Métabolisme des acides aminés Flashcards
1
Q
Vrai ou faux? Tout converge vers le cycle de Krebs.
A
Vrai.
2
Q
Que sont les acides aminés?
A
Les acides aminés, en plus d’être les unités monomériques des protéines, sont des métabolites énergétiques et des précurseurs de composés azotés dont l’hème, les nucléotides et les coenzymes nucléotidiques.
3
Q
Les acides aminés sont classés en 2 groupes. Quels sont-ils?
A
Essentiels : doivent être présents dans l’alimentation. Si consommés en excès, ils ne sont pas mis en réserve ni excrétés mais plutôt transformés en intermédiaires métaboliques comme le pyruvate, l’a-cétoglutarate et l’oxaloacétate.
Non essentiels : synthétisés à partir de précurseurs métaboliques.
4
Q
Les acides aminés sont précurseur pour la formation de quoi?
A
Les acides aminés sont des précurseurs pour la synthèse du glucose, des acides gras et des corps cétoniques.
5
Q
Vrai ou faux? On peut faire du glucose à partir des acides aminés.
A
Vrai.
6
Q
Vrai ou faux? Les acides aminés sont des carburants métaboliques.
A
Vrai.
7
Q
Quels tissus ont une certaine capacité de synthèse des acides aminés?
A
Tous les tissus ont une certaine capacité de synthèse des acides aminés non-essentiels et de remodelage d’acides aminés.
8
Q
Quel est le principal site du métabolisme de l’azote?
A
Le foie est le principal site du métabolisme de l’azote (cycle de l’urée).
9
Q
En période d’excédents alimentaires, qu’est-ce qu’il arrive avec le foie avec l’azote?
A
En période d’excédents alimentaires, l’azote (sous forme d’ammoniac) potentiellement toxique provenant de la dégradation des acides aminés est éliminé par transamination, désamination, et formation de l’urée. Les squelettes de carbone restants sont généralement conservés sous forme de glucides par l’intermédiaire de la gluconéogenèse ou sous forme d’acide gras par les voies de synthèse des acides gras.
10
Q
La digestion des protéines alimentaires se fait où?
A
Dans l’intestin et un peu dans l’estomac aussi.
11
Q
Que se passe-t-il avec les acides aminés en excès de ceux requis pour la biosynthèse protéique?
A
Les acides aminés en excès de ceux requis pour la biosynthèse protéique ne peuvent pas être entreposés ni excrétés. Ils sont plutôt utilisés comme carburant métabolique.
12
Q
Que se passe-t-il avec les protéines mal repliées ou endommagées?
A
Les protéines mal repliées ou endommagées doivent également être dégradées (suite à leur ubiquitination).
13
Q
Qu’est-ce qui représente un apport continu en acides aminés dans la cellule?
A
La digestion des protéines alimentaires dans l’intestin et leur dégradation en acides aminés dans les cellules représente un apport continu en acides aminés dans la cellule. Les protéines alimentaires sont une source vitale d’acides aminés, particulièrement les protéines qui contiennent des acides aminés essentiels.
14
Q
Comment se passe le processus dégradation des protéines?
A
La digestion des protéines débute dans l’estomac où l’environnement acide favorise la dénaturation.
Les protéines dénaturées deviennent davantage accessibles aux protéases dont la pepsine, une protéase de l’estomac qui est active à pH de 2. Les protéines dénaturées sont alors dégradées en polypeptides.
La dégradation se poursuit dans l’intestin. Le pancréas sécrète une variété d’enzymes protéolytiques dans l’intestin. Ces enzymes dégradent les polypeptides en acides aminés et en di- et tripeptides.
D’autres enzymes protéolytiques localisées dans la membrane cellulaire, dont l’aminopeptidase N, participent également à la dégradation.
15
Q
Une fois les protéines dégradées en acides aminés, di-peptides et tri-peptides dans l’estomac, où vont-ils?
A
Les acides aminés de même que les di- et tripeptides sont transportés dans les cellules intestinales pour ensuite être relâchés dans la circulation sanguine pour être transportés et absorbés par les autres tissus.
16
Q
Combien y a-t-il d’acides aminés en circulation comparé aux di et tri-peptides?
A
Il y a presque seulement des acides aminés en circulation.
