M5S2 Catabolisme des oses Flashcards
Mnémo Glycolyse
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Qu’est ce que la voie d’ Embden Meyerhof ? A quoi aboutit elle ? Où a t-elle lieu ?
Aussi appelée glycolyse, c’est une voie catabolique qui permet la transformation du glucose par oxydation.
Elle aboutit à la formation de deux molécules de pyruvate, deux molécules d’ATP et deux coenzymes réduits (NADH+H+).
Elle a lieu dans toutes les cellules de l’organisme, au niveau du cytoplasme.
Quelles sont les deux étapes de la glycolyse ?
- Phase d’investissement
- Phase de production d’ATP
En quoi consiste la première phase de la glycolyse?
Elle nécessite un apport d’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP.
L’énergie dépensée permet d’activer la molécule de glucose.
Les liaisons phosphoesters avec le phosphate sont des liaisons riches en énergie qui vont rendre possibles les réactions exergoniques qui vont suivre.
Quelle est la première réaction de la glycolyse ? A quel voies cette réaction est elle commune ?
Dès que le glucose entre dans une cellule, il subit une phosphorylation en glucose-6-phosphate (glucose-6-P), quelle que soit son utilisation future.
Cette première réaction est donc commune aux différentes voies d’utilisation du glucose (glycogénogenèse, voie des pentoses phosphates).
Un groupement phosphate est transféré d’une molécule d’ATP sur la fonction alcool du carbone 6 du glucose.
Cette réaction est catalysée par l’hexokinase, sauf au niveau du foie et du pancréas, où c’est la glucokinase qui intervient.
Ces deux enzymes utilisent le magnésium (Mg2+) comme cofacteur.
Qu’implique la phosphorylation du glucose ?
Le glucose ne peut plus franchir la membrane plasmique.
La réaction est considérée comme irréversible.
Seules les cellules hépatiques, rénales et intestinales possèdent la glucose-6-phosphatase, enzyme capable de déphosphoryler le glucose-6-P, permettant ainsi sa sortie de la cellule.
Quelle est la deuxième étape de la glycolyse ?
C’est une réaction d’isomérisation du glucose-6-P en fructose-6-P par la phosphoglucoisomérase. Cette réaction est réversible.
Que devient le fructose-6-P ?
Une deuxième réaction de phosphorylation, catalysée par la phosphofructokinase, entraîne la formation de fructose-1,6-biphosphate.
Cette réaction est irréversible et constitue un point important de la régulation de la glycolyse.
Que devient le fructose 1,6-biP ?
L’aldolase le catalyse en deux trioses-phosphates :
- le glycéraldéhyde-3-phosphate (glycéraldéhyde-3-P)
- et la dihydroxyacétone-P (DHAP).
Que devient la DHAP ?
Elle subit une réaction d’isomérisation en glycéraldéhyde-3-P, catalysée par la triose-phosphate isomérase.
Que devient le glycéraldéhyde 3 P ?
Le glycéraldéhyde-3-P subit une phosphorylation couplée à une oxydation catalysée par la glycéraldéhyde-3-P déshydrogénase (G3P dH) qui agit en association avec le NAD+.
Le 1,3-biphosphoglycérate obtenu est une molécule à haut potentiel énergétique.
Que devient le 1,3 biphosphoglycérate ?
Cette molécule à haut potentiel énergétique permet la formation d’une molécule d’ATP par déphosphorylation du carbone 1.
Cette réaction réversible est catalysée par la phosphoglycérate kinase.
Que devient le 3- Phosphoglycérate ?
Une réaction d’isomérisation catalysée par la phosphoglycérate mutase transfère ensuite le groupement phosphate du carbone 3 sur le carbone 2, donnant le 2-phosphoglycérate.
Que devient le 2- Phosphoglycérate ?
L’énolase provoque alors une déshydratation, formant le phosphoénolpyruvate, deuxième molécule à haut potentiel énergétique.
Que devient le phosphoénolpyruvate ?
Son potentiel énergétique élevé permet la formation d’une deuxième molécule d’ATP, grâce à la pyruvate kinase.
Cette dernière réaction est irréversible.
Quelle est la équation simplifiée de la glycolyse ?
glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
→
2 pyruvate + 2 ATP + 2(NAD++ H+) + 2 H2O
La glycolyse permet donc la formation de 2 ATP et 2(NADH+H+).
Elle consomme deux ATP mais en produit quatre.
A quel niveaux est régulée la glycolyse ?
- disponibilité du substrat,
- régulation allostérique,
- régulation hormonale
Comment la disponibilité en glucose varie t-elle selon les cellule ?
L’apport de glucose varie en fonction du type de transporteur GLUT exprimé par la cellule.
Un seul transporteur GLUT possède une faible affinité pour le glucose : GLUT2.
