métabolisme Flashcards
Le catabolisme
permet de dégrader les polymères alimentaires, fournir de l’énergie et des métabolites simples
est régulé pour permette la coordination entre catabolisme et anabolisme
L’anabolisme utilise
l’énergie issue du catabolisme pour fabriquer des composés essentiels à la cellule, les monomères (monosaccharides, acides aminés, acides gras …) disponibles via la dégradation de polymères de l’alimentation pour synthétiser les polymères vitaux
La variation d’enthalpie libre de Gibbs ΔG°
doit être négative pour qu’une réaction puisse se produire, peut dans certaines conditions voir sa valeur réelle (ΔG) évoluer d’une valeur positive à négative
ΔG° = Pproduit – Psubstrat.
ΔG° peut également être proche de 0 et alors la réaction est dite à l’équilibre
L’oxydation cellulaire du glucose ou des acides gras
est une réaction de combustion, convertit une grande partie de l’énergie potentielle des substrats (glucose et acides gras) en liaisons chimiques à haute énergie
La cellule combine de l’oxygène aux sources réduites de carbone, glucose et acides gras, et donc oxyde le carbone et libère du CO2. Il s’agit du principe de la combustion froide. Dans une cellule vivante, la combustion fournit de l’énergie chimique sous forme de liaisons riches en énergie de type phosphate ou anhydride phosphorique
Le couplage énergétique
permet l’utilisation dans une voie anabolique de l’ATP issu du catabolisme, permet l’activation des substrats d’une réaction
L’ATP est l’unité énergétique dans une cellule et il est en permanence soit synthétisé soit consommé par la cellule par un processus de couplage énergétique entre catabolisme et anabolisme. L’utilisation d’ATP se fait sans hydrolyse directe qui générerait de la chaleur, mais par activation du substrat avec formation d’une liaison riche en énergie (phosphate, anhydride phosphorique) sur le site de modification enzymatique du substrat.
L’ATP est formé..
est formé soit directement par phosphorylation d’ADP (catabo) couplée à l’hydrolyse d’une liaison riche en énergie d’un substrat (phosphorylation d’une chaîne de substrats),
soit par des ATP synthases membranaires utilisant l’E sous forme de gradients électrochimiques.
L’ATP peut provenir de la combustion froide des glucides ou des lipides, ou de la photosynthèse.
En métabolisme, les gradients électrochimiques
génèrent une force protomotrice
Les gradients électrochimiques ont pour origine les transports membranaires d’électrons qui induisent une translocation de protons et ainsi une accumulation de charges positives sur une face de la membrane (création d’une force protomotrice utilisée par l’ATP synthase). Les électrons sont issus de co-enzymes réduits NADH et FADH2 issus du catabolisme du glucose ou d’acides gras dans les mitochondries ou de l’eau dans la photosynthèse au niveau des chloroplastes
La chaîne respiratoire
La chaîne respiratoire permet de réoxyder les co-enzymes réduits (NADH et FADH2) venant des réactions cataboliques. Les électrons sont transmis aux transporteurs des complexes membranaires de la membrane mitochondriale. Au niveau des complexes I, III et IV, les transferts d’électrons provoquent une translocation de protons permettant d’obtenir une force protomotrice induisant la formation d’ATP par l’ATP synthase. L’entrée d’un NADH conduit à la formation de 3 ATP, alors que l’entrée d’1 FADH2 ne conduit qu’à 2 ATP
La glycolyse
est une voie catabolique universelle, anaérobie et cytosolique qui dégrade le glucose en fournissant 2 pyruvates, 2 ATP et 2 NADH
Le pyruvate issu de la glycolyse
le pyruvate :
est réduit dans la fermentation pour permettre de régénérer le NAD+,
est oxydé par la pyruvate déshydrogénase (PDH) en acétyl CoA en condition aérobie
Le pyruvate provenant de la glycolyse est toxique et doit donc être consommé par la cellule. Par ailleurs, le NADH doit également être réoxydé pour que la glycolyse puisse continuer à fonctionner. En présence d’oxygène, la pyruvate déshydrogénase (PDH) mitochondriale oxyde le pyruvate en acétylCoA + CO2 et le NADH est réoxydé en NAD+ via la chaîne respiratoire. En absence d’oxygène, la fermentation consomme à la fois le pyruvate et réoxyde le NADH en NAD+
Le cycle de l’acide citrique (CAC)
est localisé dans les mitochondries et permet soit l’oxydation finale du carbone en CO2 pour fournir de l’énergie, soit la formation de métabolites qui servent de points de départ à d’autres voies métaboliques. A ce titre, il est un véritable carrefour métabolique.
Le bilan du catabolisme du glucose montre que
l’oxygène de la réaction de combustion n’apparaît que comme dernier accepteur des électrons dans la respiration, le rendement de la fermentation est très faible
la combustion froide du glucose en aérobie génère 4 ATP via le principe de phosphorylation d’une chaîne de substrats (2 ATP au niveau de la glycolyse et 2 GTP (= 2 ATP) au niveau du CAC) et 34 ATP générés par la respiration cellulaire (10 NADH et 2 FADH2). Au total, les 38 ATP obtenus par molécule de glucose ne correspondent qu’à 40% de l’énergie potentielle. L’oxygène de cette combustion est uniquement le dernier accepteur des électrons dans la respiration. Enfin, en absence de respiration, le bilan n’est que de 2 %.
La gluconéogénèse
est la biosynthèse du glucose à partir du pyruvate
utilise en sens inverse les réactions de la glycolyse à l’équilibre (DG 0). Par contre, les 3 réactions irréversibles de la glycolyse (DG «_space;0) sont contournées dans la gluconéogénèse par induction d’enzymes spécifiques à cette voie.
La dégradation des acides gras
est également nommée β-oxydation,
se déroule par perte des deux premiers atomes de carbone et formation d’un acétyl CoA. Elle conduit à la formation d’un NADH et un FADH2 pour chaque acétyl CoA formé. Cette voie catabolique fournit proportionnellement plus d’énergie que la combustion du glucose.
La biosynthèse des acides gras
se déroule dans le cytosol. Après l’activation de l’acétyl CoA en malonyl CoA, ceux-ci sont condensés successivement sur un acétyl CoA initial en consommant 2 NADPH par condensation pour la réduction du squelette carboné.