17
Q
Vrai ou faux? La demi-vie des protéines (« turnover »), la dégradation et resynthèse de protéines, se produit en permanence dans la cellule.
A
Vrai.
18
Q
Comment caractériser la durée de vie des protéines?
A
Certaines protéines sont très stables alors que d’autres ont une courte vie, particulièrement celles qui participent à la régulation du métabolisme énergétique.
19
Q
Les cellules doivent éliminer quelles protéines? Pourquoi est-ce important de les éliminer?
A
Les cellules doivent également éliminer les protéines défectueuses suite à des erreurs de traduction ou de repliement.
Des protéines normales au départ peuvent devenir endommagées ou être altérées avec le temps.
Il est important d’éliminer ces protéines puisque des pathologies, dont certaines formes de la maladie de Parkinson et de Huntington, sont causées par l’agrégation anormale de protéines.
20
Q
Quelles sont les enzymes qui dégradent les protéines endommagées?
A
Les peptidases.
21
Q
Le processus de dégradation des acides aminés converge vers quoi?
A
Comme les voies de dégradation des glucides et des acides gras, le processus de dégradation des acides aminés converge également vers le métabolisme central où le squelette de carbone de la plupart des acides aminés est dirigé vers le cycle de Krebs.
22
Q
Quelle est la distinction importante à faire entre la dégradation des acides aminés et les autres processus cataboliques? Qu’est-ce que cela change?
A
Une distinction importante entre la dégradation des acides aminés et les autres processus cataboliques est la présence d’un groupement aminé.
Ainsi, la voie de dégradation des acides aminés inclut une étape clé au cours de laquelle le groupement aminé est séparé du squelette de carbone ➛ désamination.
Le groupement aminé sera dirigé vers le cycle de l’urée.
23
Q
Quelles sont les 2 étapes de la dégradation classique des acides aminés?
A
- Désamination (retrait du groupement aminé), où le groupement aminé donne de l’ammoniac ou bien forme le groupement aminé de l’aspartate.
- Transformation des squelettes carbonés des acides aminés (les acides a-cétoniques formés par désamination) en intermédiaires métaboliques.
24
Q
La dégradation des acides aminés commence toujours par quoi? Cela conduit à quoi?
A
Dégradation des acides aminés commence toujours par le départ du groupement α-aminé
Conduit à :
• L’excrétion de l’azote en excès.
• La dégradation du squelette carboné restant ou sa transformation en glucose.
25
Quel est le principal produit d’excrétion azoté chez les mammifères terrestres?
C’est l’urée.
26
Comment est synthétisé l’urée?
L’urée est synthétisée à partir d’ammoniac et d’aspartate qui eux proviennent principalement du glutamate, produit de la plupart des réactions de désamination.
27
Quel est le produit le plus fréquent des réactions de désaminations?
C’est le glutamate. Tout converge vers le glutamate.
28
La plupart des acides aminés sont désaminés par quoi?
Transamination, qui est le déplacement du groupement amine.
29
Qu’est-ce que la transamination? Par quoi est-elle catalysée? Quel est l’accepteur de groupement amine?
C’est le transfert du groupe aminé à un acide a-cétonique pour donner l’acide α-cétonique correspondant à l’acide aminé de départ et un nouvel acide aminé.
Catalysée par des aminotransférases (ou transaminases).
L’accepteur de groupement amine le plus fréquent est l’a-cétoglutarate ce qui conduit à la formation de glutamate comme nouvel acide aminé
30
Quel est le produit de toute transamination?
C’est le glutamate, car c’est le substrat sur lequel il y a un transfert est l’α-cétoglutarate.
31
Les réactions des aminotransférases se font en 2 étapes. Quelles sont-elles?
1. Le groupement aminé d’un acide aminé est transféré sur l’enzyme, ce qui donne l’acide a- cétonique correspondant et l’enzyme aminée :
acide aminé + enzyme = acide a-cétonique + enzyme—NH2
2. Le groupement aminé est ensuite transféré à l’acide cétonique accepteur (ex. l’a-cétoglutarate >>> oxaloacétate) ce qui donne comme produit un nouvel acide animé (ex. glutamate >>> aspartate) et régénère l’enzyme :
a-cétoglutarate + enzyme—NH2 = enzyme + glutamate
oxaloacétate + enzyme—NH2 = enzyme + aspartate
32
Les aminotransférases utilisent quelle coenzyme? Qu’est-ce que cela leur permet de faire? Comment sont-ils liés ensembles?