Les autres ont tous une forte affinité.
Dans les cellules qui expriment GLUT2 (foie, pancréas, intestin, rein), la pénétration du glucose est proportionnelle à la glycémie.
Dans les autres cellules, l’entrée de glucose est toujours maximale. Les transporteurs sont insensibles à une élévation de la glycémie.
La seule exception concerne les muscles striés et le tissu adipeux, qui possèdent des stocks intracellulaires de GLUT 4.
Sous l’influence de l’insuline, ces transporteurs sont incorporés dans la membrane plasmique, ce qui augmente la pénétration intracellulaire de glucose.
Quelles enzymes participent à la régulation allostérique de la glycolyse ?
Les trois réactions irréversibles de la glycolyse constituent des points de régulation de la glycolyse.
Les enzymes qui catalysent ces réactions (hexokinase, phosphofructokinase et pyruvate kinase) font l’objet d’une telle régulation.
Par quoi est inhibé l’hexokinase ? Qu’en est il du glucokinase ?
L’hexokinase est inhibée par l’augmentation de la concentration en glucose-6-P (rétrocontrôle négatif), ce qui freine également la captation de glucose par la cellule.
Ce n’est pas le cas de la glucokinase, présente au niveau du foie et des cellules β du pancréas. Au niveau du pancréas, le glucose-6-P active la libération d’insuline.
Au niveau hépatique, le glucose-6-P est utilisé pour la synthèse de glycogène, ce qui permet aux cellules de continuer à capter le glucose de façon à faire baisser la glycémie.
Par quels effecteurs est régulée la phoshofructokinase (PFK) ?
Cet enzyme est le principal point de régulation de la glycolyse.
La glycolyse est donc régulée en fonction du niveau énergétique de la cellule :
· ATP abondant : niveau énergétique élevé ; (inhibiteur)
· accumulation de citrate : cycle de Krebs saturé ; (inhibiteur)
· ADP et AMP abondants : niveau énergétique faible ; (activateur)
· fructose-2,6-biphosphate : c’est un activateur allostérique puissant produit dans le foie et les muscles sous contrôle hormonal. (activateur)
Quelle régulation allostérique subit la pyruvate kinase?
· inhibée par l’ATP (niveau énergétique élevé), l’acétylCoA (accumulé si le cycle de Krebs est saturé) et l’alanine (principal acide aminé utilisé pour la néoglucogenèse) ;
· activée par l’AMP (niveau énergétique faible) et le fructose-1,6-biP.
Quelles sont les hormones régulant la glycolyse ?
Les deux principales hormones ayant un effet sur la glycolyse sont l’insuline et le glucagon.
L’insuline stimule la glycolyse grâce à plusieurs mécanismes.
Le glucagon a une action inhibitrice sur la glycolyse.
Comment l’insuline influe t-elle sur la glycolyse ?
L’insuline entraîne l’augmentation du nombre de transporteurs de glucose GLUT4 au niveau des tissus musculaires et adipeux.
Elle agit également sur les enzymes de la glycolyse :
· la synthèse de la glucokinase, de la PFK (phosphofructokinase) et de la pyruvate kinase est stimulée ;
· la pyruvate kinase est activée par déphosphorylation ;
· la formation de fructose-2,6-biP (par la PFK2) est stimulée, ce qui active la PFK.
Comment le glucagon influe t-il sur la glycolyse ?
Il agit essentiellement au niveau du foie.
Le glucagon inhibe :
· la pyruvate kinase par phosphorylation ;
· la formation de fructose-2,6-biP, ce qui inhibe la PFK.
Qu’est ce que la voie des hexoses phosphates ?
C’est la voie des pentoses phosphates (pentoses-P) ou voie du phosphogluconate.
Ce métabolisme utilise également le glucose-6-P comme substrat, mais l’objectif est la formation de NADPH+H+ et de ribose-5-phosphate (ribose-5-P).
Qu’est ce que le NADPH+H+ ?
Un coenzyme d’oxydoréduction qui sert principalement dans les voies anaboliques, notamment lors de la biosynthèse des acides gras et du cholestérol.
Pour quoi est utilisé le Ribose-5-P ?
La formation des acides nucléiques et des composés nucléotidiques (ATP, NAD, FAD, CoASH)
Quelles sont les phases de la voie des pentoses phosphates ?
Elle a lieu dans le cytoplasme et se déroule en deux phases :
- une phase oxydative irréversible produisant le NADPH+H+
- une phase non oxydative produisant le ribose-5-P.
Quelle est la première réaction de la voie des pentoses phosphates ?
C’est une oxydation catalysée par la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD) et produit une première molécule de NADPH+H+ et de la 6-phospho-gluconolactone.
