 Pi.
En fin de glycolyse, on obtient 2 molécules de pyruvate, 2 cofacteurs chargés en électrons et protons (NADH), 2H+, 2molécules d’ATP et 2 molécules d’eau.
Pour chaque molécule de glucose rentrant dans la glycolyse : 2 molécules d’ATP sont libérées dans la cellule. C’est donc une voie qui permet de dégrader du glucose et de fournir de l’E à la cellule.
Comment peut-on décomposé l’équation de glycolyse ?
On peut décomposé cette équation en 2 :
- L’une = fortement exergonique = Glucose + 2NAD+ –> 2 pyruvates + 2 NADH + 2H+
- L’autre = endergonique = synthèse d’ATP via l’énergie fournie par la transformation du glucose en 2 pyruvates.
Ces 2 pyruvates peuvent être métabolisés en lactate, éthanol, propionate, acétate et butyrate quand la [O2] est basse/absente = anaérobie : on parle alors de fermentation.
Par contre, en présence d’O2 = aérobie et en présence de mitochondries, les molécules de pyruvate sont métabolisées en acétyl-CoA qui pénètrent dans le cycle de Krebs.
Ainsi : le produit de la dégradation du glucose va dépendre : de la présence ou non d’O2 dans la cellule, de la présence ou non de mitochondries dans la cellule.
❤️ Où retrouve-t-on la glycolyse ?
La voie de la glycolyse = universelle : on la retrouve dans TOUTES les cellules de tous les organismes. Elle se déroule uniquement dans le cytoplasme cellulaire.
Le glucose = la seule source d’énergie pour certains types cellulaires.
(Ex : les GR = dépourvus de mitochondries : ils peuvent donc pas faire de phosphorylations oxydatives : ils transformeront donc le pyruvate en lactate via une fermentation anaérobie et ce, même si de l’O2 est présent.
Ex : les neurones = presque incapables d’utiliser d’autres substrats énergétiques que le glucose. D’où la raison pour laquelle la glycémie = si importante pour le cerveau : en cas d’hypoglycémie, un des premiers symptômes = tomber dans les pommes et si ça reste trop longtemps trop bas, les neurones meurent et ça entrainera à terme la mort de l’organisme.
Ex : les SPZ.)
❤️ Quelles sont les phases de la glycolyse ?
Il existe une phase de préparation (la cellule va donner 2 molécules d’ATP) et une phase de rendement (la cellule va recevoir 4 molécules d’ATP).
Pour chaque molécule de glucose rentrant dans la voie de la glycolyse et qui est transformée en 2 molécules de pyruvates il y aura 4 – 2 molécules d’ATP produites = 2 molécules d’ATP produites.
On parle de « glycolyse » = pour « couper » : une enzyme = l’aldolase qui coupe une molécules de 6 carbones en 2 molécules de 3 carbones.
❤️ Quelles sont les étapes de la glycolyse ?
1 : phosphorylation du glucose par une hexokinase en glucose-6-P
2 : transformation du glucose-6-P en fructose-6-P
3 : transformation du fructose-6-P en fructose-1,6 biP par la phosphofructokinase de type 1
4 : transformation du fructose-1,6-biP par l’aldolase en 2 molécules : le di- hydroxy-acétone-P + une molécule de glycéraldéhyde-3P
5 : ransformation de la molécule de di-hydroxy-acétone-P en une 2ème molécule de glycéraldéhyde-3P via la triose phosphate isomérase
6 : phosphorylation de chaque glycéraldéhyde-3P en 1,3-biP-glycérate via une glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase
7 : entre le 1,3-biP-glycérate et l’ADP, la phosphoglycérate kinase va transformer le P porté par le carbone n°1 sur l’ADP pour former de l’ATP
8 : transformation du 3-P-glycérate en 2-P-glycérate par une phosphoglycérate mutase
9 : retrait d’une molécule d’eau (H+ porté par le carbone 2 et OH- porté par le carbone 3) du 2-P-glycérate + formation d’une double liaison entre C2 et C3.
