métabolisme des glucides Flashcards
Que désigne l’abréviation ATP?
Adénosine triphosphate
Quelle est la fonction de l’ATP dans l’organisme et plus spécifiquement dans la contraction du muscle cardiaque
elle est la forme d’énergie la plus utilisé par les cellules de l’organisme
Fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire.
Qu’advient-il de l’ATP au cours de son utilisation dans le muscle? Décrire l’équation chimique responsable de cette transformation.
Une de ses liaison riche en énergie est hydrolysée pour fournir de l’énergie.
ATP + H2O –> ADP + Pi
AMP_P_P + H20 –> AMP_P + Pi
- _ = liaisons riches en énergie
sa rupture dégage bcp d’énergie libre qui peut être utilisée pour accomplir une tâche spécifique si les enzymes/structures appropriées sont présentes.
donc l’ATP peut êre considérée comme AMP_P_P
Tout dépendant de l’enzyme qui utilise l’énergie de l’ATP, la 1ère ou la 2e liaison riche en E est hydrolysée.
La contraction d’un muscle demande une énorme quantité d’ATP. D’où provient cet ATP?
Aliments: très peu d’ATP –> dégradé immédiatement dans aliment ou dans l’intestin
L’ATP se retrouve seulement à l’intérieur des cellules, elle ne peut traverser la membrane plasmique des cellules.
chaque cellule fabrique son ATP et celle-ci n’est pas stockée, ce qui veut dire qu’il n’y a pas de réserve d’ATP.
L’ATP est donc fabriqué à partir de la dégradation et de l’oxydation de carburants. Ce sont donc les carburants qui sont stockés dans certaines cellules spécialisées et ensuite exportés par le sang jusqu’à une autre cellule pour être convertis en ATP.
Nommez les mécanismes responsables de la synthèse d’ATP dans les cellules musculaires.
1) synthèse à partir de la créatine phosphate (possède groupement Pi à haut potentiel E)
regénération par phosphorylation de l’ADP + créatine phosphate –> ATP
2) synthèse à partir de 2 molécules d’ADP
ADP + ADP –> ATP + AMP
(AMP_P) (ADP_P)
3) synthèse à partir du catabolisme des carburants
- lors d’une rx de la voie elle-même (phosphorylation a/n du substrat)
- par phosphorylation oxydative (dans la mitochondrie à partir des métabolites de la glycolyse et du cycle de krebs réagissant avec l’O2)
Que signifie une réaction de phosphorylation?
l’addition à une substance d’un groupement phosphate provenant d’une molécule contenant une liaison à haut potentiel énergétique. Dans les cas qui nous intéressent la molécule à phosphoryler est l’ADP et le produit est donc l’ATP.
Décrire “phosphorylation au niveau du substrat” décrite comme un des mécanismes responsables de la synthèse d’ATP.
Ces substrats sont des métabolites énergétiques qu’on ne peut mettre en réserve mais dont l’énergie peut être facilement transférée à l’ADP pour former de l’ATP. Ces métabolites sont formés par les voies métaboliques utilisées pour le catabolisme de carburants comme:
le glucose ou le glycogène (glycolyse et cycle de Krebs) les acides gras (cycle de Krebs)
Décrivez les 2 fonctions de la créatine kinase dans la cellule musculaire.
1) Production d’ATP (utilisation des réserves de créatine_phosphate)
la CK catalyse une rx physiologiquement réversible. Quand les réserves en ATP du muscle sont épuisé, une des rx pour les reconstituer est la reformation de la liaison riche en énergie de l’ATP consommé lors de la contraction musculaire en utilisant celle de la créatine_phosphate, la CK pour catalyse cette rx.
2) mise en réserve de groupement Pi à haut potentiel énergétique. (bâtir les réserves de créatine_phosphate)
L’ATP est mis en réserve dans la cellule sous forme de créatine_phosphate. Donc si la [ATP] est trop élevée dans la cellule, il y a formation de créatine_Pi.
Créatine_P + ADP créatine + ATP (ADP_P)
Nommez par ordre d’importance les principaux carburants que le muscles cardiaque peut retrouver dans le sang
- les acides gras
- le glucose
- le lactate
- des acides aminés mais de façon moins importante.
L’oxydation du lactate n’est réalisable d’une façon importante et utile que dans le cœur et le foie. Les muscles squelettiques n’utilisent que très peu cette source d’énergie
D’où proviennent les carburants du muscle cardiaque?
ils proviennent essentiellement des aliments, source de glucides, de lipides et de protéines.
exemple:
- lait (contient TG qui fournissent les acides gras et lactose qui est digéré en glucose et en galactose)
- sucre (saccharose qui une fois digéré fournit du glucose et du fructose)
- pain (amidon digéré en glucose)
Le lactate, quant à lui, ne provient que de sources endogènes. Il ne se retrouve pas dans l’alimentation en quantité importante. Il est produit constamment par les globules rouges à partir du glucose ou, occasionnellement, par les muscles soumis à un effort intense. Il est alors formé à partir du glycogène musculaire.