Quelle est la deuxième réaction de la voie des pentoses phosphates ?
La 6-phospho-gluconolactone est ensuite hydrolysée en 6-phospho-gluconate par la gluconolactonase (ouverture du cycle) en 6-P-gluconate
Que devient le 6-P-gluconate ? (voie des pentoses pbosphates)
Le 6-phospho-gluconate subit une décarboxylation oxydative, catalysée par la phospho-gluconate déshydrogénase, avec production d’une deuxième molécule de NADPH+H+ et d’une molécule de ribulose-5-P, un pentose-phosphate.
Quelle est l’équation bilan de la phase oxydative de la voie des pentoses phosphate ?
Glucose-6-P + H2O + 2 NADP+
→
ribulose-5-P + CO2 + 2 NADPH+H+
En quoi le ribulose 5 P peut il être transformé lors de la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphates ?
Selon les besoins de la cellule :
- soit en ribose-5-P pour les synthèses nucléiques ;
- soit en intermédiaire de la glycolyse lorsque les besoins portent uniquement sur le NADPH+H+.
Comment est formé le Ribose-5-P ?
C’est une réaction d’isomérisation catalysée par la ribulose-5-P isomérase.
Le ribose-5-P est ensuite utilisé pour les synthèses de nucléotides.
Quelles intermédiaires de la glycolyse sont formés dans la phase oxydative des pentoses phosphates et quelles enzymes interviennent ?
Une série de réactions d’isomérisation et de transfert de groupements à 2 ou 3 carbones aboutit à la formation de deux intermédiaires de la glycolyse :
le fructose-6-P et le glycéraldéhyde-3-P.
Deux isomérases interviennent : la ribulose-5-P isomérase et la ribulose-5-P épimérase, catalysant respectivement la formation de ribose-5-P et de xylulose-5-P.
Les transferts de groupements carbonés sont catalysés par deux autres enzymes :
*une transcétolase qui transfère des groupements à 2 carbones ;
*une transaldolase qui transfère des groupements à 3 carbones
Grâce à quelles enzymes sont catalysées les transferts de groupement carbonés dans la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphate ?
- une transcétolase qui transfère des groupements à 2 carbones ;
- une transaldolase qui transfère des groupements à 3 carbones.
Combien d’intermédiaire de la glycolyse donnent 3 molécules de ribulose 5 P (15 C) après la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphates ?
En deux molécules de fructose-6-P
(12 carbones) et une molécule de glycéraldéhyde-3-P (3 carbones).
Quelle est l’équation bilan de de la voie des pentoses phosphates pour la formation d’intermédiaires de la glycolyse ?
3 glucose-6-P + 3 H2O + 6 NADP+
→
3 CO2 + 6 NADPH+H+ + 2 fructose-6-P + glycéraldéhyde-3-P
Quelle est l’équation bilan de la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphates pour la formation d’un ribose-5-P ?
Glucose-6-P + H2O + 2 NADP+
→
ribose-5-P + CO2 + 2 NADPH+H+
De quoi dépend la régulation de la voie de pentoses phosphates ?
Elle passe par les besoins de la cellule en NADPH+H+.
Celui-ci inhibe l’activité de la glucose-6-P déshydrogénase (première enzyme).
Les acylCoA, intermédiaires de la synthèse des acides gras, ont également un effet inhibiteur.
Où à lieu la voie des pentoses phosphates?
Elle a lieu dans pratiquement toutes les cellules avec un rôle prépondérant dans les cellules dont les besoins en NADPH+H+ sont élevés :
- dans le foie pour la biosynthèse d’acides gras et de cholestérol, et la détoxification catalysée par le cytochrome P450 ;
- dans le tissu adipeux pour la biosynthèse d’acides gras ;
- dans la glande mammaire pour la biosynthèse d’acides gras en phase de lactation ;
- dans les glandes surrénales pour la biosynthèse des hormones stéroïdiennes ;
- dans les testicules et les ovaires pour la biosynthèse des hormones sexuelles ;
- dans les hématies pour le fonctionnement de la glutathion peroxydase.
Dans quelle cellule la voie des pentoses phosphates est particulièrement importante ?
Dans les hématies.
Ces cellules transportent le dioxygène dans l’organisme et sont donc particulièrement sujettes aux oxydations produisant des radicaux libres.
Le NADPH+H+ est utilisé pour permettre la réduction du glutathion par la glutathion réductase.
Le glutathion réduit est indispensable au fonctionnement de la glutathion peroxydase, une enzyme qui neutralise les produits toxiques liés au contexte aérobie (en particulier le peroxyde d’hydrogène H2O2).
Ce processus est important pour éviter l’hémolyse qui pourrait être provoquée par l’accumulation de peroxyde d’hydrogène (fragilisation de la membrane).
