Métabolisme des azotes Flashcards
Alright, comment on fixe l’azote?
Fixer l’azote: N2 => NH3.
Utilise 16 ATP!
- Requiert condition anaérobique stricte
- Enzyme: nitrogénase
> Le besoin d’énergie est pour transporter les e- entre les 2 sous-unité de l’enzyme
> Source d’électron: Ferroxodine
> Centre Fe-S et Fe-Mo comme transporteur des électrons
Les 2 types de bactéries qui fixent l’azote
- Bactéries anaérobique du sol
- Bactéries aérobique (rhizobium) en symbiose avec les racines des légumineuses
> produisent plus de NH3 que la plante en a eu besoin (enrichit le sol)
Fixation industrielle de l’azote
- on utilise des grosse température
- Conséquence: algue qui bouffent toute l’oxygène
LES ÉTAPES DU CYCLE DE L’AZOTE
1) Fixation de l’azote en ammoniac les rend disponible pour les êtres vivants
2) Nitrification (rx d’oxydation fait par bactéries) convertit ammoniac en nitrite(NO2) et nitrates (NO3)
3) Dénitrification est le processus inverse où nitrates et nitrites sont réduit en azote
4) Assimilation: processus pour les plantes d’obtenir l’azote.
>Réduisent NO2 et NO3 par nitrite/nitrate réductase en ammoniac. L’incorporation de l’ammoniac => attachement d’un N à un atome de C (organification)
5) Ammonification : Production d’ammonium à partir de matière organique en décomposition faire par les bactéries et champignons
YO la réduction des nitrates et des nitrites
Nitrate est la plus importante d’azote pour les plantes.
NO3 =(nitrate réductase)=> NO2 =(nitrite réductase)=> NH3 +H20
NADPH comme agent réducteur et le molybdène est un cofacteur essentiel.
Jase moi de l’organification de l’azote
- C’est la rx qui attache l’azote aux atomes de carbones
- Fucking imporant pour l’organification: la formation de glutamate et glutamine
- Formation d’asparaginine et carbomyl phosphate aussi un peu important
Les 5 étapes de l’organification de l’ammoniac
- Glutamine synthétase (ts les organismes)
- Glutamate synthase (procaryote et plante)
- Glutamate déshydrogénase (ts les organismes)
4 Asparagine synthétase (voie secondaire) - Carbamoyl-phosphate synthétase (ts les organismes)
Jase moi plus de la glutamine synthétase (GS)
Glutamate + NH3 =(glutamine synthétase)=> Glutamine
- Utilise un ATP
- Glufosinate inhibe cette rx
- Chez mammifère, sert à la neutralisation des ions NH3 toxiques
Hum la glutamate synthase?
Glutamine + a-cétoglutarate + NADPH + H =(glutamate synthase) => 2 glutamate + NADP
Synthétase = utilise ATP Synthase = utilise pas ATP
On fait cette rx pour pouvoir avoir d’autre glutamate a associé avec NH3 pour l’éliminer par la glutamine synthétase
Contrôle de la glutamine synthétase
- Rétro-inhibition: Régulation par les dérivés de la glutamine/glutamate. Est cumulative selon nbr d’inhibiteur (présence des 9 régulateurs allostérique est requise pour inhibition complète)
- Modification covalente par adénylation:
Va adenyler le glutamine synthétase pour l’inactive si trop de glutamine. Va déadényler si peu de glutamine. - Contrôle génétique de l’expression de l’enzyme
Ok pis la glutamate déshydrogénase a fait quoi?
a-cétoglutarate + NH3 <=(glutamate déshydrogénase)=>glutamate
- Plantes/bactéries vers la droite (synthèse)
- Animaux vers la gauche (formation d’ammoniac pour élimination et récupération de l’énergie contenue ds chaine carbonée)
- NADH/NADPH agit comme agent réducteur
- Rx réversible, dépende de conc. des rx et produits
Glutamate déshydrogénase vs glutamine synthétase-glutamate synthase
Agissent pas simultanément.
Km pour ammoniac est bcp plus faible, donc GS est préféré
Glutamate déshydrohénase seulement quand ammoniac trés conc.
Qu’est-ce que la balance azotée?
La différence entre l’apport (protéine) en produit azoté et les pertes
Négative (plus de perte que d’apport) durant le jeune, vieillissement et maladie
Nulle chez adulte normal
Positive durant croissance.
Il n’y pas de stockage d’azote dans le corps
Marasme et kwashiorkor
kwashiorkor: Sevrage prématuré & diète pauvre en protéine. Du au lait maternel
Marasme: Bas taux de calorie et carence à plusieurs nutriment
Comment se fait le transfert des groupements aminé d’un produit à l’autre?
Par les rx de transamination => synthésiser AA à partir de acides a-cétonique. Même rx utiliser pour obtenir acides a-cétonique et avoir énergie.