10 : transformation par la pyruvate kinase du phosphoénolpyruvate en présence d’ADP en de l’ATP et du pyruvate = produit final de la glycolyse.
❤️ Comment se passe la 1ère réaction de la glycolyse = phosphorylation du glucose par une hexokinase en glucose-6-P ?
Elle ajoute un P sur le glucose = sucre à 6 carbones en présence d’ATP qui fournit le P et est ainsi transformé en ADP.
Il existe 4 types d’hexokinases, les 3 premières se comportent de manière très similaire >< la 4ème = la gluco-kinase qu’on ne trouve que dans les hépatocytes et dans la cellule bêta du pancréas.
La flèche va de G à D = réaction spontanée irréversible. Le ∆G°’ = - 16,7 kJ/mol = fortement négatif = libère de l’énergie. La phosphorylation = endergonique : nécessité un apport d’énergie.
Par contre, la libération d’énergie par l’hydrolyse de l’ATP en ADP est énorme.
Le couplage de ces 2 réactions fait qu’on peut additionner les 2 ∆G°’ et bien que le ∆G°’ de la phosphorylation soit = +, le ∆G°’ de l’hydrolyse est tellement négatif que le bilan des 2 reste négatif et se fait donc spontanément et de manière irréversible.
❤️ D’où provient le glucose ?
Du glycogène (dans les hépatocytes ou dans la fibre musculaire) OU de la glycémie (= le glucose présent dans le sang qui peut rentrer dans les cellules et rentrer dans la voie de la glycolyse)
❤️ Comment se passe la 2ème réaction de la glycolyse = transformation du glucose-6-P en fructose-6-P ?
Pour cela, le carbone n°1 = rendu externe au cycle : le cycle qui comprenait 5 carbones et 1 O n’en contient plus que 4 carbone et 1 O.
Cette réaction est catalysée par une phospho-hexose isomérase.
Cette réaction = réversible car les flèches sont de longueur identique et pointent dans des directions différentes.
Le ∆G°’ = 1,7 kJ/mol = très faiblement positif et donc proche de 0.
❤️ Comment se passe la 3ème réaction de la glycolyse = transformation du fructose-6-P en fructose-1,6-biP par la phosphofructokinase type 1 ?
Pour cela, l’enzyme utilise de l’ATP qui fournit le P permettant de phosphoryler le carbone 1. Cette réaction = spontanée et irréversible.
On a à nouveau 2 réactions couplées : une endergonique = phosphorylation du fructose-6P alors que l’autre est fortement exergonique = hydrolyse de l’ATP et quand les 2 sont couplées le ∆G°’ = -14,2 kJ/mol = fortement négatif : signe une réaction spontanée irréversible.
L’enzyme phosphofructokinase subit des régulations allostériques de son activité enzymatique. Ex : si la concentration en ATP dans la cellule diminue, ça veut dire qu’il faut en synthétiser absolument et donc son activité sera augmentée, et inversement.
Les effecteurs allostériques + et – sont donc les produits finaux ET les substrats de ces réactions : ex : concentration en ATP, en ADP et en AMP.
Puisque que si la concentration en ATP ↑ : la concentration en ADP et en AMP ↓.
Et inversement si les concentrations en ADP et en AMP ↓ alors ça va avoir un effet allostérique sur l’enzyme qui sera stimulée.
❤️ Comment se passe la 4ème réaction de la glycolyse = la transformation du fructose-1,6-biP par l’aldolase en 2 molécules : le di-hydroxy-acétone-P + une molécule de glycéraldéhyde-3P ?
Cette réaction est réversible car le ∆G = proche de 0 dans les conditions physiologiques de la cellule.
Par contre, le ∆G°’ = 23,8 kJ/mol = ne tient compte que de la nature des réactifs = fortement positive.