Pour accepter le groupement aminé, les aminotransférases utilisent une coenzyme à groupement aldéhyde, le pyridoxal-5’-phosphate (PLP), un dérivé de la pyridoxine (vitamine B6).
Le PLP est lié à l’enzyme par covalence via une base de Schiff (imine).
33
Il existe des aminotransférases pour quels acides aminés?
Il existe des aminotransférases pour tous les acides aminés sauf la thréonine et la lysine.
34
Comment expliquer la spécificité des aminotransférases? Les groupements aminés sont destinés à la formation de quoi?
Elles ont des spécificités différentes pour la première étape de la réaction (presque chaque acide aminé possède son aminotransférase).
Cependant pour la seconde étape de la réaction, la plupart des aminotransférases n’accepte que l’a-cétoglutarate ou, à un degré moindre, l’oxaloacétate ce qui conduit à la formation de glutamate ou d’aspartate.
Les groupements aminés de la plupart des acides aminés sont par conséquent destinés à la formation de glutamate ou d’aspartate qui sont eux-mêmes interconvertis par la glutamate-aspartate aminotransférase:
glutamate + oxaloacétate = a-cétoglutarate + aspartate
35
Quel est le rôle de la glutamate-aspartate aminotransférase?
Les groupements aminés de la plupart des acides aminés sont par conséquent destinés à la formation de glutamate ou d’aspartate qui sont eux-mêmes interconvertis par la glutamate-aspartate aminotransférase:
glutamate + oxaloacétate = a-cétoglutarate + aspartate
Cela a lieu pour éviter d’avoir trop de glutamate.
36
Dans le cycle glucose-alanine, quel est l’acide aminé produit? Où sera-t-il transporté et pourquoi?
C’est l’alanine qui est libère dans la circulation sanguine et transporté au foie où après transamination il forme du pyruvate qui sera utilisé dans la gluconéogénese. Le glucose formé retourne aux muscles où après glycolyse il donne du pyruvate.
37
Dans le cycle glucose-alanine, qu’est-ce que les aminotransférases musculaires acceptent?
Un groupe d’aminotransférases musculaires acceptent le pyruvate comme acide α-cétonique substrat (étape 2 de la transamination).
38
Le cycle glucose-alanine assure quoi? Quel est l’effet secondaire?
Le cycle glucose-alanine assure ainsi le transport de l’azote du muscle au foie.
L’effet secondaire est la génération de glucose, donc c’est une système doublement gagnant.
39
Dans le cycle glucose-alanine, le groupement amine forme quoi?
Le groupement aminé forme de l’ammoniac ou de l’aspartate utilisé dans le cycle de l’urée
40
Que se passe-t-il en cas de jeûne extrême avec le cycle glucose-alanine?
En cas de jeûne extrême, le glucose formé par cette voie dans le foie est aussi utilisé par les autres tissus périphériques ce qui arrête le cycle.
Dans ces conditions, le groupement aminé et le pyruvate proviennent tous les 2 de la dégradation des protéines musculaires permettant ainsi la formation de glucose pour d’autres tissus (rappel: les muscles ne font pas de gluconéogenèse).
Le glucose ne retourne pas au muscle mais reste dans la circulation sanguine pour maintenir la glycémie.
41
Vrai ou faux? La transamination est une désamination en soi.
Faux. La transamination n’est PAS une désamination en soi.
42
Quand est-ce que s’effectue la désamination? Par quoi est-elle catalysée? Qu’est-ce que cette réaction nécessite?
La désamination s’effectue dans un deuxième temps via une réaction catalysée par la glutamate déshydrogénase (GDH) où le glutamate subit une désamination oxydative avec formation d’ammoniac.
Cette réaction nécessite du NAD+ ou du NADP+ (une des rares enzymes qui peut utiliser l’un ou l’autre) comme agent oxydant et régénère l’a-cétoglutarate qui pourra être utilisé dans d’autres réactions de transamination.
43
Dans quels organes est-ce que la glutamate déshydrogénase est présente?
Majoritairement dans le foie et à un moindre niveau dans les reins.
44
Comment la glutamate déshydrogénase est régulée de façon allostérique?