Exemple d’une rx de transaminase
Glutamate + pyruvate <=(GPT)=> a-cétoglutarate + Alanine
Chaque AA à un a-cétoacide correspondant:
Glutamatate (AA) devient a-cétoglutarate
Alanine (AA) devient pyruvate
Le nom des enzymes dépend de la paire AA/cétoacide utilisé:
GPT = glutamate pyruvate transaminase
Rx de transaminase à connaitre
Pyruvate/alanine, oaa/aspartate, cétoglutarate/glutamate
Et que proline, lysine et thréonine sont métabolisé par déshydrogénase.
Donc seulement 17 AA sont métabolisés par transamination
Cétoacide + glutamate <=> AA + a-cétoglutarate
ok comment genre on fait la Biosynthèse des AA
AA sont synthétisé par des intermédiaires de la glycolyse, du cycle de Krebs et de la voie des pentoses
Groupement amino provient du glutamate et de la glutamine
Les humains ne font que 10 des AA, ils sont appelé comme non essentiel.
Les AA essentiels:
Histidine, isoleucine, leucine, lysine, thréonine, tryptophane, valine
Les 3 particulier:
Arginine est synthétisé à un taux insuffisant chez mammifère donc il faut en faire plus.
Méthionine est requise pour synthèse de cystéine donc considéré comme essentiel
Phénylalanine est requise pour synthèse de tyrosine.
Rx de biosynthèse de l’asparagine
Aspartate =(asparagine synthétase)=> asparagine
Utilise ATP
Transforme glutamine en glutamate
Irréversible
Rx de biosynthése de la sérine puis de la glycine et cystéine
3-Phosphoglycérate => 3-phosphohydroxypyruvate=> 3phosphosérine => sérine
- 3 PG est un intermédiaire de la glycolyse
Sérine <=> glycine
- Cofacteur: Le méthylène THF ou méthenyl THF ou formyl THF
> c’est un transporteur d’unité à 1C
- Cystéine c’est semblable
Rx de la biosynthèse de la proline
L- Glutamate =(glutamyl kinase)=> Glutamate-5P =(Glutamate semialdehyde dehydrogénase)=> Glutamate semialdehyde => proline-5-carboxylate =(pyrroline-5-carboxylate réducatase)=> L-Proline
C’est des rx REDOX utilisant NADPH comme source d’électron et de l’ATP
Rx de biosynthèse de la tyrosine
Phénylalanine =(phénylalanine hydroxylase)=> tyrosine
Bon les molécules importantes pour synthétisé les AA essentiel
Surtout par l’aspartate qui est un précurseur important.
Rôle clé des vitamines comme la pyridoxal-phosphate, l’acide folique + ses dérivés et la vitamine B12
Les 2 voies de synthèse des nucléotides
- *De novo**: À partir de précurseur simple ; AA, unités monocarbonés et sucres
- *Récupération**: par les base azotés récupéré des nt dégradés
Dans les 2 voie, le pentose-phosphate est très important
Qu’est-ce que le Phosphoribosyl-1-pyrophosphate?
C’Est le précurseur des nt dans les 2 voies.
Ribose =(PRPP synthétase)=> Phosphoribosyl-1-pyrophosphate
Est inhibé par les purines et les pyrimidines
Énergie requise pour biosynthèse de nt et leur produit dérivés
Novo: purines (11 étapes et 6 ATP) & pyrimidine (6 étapes et 2 ATP)
Récupération: Rien (préférées par la cellule)
La voie novo de purines crées de l’inosine monophosphate(IMP) et la pyrimidine crée de l’uridine monophosphate (UMP)
L’IMP?
L’AMP et le GMP dérive de l’IMP!
La synthèse de l’IMP se fait par assemblage de la base purique sur une molécule de ribose-5’-phosphatse activé (5-phosphoribosyl pyrophosphate) en utilisant la glutamine, la glycine, l’aspartate, le bicarbonate et des groupements formyles
Synthése de l’UMP
D’abord, on synthétise la base azotée et puis elle est liée au ribose 5’ phosphate activé
Pendant la synthèse de pyrimidines, la base azotée uridine est fabriquée à partir de 2 acides aminés (Glutamine et aspartate) et bicarbonate. Ensuite elle est conjuguée à PRPP pour former l’UMP. L’UMP forme le UTP qui est le perécurseur de CTP par amidation dépendant de la Gln.
Différence entre synthèse novo de Purine vs pyrimidine
Purine:
- 6 ATP
- Se fait sur le PRPP
- Dans le cytosol avec le complexe purinosome
- Requiert FTH et HCO3-
Pyrimidine:
- 2 ATP
- Base avant et après puis conjugation au PRPP
- Ds le cytosol puis dans la mitochondrie pour transfert d’électrons
- Requiert HCO3-
Voie de récupération des purines
90% de la synthèse de nt
Adenine =(adenine phosphoribosyl-transferase)=> AMP
Hypotanxine =(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transférase)=> IMP
Guanine =(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transférase)=> GMP
- Défience en HGPRT: syndrome neurologique de Lesch-Nyhan
Comment on obtient ADN?