Ce qui rend ce ∆G proche de 0, vu la valeur du ∆G°’, ce sont les concentrations initiales des substrats, ça permet d’avoir un logarithme très négatif et de compenser le ∆G°’ positif.
On a donc ici un mécanisme de consommation des produits dans la réaction biochimique suivante, ce qui permet de diminuer la concentration en produits et permet donc au 2ème terme de l’équation d’être fortement négatif.
❤️ Comment se passe la 5ème réaction de glycolyse = transformation de la molécule de di-hydroxy-acétone-P en une 2ème molécule de glycéraldéhyde-3P via la triose phosphate isomérase ?
Cette réaction est réversible avec un ∆G°’= 7,5 kJ/mol proche de 0.
❤️ Comment se passe la 6ème réaction de glycolyse = phosphorylation de chaque glycéraldéhyde-3P en 1,3-biP-glycérate via une glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase ?
Cette enzyme catalyse la phosphorylation d’un P sur le carbone 1.
Ça se fait à partir de 2 molécules : toutes les réactions à partir de maintenant doivent être multipliées par 2.
Cette réaction = une oxydation : c’est donc une déshydrogénase qui enlève des protons et des électrons = chargés sur un cofacteur.
Il existe donc un cofacteur = NAD = nicotinamide adénine di-nucléotides : sur les 2 électrons et les 2 protons arrachés au substrat, 2 électrons et 1 proton seront chargés sur le cofacteur qui devient ainsi un NADH (= forme réduite du cofacteur) tandis que le 2ème proton = libéré dans le milieu réactionnel.
La [NAD] = hyper faible dans le cytoplasme = 10^-5 mol : il est indispensable pour que d’autres réactions de ce type puissent se faire, que le NADH produit soit retransformé en NAD.
Sans cela, la concentration en NAD va ↓, il va y avoir accumulation de glycéraldéhyde-3P et le glucose ne pourra plus rentrer dans la glycolyse car ne sera plus transformé en pyruvate.
Ça va alors impacter la production d’ATP dans la cellule, et dès lors le ∆G de la réaction d’hydrolyse de l’ATP va tendre vers 0 et donc la cellule n’aura plus de monnaie énergétique –> mort cellulaire.
Il est donc primordial que le NADH produit soit rapidement retransformé en NAD+.
Cette réaction = réversible car son ∆G°’ = 6,3 kJ/mol = proche de 0.
❤️ Comment se passe la 7ème réaction de la glycolyse = entre le 1,3-biP-glycérate et l’ADP, la phosphoglycérate kinase va transformer le P porté par le carbone n°1 sur l’ADP pour former de l’ATP ?
Étant donné que les réactions doivent être multipliées par 2 à partir de la réaction n°6, on a donc production de 2 molécules d’ATP.
Le 1,3-biP-glycérate devient ainsi le 3-P-glycérate.
Les réactions n°6 et n°7 de la glycolyse = couplées : le ∆G°’ de 6 + 7 = négatif : ces 2 réactions sont spontanées et irréversibles du glycéraldéhyde-3P vers le 3- P-glycérate.
❤️ Comment se passe la 8ème réaction de la glycolyse = transformation du 3-P-glycérate en 2-P-glycérate par une phosphoglycérate mutase ?
Elle va prendre le P porté par le carbone 3 et le mettre sur le carbone 2. Cette réaction est réversible avec ∆G°’ = 4,4 kJ/mol = proche de 0.
❤️ Comment se passe la 9ème réaction de glycolyse = retrait d’une molécule d’eau (H+ porté par le carbone 2 et OH- porté par le carbone 3) du 2-P-glycérate + formation d’une double liaison entre C2 et C3 ?
Le 2-P-glycérate est transformé en phosphoénolpyruvate par l’énolase.
Cette réaction a un ∆G°’ = 7,5 kJ/mol = proche de 0 –> réaction réversible.
❤️ Comment se passe la 10ème réaction de la glycolyse = transformation par la pyruvate kinase du phosphoénolpyruvate en présence d’ADP en de l’ATP et du pyruvate = produit final de la glycolyse ?