La glutamate déshydrogénase est régulée de façon allostérique :
• INHIBÉE par : GTP et NADH, cela signifie que lorsque les besoins énergétiques sont satisfaits, la dégradation des acides aminés n’est pas nécessaire.
• ACTIVÉE par : ADP, leucine (on ne sait pas pourquoi la leucine l’active) et NAD+, lorsqu’on a besoin d’énergie
45
Il existe 3 mécanismes pour éliminer l’azote en excès qui résulte de la dégradation des acides aminés. Quels sont-ils?
1. Ammoniac–poissons(ammoniotéliques).
2. Urée : plupart des vertébrés terrestres (uréotéliques).
3. Acide urique : oiseaux et reptiles terrestres (uricotéliques).
46
Où est synthétisée l’urée? Par quelles enzymes? Où s’en va-t-elle après?
L’urée est synthétisée EXCLUSIVEMENT dans le foie par les enzymes du cycle de l’urée.
L’urée passe ensuite dans le sang pour être concentrée dans les reins et excretée dans l’urine.
47
Le cycle de l’urée comprend combien de réactions?
Le cycle de l’urée comprend 5 réactions: 2 mitochondriales et 3 cytosoliques.
48
Quelle est la réaction globale du cycle de l’urée?
Voir diapo 29.
49
Les 2 atomes d’azotés présents dans le cycle de l’urée proviennent de où? Et l’atome de carbone?
Les 2 atomes d’azote proviennent de l’aspartate et de l’ammoniac alors que l’atome de carbone provient du bicarbonate.
50
D’où proviennent les 2 groupements aminés de l’urée?
Un des groupement aminés de l’urée (vert) provient du NH3 produit par la réaction de la GDH. L’autre groupement aminé (rouge) est fourni par l’aspartate suite à une transamination.
51
Quelle est la première réaction du cycle de l’urée? Par quoi est-elle catalysée? Qu’est-ce qu’elle nécessite? Quelle est la thermodynamique?
C’est l’acquisition du 1er atome d’azote de l’urée.
Condensation et activation de NH3 et HCO3- catalysée par la carbamyl phosphate synthase (CPS) ➛ carbamyl phosphate.
Nécessite l’hydrolyse de 2 ATP.
Réaction pratiquement irréversible.
Réaction à vitesse limitante du cycle de l’urée ➛ régulation
52
Quelle est la deuxième étape du cycle de l’urée? Par quelle enzyme?
L’ornithine transcarbamylase transfère le groupement carbamyle du carbamyl phosphate sur l’ornithine donnant la citrulline ➛ 2 acides aminés non standards car ne se retrouvent pas dans les protéines.
Puisque la prochaine réaction se déroule dans le cytosol, la citrulline devra sortir de la mitochondrie via un transporteur antiport.
53
Quelle est l’étape limitante du cycle de l’urée?
La première.
54
Quelle est la troisième réaction du cycle de l’urée? Par quelle enzyme? Qu’est-ce que cela nécessite?
Entrée du second azote de l’urée.
L’argininosuccinate synthétase condense le groupement uréido de la citrulline avec le groupement aminé d’un aspartate ce qui donne l’argininosuccinate.
Nécessite 1 ATP.
Avec l’argininosuccinate, tous les constituants de la molécule d’urée sont réunis.
55
Qui suis je? Avec moi, tous les constituants de la molécule durée sont réunis.
L’arginosuccinate.
56
Quelle est la quatrième réaction du cycle de l’urée? Par quelles enzymes?
L’argininosuccinase va scinder la molécule d’argininosuccinate en arginine et fumarate. L’arginine est le précurseur immédiat de l’urée.
Le fumarate sera transformé par la fumarase en malate et par la malate déshydrogénase en oxaloacétate (Krebs). L’oxaloacétate sera utilisé pour la gluconéogenèse.
57
Quel est le précurseur immédiat de l’urée?
L’arginine est le précurseur immédiat de l’urée.
58
Quelle est la cinquième étape du cycle de l’urée?
L’arginase hydrolyse l’arginine en urée et ornithine.
L’ornithine rentre dans les mitochondries (même transporteur antiport que pour la citrulline) et le cycle peut recommencer.
59
Le cycle de l’urée transforme quoi en quoi? Au dépend de quoi?