Acide ribonucléotide =(Ribonucléotide réductase)=> désoxyribonucléotide
Agent réducteur: NADPH
3classe de ribonucléotide réductase: les mammifères on la classe 1 qui utilises ions Fe3+ et radical tyrosine
Synthèse de la thymidine
désoxyribose UMP =(thymidylate synthase)=> dTMP
Source d’unité à un carbone: méthylène THF, converti en DHF par thymidylate synthase
Pour ravoir du THF:
THF=(DHDFR)=> DHF
- Méthotrexate est inhibiteur compétitif de la DHDFR
Yo traitement du cancer durant la biosynthèse des nt!
En gros en inhibant de le DHFR affecte tout les THF qui servent à synthètiser l’ADN, donc empeche les cellules cancéreuses de se reproduire
Catabolisme de la purine et pyrimidine
Purine =(Xanthine oxidase)=> acide urique
Pyrimidine => bêta alanine
La goutte?
L’acide urique s’accumule dans les articulations
Allopurinol: inhibiteur de la Xantine oxydase
Ok les 2 voies écoulant de la catabolisme des AA
1) Élimination de l’azote: renversement des voies de synthèses. Seul quelques micro-organisme récupère l’énergie dans ammoniac
2) Métabolisme des cétoacides: récupération de l’énergie, gluconéogénèse et cétogénèse
Élimination des produits azotés par les bactéries et organismes supérieurs (3 WAYS)
Bactéries: Cataboliser ammoniac en N2(bactéries dénitrifiantes, en nitrite/nitrate + production de l’Énergie
Organisme supérieurs:
Ammoniac gros problème de toxicité
- Chez animaux aquatiques: en hydroxyde d’ammonium/ammoniac par les branchies
- Chez animeaux uréotélique: en urée
- Chez organismes uricotéliques (oiseaux, reptiles, insectes): en acide urique
Principe général de l’élimination des produis azotés chez les uréotéliques
- AA réutilisé à 80%
> si excès: Élimination de NH2 en urée et récupération chaine carbonnée pour de l’énergir - Ammoniac produit ds le foie est éliminé ds urines; celle produite ds le foie éliminé via cycle de l’urée
- Ammoniac produit par autre tissus va être transporté au fois en forme de glutamine (tissu non musculaire) ou alanine (tissu musculaire)
- urée réutilisé ds l’hibernation
Ok explique le transfert au foie de l’ammoniac formé ds les tissus
- Ds tissus non musculaire: ammoniac sous forme de glutamine (par glutamine synthase, 1ere ligne de défense). Ds les hépatocytes (c. du foie) vont convertir la glutamine en glutamate et ammoniac pour l’éliminer en urée
- Ds tissus musculaires: l’ammoniac est d’abord concentré sur le glutamate puis transféré à l’alanine pour transport au foie. Au foie, le regroupement NH2 est retransféré au glutamate et au cycle de l’urée. Le pyruvate est recyclé sous forme de glucose et retourné au muscle.
LE cycle de l’urée, truc à savoir
- la source des atomes d’azote pour l’urée: Carbamoyl phosphate et l’aspartate vont se lier pour créer l’arginine
- 4 ATP requis pour faire une molécule d’urée (2 par Azote)
- Quatre réactions dans le foie
- Élimination de deux N par tour (1e via NH3 des réactions catalysées par GLS et GDH, 2e aspartate par transamination à partir du glutamate)
- Association avec le cycle de l’acide citrique via le fumarate (directe), l’oxaloacétate et l’alpha-cétoglutarate (indirecte via aspartate)
- Rôle-clé de la carbamoyl-phosphate synthétase (CPS)
Le N-acétyl glutamate qu’est-ce qu’il veut lui?
C’est un activateur allostérique de la carbamoyl-phosphate synthétase (cycle de l’urée)
Produit à partir du glutamate et de l’acétyl-CoA pa le NAG synthase (activé par glutamate et arginine; indicateur de bcp d’AA)
On parle de toxicité, mais quel genre de neurotoxicité est associé à l’ammoniaque?
- augmente pH sanguin
- Stimulation du récepteur NMDA
- L’ammoniaque traverse directement la barrière hémato-encéphalique au niveau du cerveau pour y être converti en glutamate via la glutamate déshydrogénase, entraînant une perte dans le cerveau d’alpha-cétoglutarate. Cette perte en alpha-cétoglutarate a pour effet d’entraîner une chute d’oxaloacétate et ultimement de stopper le cycle du citrate. On va convertir le glutamate en glutamine, mais bad cuz on gruge les réserves du cerveau en glutamate (précurseur de GABA)
Que fait l’accumulation de glutamine au cerveau?
Bcp de glutamine => hausse volume des c. gliales=> oedème cérébral
Les 3 sortes d’AA selon leur catabolisme
1) Glucogénique: produisent pyruvate ou intermédiare de Krebs -> peuvent produire glucose par néoglucogénèse
2) Cétogénique: produisent corps cétonique
3) Amphibolique: à la fois glucogénique et cétogénique