Il y a transfert du P porté par le C2 du phosphoénolpyruvate sur le P de l’ADP et ça génère de l’ATP. Et comme tout doit être multiplié par 2 suite à la coupure par l’aldolase, on a bien 2x production d’une molécule d’ATP.
On se retrouve donc avec la molécule d’énol-pyruvate dans un 1er temps après retrait du P. Puis, il y a une tautomérisation automatique = une isomérisation qui n’a pas besoin d’enzyme = se fait en absence d’enzyme.
Cette tautomérisation transforme la forme énol du pyruvate en forme céto-pyruvate avec une fonction cétone (= C double liaison O).
Ce pyruvate sous forme céto est bcp plus stable –> moins riche en E : cette tautomérisation spontanée libère donc une grande quantité d’E.
∆G et ∆G°’ = fortement négatif avec ∆G°’ = - 31,4kJ/mol.
Pour une molécule de glucose rentrée dans la glycolyse, on a 2 molécules de pyruvate formées.
❤️ Quel est le bilan de la glycolyse ?
La cellule doit dans la phase préparatoire fournir 2 ATP.
En simplifiant l’équation, on voit que pour chaque molécule de glucose rentrant dans la glycolyse, on obtient l’équation n°2. On voit 2H+ = libérés dans le milieu réactionnel.
Conservation du nombre d’atomes de C, idem pour les P. Et niveau électrons et protons, il y a aussi conservation car les 4 électrons et les 2 protons arrachés vont être transférés sur 2 NAD pour former 2 NADH + 2H+.
❤️ Quelles sont les différences entre le NADP et le NAD ?
Le NADP se distingue du NAD par l’ajout d’un P sur le C2.
Le NAD = un cofacteur = nicotinamide adénine di-nucléotide (phosphate pour le NADP).
On a un di-nucléotide :
• Le 1er nucléotide = composé d’une pseudo-base = la nicotinamide, d’un ribose et d’un P.
• Le 2ème nucléotide = composé d’une adénine = une base classique, d’un ribose et d’un P.
Dans les réactions d’oxydation, des déshydrogénase arrachent des électrons et des protons et cette structure de base = NAD = capable de capter 2 électrons et 1 protons (le 2ème proton = libéré dans le milieu réactionnel). Par contre, le NADP = un donneur de 2 électrons et d’un proton qu’il donne lors des réactions de réduction –> sa forme de base dans la cellule = NADPH >< forme classique du NAD = NAD
Quel est le cas clinique sur le nicotamide ?
Le nicotinamide = pseudo-base = fabriqué à partir de la vit B3 = vit PP = niacine. Toutes les vitamines = hydrosolubles.
La vitamine B3 = prévient le pellagre = maladie.
Ce nicotinamide est fabriqué en labo à partir d’acide nicotinique et dans l’organisme, ce nicotinamide est synthétisée à partir du tryptophane. Certaines de nos cellules sont capables de synthétiser de la vit B3 à partir du tryptophane mais ce n’est pas suffisant pour assurer nos besoins en vit B3. On doit donc en trouver dans notre alimentation. Si ce n’est pas le cas, il y a une maladie qui se déclare = pellagre = maladie des 3D = dermatite, diarrhée, démence.
La vit B3 = très importante pour le maintien des épithélia de la peau (d’où la dermatite) et du tube digestif (d’où la diarrhée). Et en ce qui concerne la démence, la vit B3 participe à la réaction n°6 de la glycolyse : en cas de carence, c’est toute la glycolyse qui ne fonctionnera plus à cause du mauvais fonctionnement de cette réaction n°6.
Or les neurones sont dépendants quasi exclusivement du glucose –> altération de la production d’ATP dans les neurones –> altération du fonctionnement des polarisations/dépolarisations –> neurones ne fonctionnent pas d’où la démence.
Il existe la même maladie chez l’animal = maladie de la langue noire.