Cycle de l’urée transforme 2 groupements aminés (un de NH3 et l’autre de l’aspartate) et 1 atome de carbone fourni par le bicarbonate en produit d’excrétion relativement non toxique, l’urée.
Cela se fait au dépend de l’hydrolyse de 4 liaisons riches en énergie :
3ATP➛2ADP+2Pi+1AMP+1PPi
1PPi➛2Pi
60
La régulation du cycle de l’urée se fait où? Comment?
La régulation du cycle de l’urée se fait essentiellement au niveau de la carbamyl phosphate synthase I (CPS-I) qui est activée allostériquement par le N-acétylglutamate.
La vitesse de production de l’urée par le foie est donc fonction de la [N- acétylglutamate] : la synthèse accrue d’urée est nécessaire lorsque dégradation des acides aminés augmente. L’augmentation de la vitesse de dégradation est signalée par une augmentation de la [glutamate] suite aux réactions de transamination :
- Provoque l’augmentation de la synthèse de N-acétylglutamate.
- Active la CPS-I.
- Stimule le cycle de l’urée.
61
Qu’est-ce que le N-acétylglutamate?
N-acétylglutamate est un métabolite synthétisé à partir de glutamate et d’acétyl- CoA par la N-acétylglutamate synthase.
62
Qu’est-ce que le catabolisme des acides aminés? Combien d’énergie cela représente?
Il transforme les acides aminés en intermédiaires du cycle de l’acide citrique et/ou en leur précurseurs de sorte qu’ils puissent être métabolisés en CO2 et H2O ou utilisés dans la gluconéogenèse. Il transforme aussi en intermédiaires de Krebs pour mener à leur oxydation complète.
Cela représente ~15% de l’énergie métabolique produite par les animaux.
63
Les acides aminés sont dégradés en quels intermédiaires? Quels sont les 2 groupes?
Les acides aminés sont dégradés en l’un des 7 intermédiaires suivants : pyruvate, α-cétoglutarate, succinyl-CoA, fumarate, oxaloacétate, acétyl-CoA et acétoacétate (corps cétonique).
On peut donc répartir les acides aminés en 2 groupes selon leur catabolisme :
1. glucoformateurs (vert): forment a-cétoglutarate, succinyl-CoA, fumarate, oxaloacétate et qui sont des précurseurs du glucose.
2. cétogènes (rouge): forment acétyl-CoA ou acétoacétate et qui seront transformés en acides gras ou corps cétoniques.
Ceux qui forment du pyruvate sont glucoformateurs OU cétogènes
Certains acides aminés sont cétogènes ET glucoformateurs (Phe, Tyr).
64
Quels sont les acides aminés qui forment du pyruvate?
Alanine, cystéine, glycine, sérine, thréonine et tryptophan.
65
Quels sont les 5 acides aminés qui sont transformés en pyruvate? Quel est le 6eme qu’on pourrait rajouter et pourquoi?
Alanine, cystéine, glycine, sérine, thréonine.
On pourrait rajouter le tryptophane à ce groupe car un de ses produits de dégradation est l’alanine.
66
Comment la cystéine peut être transformée en pyruvate?
La cystéine peut être transformée en pyruvate par des voies différentes dans lesquelles le groupement sulfhydryle est libéré sous forme de H2S, SO32- ou SCN-.
67
Comment l’alanine peut être transformée en pyruvate?
Via transamination par l’alanine aminotransférase.
68
Comment la serine peut être transformée en pyruvate?
Via déshydratation par la sérine déshydratase.
69
Comment la glycine est transformée en pyruvate?
Via le complexe de clivage de la glycine qui fonctionne un peu comme complexe pyruvate déshydrogénase et comprend 4 protéines :
i. Décarboxylase
ii. Transporteur d’aminométhyle à lipoamide
iii. Aminométhyletransférase
iv. Dihydrolipoyl déshydrogénase à FAD, NAD+- dépendante.
Passe par la dégradation de la serine.
70
Quels sont les acides aminés qui forment l’oxaloacétate?
L’asparagine et l’aspartate.
71
Comment l’asparagine est transformée en oxaloacétate? Comment l’aspartate est transformé en oxaloacétate?
L’asparagine est d’abord hydrolysée en aspartate par la L-asparaginase.
L’aspartate est transformée en oxaloacétate par transamination.
72
Qu’est-ce que la L-asparaginase? À quoi sert elle cliniquement?