Les quelques acides aminés qui pourraient être utilisés comme carburants proviennent de la protéolyse des protéines. La majorité sont captés par le foie et les muscles squelettiques pour synthétiser des protéines et d’autres dérivés azotés, ou bien servir de source d’énergie. Il en reste très peu pour le coeur qui se satisfait volontiers des acides gras.
Distinguez un carburant d’une molécule comme l’ATP.
Un carburant est une substance relativement complexe, dont la dégradation permet de régénérer de l’ATP
- lors d’une réaction de la voie catabolique : libère de l’énergie qui peut être utilisée pour régénérer de l’ATP à partir d’ADP
- en libérant des électrons (oxydation) dont l’énergie servira à la phosphorylation oxydative.
- les carburants sont souvent véhiculés d’un tissu à un autre par voie sanguine.
Nommez les 3 voies métaboliques chargées de la dégradation du glucose dans le myocarde normal.
- Glycolyse
- Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
cette réaction qui n’a pas de nom précis n’est pas, à proprement parler, une voie métabolique. - Cycle de krebs
voir schéma 2.2
Pour l’étape de la voie métabolique de la glycolyse nommez ses principaux substrats et produits générés.
glucose (6C); 2 pyruvates (3C), production d’ATP et formation de NAD:H
voir figure 2.2
Pour l’étape de la voie métabolique d’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA nommez ses principaux substrats et produits générés.
2 pyruvate; 2 acétyl-CoA, CO2, formation de NADH
voir figure 2.2
Pour l’étape de la voie métabolique du cycle de Krebs nommez ses principaux substrats et produits générés.
acétyl-CoA; CO2, formation de NADH et FADH2, production de GTP (l’équivalent de l’ATP)
voir figure 2.2
Où se produit la glycolyse dans la cellule?
dans le cytosol
où se produisent la majorité des autres voies métaboliques?
dans la mitochondrie.
Nommez 2 réactions de la glycolyse où il y a consommation d’ATP et une réaction où il y a production d’ATP.
- hexokinase
glucose + ATP → glucose 6-P + ADP - Phosphofructokinase (PFK):
Fructose-6-P + ATP → Fructose 1,6-bisphosphate + ADP
(F-6-P) (F-1,6-bisP) - Pyruvate kinase :
Phosphoénolpyruvate (PEP) + ADP → Pyruvate + ATP
Expliquez pourquoi la glycolyse produit deux molécules de pyruvate à partir d’une molécule de glucose.
voir schéma 2-3
À partir du F-1,6-bisP, il ya formation de 2 molécules de triose: 1 dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et 1 glycéraldéhyde-3- phosphate (GAP).
Ces deux molécules de triose sont facilement interconvertibles. Lorsque la [GAP] baisse dans la cellule, il y a automatiquement rééquilibre et formation de GAP à partir de DHAP. Donc, toutes les molécules de F-1,6-bisP apparaissent finalement sous forme de 2 molécules de GAP qui se transforment en 2 pyruvates.
Au cours de la glycolyse, y a -t-il plus d’ATP généré ou d’ATP utilisé?
4 ATP formés
2 ATP utilisées
on ne tient pas compte des ATP ultérieurement formés à partir du NADH.
Pourquoi qualifie-t-on le glycolyse de voie catabolique?
Car, elle génère des composés simples (2 pyruvates) à partir d’un composé plus complexe (glucose) et elle produit de l’énergie (2 ATP net et 2 électrons énergétiques qui équivalent à 6 ATP.)
le nom des voies cataboliques se terminent par “lyse”
Comment peut-on définir une voie anabolique?
Elle génère habituellement des composés complexes à partir de composés simples et elle consomme de l’énergie sous forme de liaisons riches en énergie (ATP) et/ou d’électrons riches en énergie (NADH).
le nom des voies anaboliques se termine par “genèse”
Nommez la coenzyme qui participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse.
Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+/NADH).
Quelle est la fonction de la coenzyme NAD+/NADH?
elle transporte des électrons vers la chaîne respiratoire de la mitochondrie.
À partir de quelle vitamine la coenzyme NAD+/NADH est-elle générée?