Que se passe-t-il quand il n’y a pas de mitochondries dans la cellule ?
Quand il n’y a pas de mitochondries dans la cellule, on parle de conditions d’hypoxie/anaérobies. Dans ce cas, le pyruvate et le NADH ne peuvent pas rentrer dans la mitochondrie pour y être oxydés et se mettent alors en place des processus de fermentation : ex : lactique et alcoolique.
Dans ces conditions, quand une molécule de glucose rentre dans la glycolyse, elle est transformée en 2 molécules de pyruvate qui rentrent dans la fermentation lactique.
Il n’y a alors que 2 molécules d’ATP/molécule de glucose qui seront produites >< 30 à 32 molécules d’ATP/glucose dans les conditions aérobies.
Une cellule a donc intérêt à utiliser les conditions aérobies où elle consomme moins de glucose pour produire plus d’ATP.
❤️ Comment se passe la fermentation lactique ?
Le pyruvate = produit final de la glycolyse.
C’est la LDH = lactate déshydrogénase qui transforme le pyruvate en lactate, et ça nécessite le NADH (+ 1 H+ présent dans le milieu réactionnel) et qui sera transformé en NAD.
Cette réaction est favorable de la G vers la D avec un ∆G°’ = - 25,1 kJ/mol.
C’est très important car la molécule NAD est essentielle pour entretenir la glycolyse.
Bilan :
1 molécule de glucose entre dans la glycolyse et génère 2 molécules de pyruvates. Ça fournit 2 ATP. Puis dans les conditions anaérobies ces 2 molécules de pyruvate = transformée en 2 molécules de lactate + il y a re-transformation des 2NADH formés lors de la glycolyse, d’être retransformés en NAD
Dans quelles conditions se déroule la fermentation lactique ?
En cas d’absence d’O2 dans la cellule = anaérobie ou de concentration très faible = condition hypoxique. Les conditions anaérobies sont : lors d’un effort intense, en cas de cancer, en cas de choc, quand les GR sont dépourvus de mitochondries et quand la médullaire rénale est mal vascularisée
Comment la fermentation lactique se met en place lors d’un effort intense ?
La cellule musculaire consomme énormément d’O2 pour produire de l’ATP et permettre la contraction musculaire. Le transport de l’O2 a une capacité maximale, et si la consommation par le muscle est trop importante, la capacité maximale de transport = atteinte, on tombe dans les conditions anaérobies. L’effort ne peut donc être que bref bien que très important car il y a production d’acide lactique = passe dans la circulation sanguine, s’ionise en H+ + lactate : [H+] augmente car celle de lactate augmente, ↓pH sanguine donc acidose métabolique = limite la durée de l’effort intense. Le lactate produit par fermentation lactique passe dans la circulation sanguine et il est récupéré par les hépatocytes. Dans ces cellules, il sera transformé en glucose après l’effort par gluconéogenèse.
Le foie libère alors ce glucose dans le sang, il est alors capté dans la fibre musculaire qui va ainsi reconstituer sa molécule de glycogène qu’elle a dû entamer au cours de l’effort intense. On parle du cycle de Cori.
En effet, ce ne sont que les substrats locaux dans la cellule = glycogène musculaire qui peut servir de substrat énergétique lors d’effort brefs mais intenses. Après la fin du sprint, même si l’effort est arrêté, la respiration reste intense car l’O2 ainsi intégré dans les poumons et la circulation sanguine = la dette d’O2 qui va en partie servir dans le foie à produire le glucose.
La production de glucose à partir de lactate nécessite que l’hépatocyte dépense une quantité de molécules d’ATP importante = 6ATP pour produire 1 molécule de glucose. Et pour produire cet ATP il faut de l’O2.
Comment la fermentation lactique se met en place lors d’un cancer ?