La L-asparaginase est un agent chimiothérapeutique efficace pour le traitement de certains cancers, dont la leucémie lymphoblastique. Ces cellules cancéreuses doivent acquérir leur asparagine par le sang et n’ont que très peu d’asparagine synthétase.
73
Quels sont les acides aminés qui forment l’α-cétoglutarate?
Arginine, glutamate, glutamine, histidine, proline
74
Comment le glutamate est transformé en α-cétoglutarate?
Via la glutamate déshydrogénase (NAD(P)+-dépendante).
75
Comment la glutamine est transformée en α-cétoglutarate?
Elle est transformée en glutamate via la glutaminase. Le glutamate est ensuite transformé via la glutamate déshydrogénase (NAD(P)+-dépendante) en α-cétoglutarate.
76
Comment l‘arginine est transformée en α-cétoglutarate?
L’arginine est transformée en ornithine via l’arginase et libération d’urée (enzyme du cycle de l’urée).
L’ornithine est transformée en glutamate-5-semialdéhyde par l’ornithine-d-aminotransférase.
Le glutamate-5-semialdéhyde est ensuite transformé en glutamate par la glutamate 5-semialdéhyde déshydrogénase puis en a-cétoglutarate par la glutamate déshydrogénase.
77
Comment la proline est transformée en α-cétoglutarate?
Elle est transformée en pyrroline-5-carboxylate par la proline oxydase.
La pyrroline-5-carboxylate est transformée spontanément en un autre intermédiaire, le glutamate-5-semialdéhyde, pour ensuite être transformée en glutamate puis a-cétoglutarate.
78
Quels sont les acides aminés qui forment le succinyl-CoA?
Ce sont les acides aminés non-polaires.
La méthionine, l’isoleucine et la valine.
79
Qu’est-ce que la dégradation de la méthionine implique?
Dégradation de la méthionine implique la synthèse de SAM, S-adénosylméthionine (un important donneur de groupement méthyle dans la cellule), et de cystéine.
80
Quelles sont les étapes 1 à 10 de la dégradation de la méthionine en succinyl-CoA?
1. Méthionine est transformée en SAM par la méthionine adénosyltransférase ce qui nécessite une molécule d’ATP (ATP ➛ PPi + Pi).
2. SAM est ensuite déméthylé par une méthyltransférase pour former le S-adénosylhomocystéine.
3. Cet intermédiaire est hydrolysé en adénosine et homocystéine par l’adénosylhomocystéinase.
4. Homocystéine peut être méthylée pour reformer de la méthionine.
5. Homocystéine est condensée avec la sérine par la cystathionine b-synthase pour former la cystathionine.
6. Cystathionine est hydrolysée en cystéine et a-cétobutyrate par la cystathionine g-lyase.
7. L’a-cétobutyrate est transformé en propionyl- CoA par l’acide a-cétonique déshydrogénase.
8. 9.10. Le propionyl-CoA forme du succinyl-CoA sous l’action successive de la propionyl-CoA carboxylase, méthylmalonyl-CoA racémase, méthylmalonyl-CoA mutase (tel que vu dans la dégradation des acides gras à nombre impair de carbones).
81
Qu’est-ce que la phénylalanine et la tyrosine forment?
Le fumarate et l’acétoacétate.
82
Comment la phénylalanine et la tyrosine sont transformés en fumarate et en acétoacétate?
La phénylalanine est hydroxylée en tyrosine.
Une même voie assure la suite de la dégradation de ces 2 acides aminés.
L’acétoacétate donnera 2 acétyl-CoA (cétogène).
Le fumarate est glucoformateur.
83
Comment la phénylalanine hydroxylase est régulée?
La phénylalanine hydroxylase (PAH) amorce la détoxification de hautes [phénylalanine] ainsi que la synthèse des catécholamines (à venir).
PAH est activée allostériquement par son substrat phénylalanine.
PAH est également activée par phosphorylation par PKA.
PAH est inhibée par le second substrat tetrahydrobioptérine.
84
Quelle est la voie qui assure la dégradation de la tyrosine/phénylalanine en fumarate et acétoacétate?
Voir diapo 58.
85
La dégradation des acides aminés commence par quoi? Par quoi cela s’effectue?