La vascularisation des tumeurs = très mauvaise en terme de qualité et de quantité de vaisseaux. Il y a génération de vaisseaux anormaux dans les tumeurs : une tumeur est constamment dans des conditions d’hypoxie qui font que dans les cellules tumorales qui prolifèrent, mettent en place une fermentation lactique avec production d’H+ et de lactate. On dit que les tumeurs sont en hypoxie chronique car sont mal vascularisées et possèdent trop peu de vaisseaux de mauvaise qualité.
On les met en évidence via une molécule de glucose = 2-fluoro-2-déoxyglucose = Fdg : la fonction hydroxyle du C2 est remplacée par un fluor.
On injecte donc cette molécule en intraveineux et la molécule sera captée par les tissus d’autant plus qu’ils ont besoin de glucose. Sachant que les cellules tumorales = en hypoxie chronique, elles fabriquent donc un facteur de transcription = HIF en grande quantité. Ce facteur agit sur l’expression de certains gènes dont les transporteurs de glucose = GLUT 1 & 3, de plus il augmente les enzymes de la glycolyse pour faire entrer bcp plus de glucose dans la cellule tumorale.
A cause des conditions hypoxiques des cellules tumorales, il y a↑entrée du glucose dans les cellules tumorales par rapport aux cellules normales : ce fdg va donc préférentiellement rentrer dans les cellules tumorales où il est phosphorylé par la même hexokinase que le glucose normal dans la glycolyse. Ça forme alors du 6-P-fdg = s’accumule dans les cellules tumorales car n’est pas reconnu par la 2ème enzyme de la glycolyse.
En injectant le fdg au patient, puis en lui faisant subir un scanner, on observera une quantité très importante du produit injecté dans les neurones du SNC (= normal car les neurones du cerveau consomment/j 120gr de glucose). = 75% du glucose ingéré.
De plus, on en voit aussi dans la vessie = ce qui n’a pas pu être absorbé et qui va être éliminé. Et tout le reste = des anomalies et potentiellement des tumeurs.
Comment la fermentation lactique se met en place lors d’un choc ?
Lors d’un choc, il y incapacité à amener l’O2 au niveau des cellules constituant les organes. Le choc peut être cardiaque : ex : si infarctus du myocarde.
Le choc peut être infectieux : engendre des anomies vasculaires et des échanges gazeux. Le choc peut être pulmonaire : en cas de fibrose/blocage des bronches. Toute anomalie entrainant une chute du transport de l’O2 vers les cellules = un choc SI ce choc entraine une anomalie de l’oxygénation des cellules en périphérie.
On peut doser le lactate pour se rendre compte de l’état général d’un animal = condition anaérobie pour cause de choc car l’animal peut souffrir d’un souci cardio-vasculaire ou pulmonaire empêchant l’O2 d’atteindre les cellules des différents organes qui se mettent donc en fermentation lactique et produisent une quantité d’acide lactique très/trop importante.
La lactatémie = un bon reflet de l’intensité du choc.
Comment la fermentation lactique se met en place lorsque la médullaire rénale est mal vascularisée ?
Fréquemment, dans certaines maladies, tout problème cardiaque, vasculaire, ou pulmonaire va entrainer une hypoxie de cette médullaire rénale. Elle est donc particulièrement apte à passer en fermentation lactique avec production d’acide lactique par carence en O2 due à une vascularisation très faible.
En cas d’infarctus du myocarde ou de tout autre souci entrainant une circulation diminuée, la médullaire rénale = particulièrement touchée : la concentration en O2↓ –> fermentation lactique et si ça perdure : nécrose de la médullaire rénale.
❤️ Qu’est-ce que la fermentation alcoolique ?
Elle est présente uniquement dans certains micro-organismes = des levures.
Le pyruvate est transformé en acétaldéhyde par la pyruvate décarboxylase, il y a coupure au niveau d’une liaison covalente libérant du CO2 et de l’acétaldéhyde. Puis cet acétaldéhyde subit l’action d’une alcool déshydrogénase pour être transformé en éthanol.
Au cours de cette fermentation alcoolique, le NADH produit lors de la glycolyse est transformé en NAD : on régénère donc du NAD permettant à d’autres molécules de glucose de rentrer dans la glycolyse et de donner alors du pyruvate. Le CO2 produit participe à la levée de la pâte à pain, c’est aussi lui qui est responsable des petites bulles du champagne.
Bilan :
Conservation des 6C. 2 ADP et 2 Pi = transformés en 2 ATP. Au cours de la réaction de transformation du pyruvate en acétaldéhyde il y a un cofacteur = nécessaire = la thiamine pyrophosphate = une vitamine utilisée par la pyruvate décarboxylase.
Qu’est-ce que la thiamine et quel est son rôle ?
La thiamine = un coenzyme dérivé de la vit B1 = inactive quand elle a à
son extrémité une fonction « -OH » mais rendue active quand liée à un pyrophosphate = 2 P liés l’un à l’autre. Son rôle est de faciliter le clivage de liaisons covalentes entre 2 atomes de carbone.
Que se passe-t-il en cas de carence en vitamine B1 ?
En cas de carence en vit B1 : béri béri = maladie due à une malnutrition très importante où le riz = la source alimentaire principale. Quand il est récolté, le riz est entouré d’un feuillet rouge très riche en vit B1 mais selon notre consommation on l’enlève pour lui donner un aspect blanc. Il est donc très pauvre en vitamine.
Quand on consomme que du riz blanc, il peut survenir un carence en vit B1 = caractérisée par un amaigrissement, des signes cardiaques et neurologiques et une fatigue importante.
Plein d’enzymes l’utilisent comme cofacteur donc :
- Le pyruvate est moins transformé en acétyl-CoA pour rentrer dans le cycle de Krebs –> Moins d’ATP produit
- Dans le cycle de Krebs, une autre enzyme l’utilise : il y a donc encore moins d’ATP produit.
De plus, en cas d’alcoolisme chronique : il y a carence alimentaire car la principale source d’énergie = l’alcool qui ne contient pas de vitamines.
A long terme ça entraine une mort neuronale puis glucose est transformé en pyruvate et le pyruvate en acétyl-CoA pour fournir de l’E aux neurones : si les enzymes fonctionnent mal car n’ont pas leur coenzyme, il y aura production insuffisante d’ATP –> cette mort neuronale = le reflet d’une encéphalopathie de Wernicke = associé à l’alcoolisme chronique.
Cette encéphalopathie = souvent associée à une psychose car de par la mort neuronale, les patients « inventent des histoires » car ils n’ont plus de mémoire = psychose de Korsakoff.
De plus, certaines enzymes comme la thiaminase sont présentes dans du poisson et quand ce poisson est consommé cru, une grande quantité va dégrader la thiamine et induira les soucis d’insuffisance en vit B1.
Quels sont les autres substrats de la glycolyse ?
•Les polysaccharides alimentaires et endogènes :
➢ Glycogène endogène :
C’est un polymère de glucose qui est transformé en glucose lorsqu’il est attaqué par une enzyme = la glycogène phosphorylase qui va couper les liaisons alpha-1,4 entre les molécules de glucose.
Le glycogène possède aussi des liaisons alpha-1,6 = coupées par une enzyme débranchant.
Cette liaison alpha-1,4 n’est pas attaquée par une molécule d’eau : ce n’est donc pas une hydrolyse mais bien une phosphorolyse.
L’action des 2 enzymes : enzyme débranchant et glycogène phosphorylase génère du glucose 1-P qui sera transformé en glucose-6-P par la mutase qui transfère le P du C1 au C6.
C’est ce glucose-6-P qui peut intégré la glycolyse.
➢ Glycogène alimentaire :
Le glycogène et l’amidon présents dans l’alimentation vont subir l’action d’enzymes salivaires et pancréatiques et être clivés en disaccharides.