La dégradation des acides aminés commence tout le temps par le retrait de l'azote. Cela s'effectue généralement par les transaminases qui transfèrent le groupement amine de l'acide aminé à dégrader sur un a-cétoglutarate pour former un glutamate. Et c'est ensuite le glutamate qui est désaminé (par la GDH).
86
Quels sont les acides aminés qui sont désaminés directement?
En plus du glutamate, il y a quelques autres acides aminés qui sont désaminés directement. C'est le cas de la sérine (diapo 44).
87
La dégradation d'autres acides aminés s'effectue aussi dans le cadre de processus plus globaux. Donnez un exemple.
La dégradation de l'arginine qui s'effectue généralement dans le contexte du cycle de l'urée (c'est pour cela qu'à la diapo 51 on voit que la dégradation de l'arginine commence avec le relâchement d'urée).
88
Qu’est-ce qu’il se passe toujours avant d’arriver à la dégradation du squelette carboné d’un acide aminé?
Donc ce qu'il faut retenir c'est qu'avant d'arriver à la dégradation du squelette carboné d'un acide aminé, il faut que le groupement amine soit retiré et que bien qu'il ne s'agisse pas toujours de la première réaction, il y a pratiquement toujours une réaction de transamination d'impliquée (diapos 44, 49, 51, 58).
89
Certains acides aminés, en plus de leur rôle principal comme élément de construction des protéines, sont des précurseurs indispensables pour de nombreuses molécules biologiques importantes. Quelles sont-elles?
* Nucléotides
* Coenzymes nucléotidiques
* Hème
* Hormones et neurotransmetteurs = amines biologiquement actives
* Glutathion
90
Nommez quelques dérivés des acides aminés. Qu’est-ce que leur biosynthèse implique?
* Adrénaline qui stimule adénylate musculaire qui stimule glycogénolyse
* Noradrénaline qui est impliquée dans l’attention, émotions, sommeil, apprentissage
* Dopamine dont la carence cause le Parkinson
* Sérotonine qui stimule la contraction des muscles lisses
* Acide g-aminobutyrique (GABA) qui est un neurotransmitteur inhibiteur
* Histamine qui est impliquée dans réponses allergiques et dans contrôle sécrétion d’acide par l’estomac
Leur biosynthèse implique la décarboxylation de l’acide aminé précurseur correspondant.
91
Comment le GABA est-il formé? De quoi l’enzyme est-elle dépendante?
Le glutamate est transformé en GABA par la glutamate décarboxylase (PLP dépendante).
92
Comment l’histamine est-elle formée?
L’histidine est transformée en histamine par l’histidine décarboxylase (PLP dépendante).
93
Comment la sérotonine est formée?
La synthèse de la sérotonine à partir du tryptophane débute par une réaction d’hydroxylation par la tryptophane hydroxylase suivie de la décarboxylation par la décarboxlase des acides aminés aromatiques.
94
La sérotonine sert de précurseur pour quoi?
La mélatonine.
95
Comment les catécholamines sont formées?
La transformation de la tyrosine en dopamine, noradrénaline et adrénaline se fait en 4 étapes :
1. Tyrosine est hydroxylée en L-DOPA par la tyrosine hydroxylase.
2. L-DOPA est décarboxylé en dopamine.
3. Seconde hydroxylation forme la noradrénaline.
4. Méthylation du groupement amine de la noradrénaline par SAM donne l’adrénaline.
96
Comment une cellule peut-elle synthétiser une seule catécholamine spécifique? Donnez des exemples.
En fonction des enzymes qu’elle exprime.
Ainsi dans les médullo-surrénales, l’adrénaline est le produit principal. Dans certaines régions du cerveau, la noradréaline est plus abondante. Dans la substantia nigra (substance noire), la voie s’arrête à la synthèse de la dopamine.
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Par quoi est causée la maladie de Parkinson? Pourquoi on traite avec L-DOPA et non la dopamine?
La maladie de Parkinson est causée par la dégénérescence des neurones de la substance noire.
On traite avec L-DOPA parce qu’il peut traverser la barrière hémato-encéphalique tandis que la dopamine ne peut pas.
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Quelles sont les caractéristiques des acides aminés essentiels et non-essentiels?
De nombreux acides aminés sont uniquement synthétisés par des plantes et des microorganismes. Les mammifères doivent donc trouver ces acides aminés dans l’alimentation. Ce sont les acides aminés essentiels
Les autres acides aminés peuvent être synthétisés. Ce sont les acides aminés non essentiels.