• Les disaccharides alimentaires :
Ensuite, ces oligosaccharides et disaccharides générés vont être attaqués par des disaccharidases portées par la bordure en brosse de l’épithélium intestinal : dextrinase, maltase, sucrase et trehalase. Pour ainsi former des monosaccharides.
• Les monosaccharides alimentaires : Ces monosaccharides = glucose, fructose, galactose et mannose.
Les molécules de glucose résultant de la digestion du glycogène et de l’amidon alimentaire vont ensuite passer dans la circulation sanguine.
Des monosaccharides alimentaires sont donc générés dans la lumière intestinale puis traversent l’épithélium intestinal vers la circulation sanguine.
Que se passe-t-il en cas d’intolérance au lactose ?
C’est une incapacité à cliver le lactose en glucose + galactose car l’expression de la lactase a fortement diminué au niveau de la bordure en brosse de l’épithélium intestinal.
Cette expression dépend de facteurs génétiques.
Le lactose absorbé n’est plus digéré en glucose + galactose et poursuit son chemin jusqu’au colon au niveau duquel il a un effet osmotique car a une osmolarité très importante par accumulation des molécules de lactose, ce qui entraine un flux d’eau à partir du sang vers le tube digestif.
Le gros intestin se charge en eau et vu l’osmolarité due à la [lactose] –> diarrhée.
Il y a un peu de lactose qui peut être métabolisée par les bactéries dans le gros intestin et ces produits du métabolisme entrainent aussi un effet osmotique vers la lumière du colon mais en plus ils sont toxiques en entrainent des douleurs et des crampes musculaires.
Comment le fructose peut être intégré dans la glycolyse ?
Il peut être intégrer dans la glycolyse de 2 manières différentes selon le tissu dans lequel on se trouve :
o Dans le muscle ou dans le rein : il sera simplement phosphorylé en présence d’ATP en fructose-6-P + ADP via une hexokinase.
o Dans le foie : le fructose est transformé par la fructokinase qui, en présence d’ATP va phosphoryler le fructose en fructose-1-P + ADP.
Ensuite, ce fructose-1P va subir l’action d’une aldolase qui va cliver la molécule en 2 : du dihydroxyacétone-P qui sera transformé en glycéraldéhyde-3P par l’isomérase, et du glycéraldéhyde qui subira l’action d’une kinase en présence d’ATP ce qui formera du glycéraldéhyde-3P. Ces 2 molécules peuvent alors intégrer la glycolyse.
Comment le galactose peut être intégré dans la glycolyse ?
= Produit de la dégradation du lactose en glucose + galactose.
Il passe dans la circulation sanguine et est essentiellement capté dans le foie.
Le galactose sanguin est donc capté par l’hépatocyte et est prit en charge par la galacto-kinase qui le phosphoryle en galactose-1P en présence d’ATP, ça génère de l’ADP. Ensuite, survient une transférase qui va faire un transfert entre le galactose-1P et l’UDP-glucose. L’UDP-glucose = une molécule de glucose liée de manière covalente à l’uridine di-P-glucose = un nucléotide.
A l’intérieur de la cellule, c’est donc un pool séparé de glucose lié à un cofacteur = l’uridine-diP-glucose.
La transférase va transférer l’UDP sur le galactose et le phosphate ira sur le glucose. On obtient ainsi du glucose-1P = transformé par la mutase en glucose-6P qui pourra intégrer la glycolyse.
On génère du coup aussi de l’UDP-galactose.
Il faudra pour que ça perdure dans le temps, retransformer l’UDP-galactose en UDP-glucose : ça se fera en 2 temps par l’épimérase :
1. Elle va d’abord arracher 2 électrons et 2 protons et on aura formation de NADH + H+ : il y a ainsi formation d’une C=O.
2. Ensuite, la même épimérase va ajouter 2 électrons et 2 protons pour reformer la fonction hydroxyle mais avec le H au-dessus du plan du cycle et le OH en-dessous du plan.
On a ainsi formation de UDP-glucose à partir d’UDP-galactose en 2 étapes.