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Pourquoi les humains ne peuvent-ils pas synthétiser tous les acides aminés alors que des organismes moins évolués le peuvent?
La réponse est qu’au fil du temps évolutif, l'alimentation humaine a fourni des quantités suffisantes de ces acides aminés classés maintenant comme «essentiels».
Ainsi, la perte des voies métaboliques pour la synthèse des acides aminés essentiels n’a pas nuit à l'aptitude ou la forme (fitness) de l’espèce humaine.
La synthèse de ces acides aminés essentiels est donc devenue superflue et aucune pression évolutive n’a été imposée aux êtres humains pour conserver les gènes codant pour les enzymes de ces voies.
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Y a-t-il des différences significatives entre la synthèse des acides aminés que l’homme peut synthétiser (les acides aminés « non essentiels ») et ceux qu'il ne peut pas? Qu’est-ce que cela explique?
Oui.
1. Acides aminés non essentiels nécessitent moins d’étapes de synthèse que les acides aminés essentiels. Sauf la tyrosine (plus d’étapes mais peut être synthétisée).
2. Acides aminés non essentiels ont tendance à être plus abondamment représentés dans les protéines que les acides aminés essentiels.
3. Ainsi, la perte évolutive n'est pas aléatoire; les voies de biosynthèse perdues étaient celles pour les acides aminés nécessitant le plus de réactions.
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Quel est le principe de la biosynthèse des acides aminés?
La biosynthèse des acides aminés est d’avoir le squelette carboné de l’acide a- cétonique correspondant, “l’intermédiaire”, et de lui ajouter un groupement aminé (réaction de transamination) en utilisant le glutamate.
102
Tous les acides aminés non essentiels, sauf la tyrosine, sont synthétisés par des voies simples à partir de 4 intermédiaires classiques. Quels sont-ils?
```
Tous les acides aminés non essentiels, sauf la tyrosine, sont synthétisés par des voies simples à partir de 4 intermédiaires classiques :
• Pyruvate
• Oxaloacétate
• a-cétoglutarate
• 3-phosphoglycérate
```
La tyrosine, classée comme non essentielle, est synthétisée par l’hydroxylation en 1 étape de l’acide aminé essentiel phénylalanine.
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Comment le pyruvate est transformé en alanine?
Par une réaction de transamination classique, tel que vu dans le cycle du glucose-alanine.
104
Comment l’oxaloacétate est transformé en aspartate?
Par une réaction de transamination classique.
105
Comment l’oxaloacétate est transformé en asparagine?
Suite à la réaction de transamination, l’aspartate est transformé en asparagine par une réaction d’amidation catalysée par l’asparagine synthétase.
Le second groupement amine est fourni par la glutamine qui elle générera du glutamate.
Cette réaction nécessite l’hydrolyse d’un ATP en AMP + PPi.
106
Comment l’α-cétoglutarate est transformé en glutamate?
Par une réaction de transamination classique.
107
Comment l’α-cétoglutarate est transformé en glutamine? Quel est l’intermédiaire formé?
Suite à la réaction de transamination, le glutamate est transformé en glutamine par une réaction d’amidation catalysée par la glutamine synthétase.
Cette réaction hydrolyse une molécule d’ATP en ADP et le Pi est transféré sur l’intermédiaire g-glutamylphosphate.
Par la suite, le Pi est remplacé par un second groupement amine qui provient de l’ion ammonium (NH4+).
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Comment le 3-phosphoglycérate est transformé en sérine?
La sérine est formée à partir du 3-phosphoglycérate, un intermédiaire de la glycolyse, via un processus impliquant 3 réactions:
1. Le groupement 2-OH du 3-phosphoglycérate est transformé en cétone par la 3-phosphoglycérate déshydrogénase pour donner le 3-phosphohydroxypyruvate (acide cétonique phosphorylé analogue de la sérine).
2. Le 3-phosphohydroxypyruvate est transaminé en phosphosérine.
3. La phosphosérine est hydrolysée en sérine par la phosphosérine phosphatase.
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Comment le 3-phosphoglycérate est transformé en glycine?
La sérine peut ensuite être transformée en glycine par la sérine hydroxyméthyl transférase.