à partir de la niacine (B3)
Décrivez la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire en indiquant où et comment elle a lieu dans la cellule.
dans la mitochondrie
Pyruvate + NAD+ + CoA-SH → Acétyl~CoA + NADH + H+ + CO2
osydoréduction, décarboxylation et formation liaison riche en énergie.
voir figure 2-4 diapo 37
Nommez les enzymes et coenzymes nécessaires et les vitamines dont elles dérivent dans la transformation du pyruvate en acétyl-CoA.
enzyme: pyruvate déshydrogénase( PDH)
coenzymes:
- NAD+/NADH –> Niacine(*vitamine B3)
- CoA-SH (coenzyme-A) –> Acide pantothénique (*vitamine B5)
- FAD (flavine adénine dinucléotide) –> Riboflavine (*vitamine B2)
- TPP (thiamine pyrophosphate) –> Thiamine (*vitamine B1)
- Acide lipoïque: n’est pas issu d’une vitamine
Dans quelle partir de la cellule s’effectue l’oxydation de l’acétyl-CoA?
Dans la matrice et sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie.
Nommez la voie métabolique responsable de l’oxydation complète de l’acétyl-CoA et identifiez ses principaux métabolites.
Il s’agit du cyle de krebs. On peut aussi utiliser les termes cycle de l’acide citrique ou cycle des acides tricarboxyliques.
principaux méabolites:
-acétyl-CoA, citrate, alpha-cétoglutarate, succinyl~CoA, fumarate , malate et oxaloacétate.
voir figure 2-4 diapo 42
Expliquez les 2 fonctions principales du cycle de krebs.
1) carrefour des métabolismes des glucides, des lipides et des acides aminés
2) voie catabolique avec génération de CO2 et d’intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2 et GTP)
Décrire les réactions chargées de la synthèse du citrate, du succinyl-CoA et de l’oxaloacétate.
Synthèse du citrate:
acétyl~CoA + oxaloacétate + H2O → citrate + CoA-SH
Enzyme : Citrate synthase.
Synthèse du succinyl~CoA:
alpha-cétoglutarate + NAD+ + CoA-SH → succinyl~CoA + CO2 + NADH
enzyme: l’ alpha-cétoglutarate déshydrogénase et FAD, lipoate, TPP
Synthèse d’oxaloacétate:
malate + NAD+ → oxaloacétate + NADH
(réversible)
enzyme: malate déshydrogénase
voir figure 2-4 diapo 42
Combien de molécules de CO2 sont formées dans la mitochondrie à partir d’une molécule de glucose dans un myocyte bien oxygéné?
6 CO2 / glucose
voir schéma 2-4 diapo 37 et 42
Décrire le fonctionnement de de la chaîne respiratoire.
libération d’E sous forme de chaleur.
L’oxydation complète du glucose en CO2 fait intervenir des réactions d’oxydoréduction. Au cours de ces réactions, les coenzymes passent de la forme
oxydée à la forme réduite. Comme la quantité de ces coenzymes est très limitée dans les cellules, les coenzymes réduites doivent être réoxydées pour que d’autres molécules de glucose puissent être oxydées (dégradées) à nouveau
voir schéma 2-5
Où s’effectue la réoxydation (recyclage) des coenzymes dans la cellule?
sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie.
la membrane ext est très perméable aux petites molécules.
Par quel terme désigne-t-on l’ensemble des structures et des processus biochimiques chargés des réoxydations des coenzymes dans la cellule?
la chaîne respiratoire
décrivez chacun des complexes qui composent la chaîne respiratoire.
les complexes I, II, III, IV
Chaque complexe est un ensemble de protéines, les unes structurales, les autres catalytiques, dont la mission est d’accomplir des réactions d’oxydoréductions et de transporter des électrons.
Décrire le mécanisme de la chaîne respiratoire en indiquant les sites d’entrée des électrons provenant du NADH et du FADH2.
voir figure diapo 52 et 2-5 diapo 53
le NADH utilise le complexe I comme agent oxydant
le FADH2 utilise le complexe II comme agent oxydant
voir schéma diapo 52.
Décrivez le cheminement des électrons jusqu’à l’oxygène.
Entrée par le NADH: transfert des électrons du NADH au coenzyme Q par l’intermédiaire du complexe I
Entrée par le FADH2: transfert des électrons du FADH2 au coenzyme Q par l’intermédiaire du complexe II
Étapes suivantes (communes aux voies NADH et du FADH2 ):
- transfert des électrons du coenzyme Q au cytochrome c par l’intermédiaire du complexe III
-transfert des électrons du cytochrome c l’O2 par intermédiaire du complexe IV; formation d’H2O par réaction avec les ions H+
Comment et sous quelle forme est convertie l’énergie provenant de la réoxydation du NADH et du FADH2 dans ce processus?
sous la forme d’un gradient électrochimique.
l’énergie produite lors du transport des électrons dans la chaîne respiratoire sert à transférer des protons de la matrice vers l’extérieur de la mitochondrie.
trois complexes capables de “pomper” les protons: I, III et IV
transfert de protons engendre un gradient électrochimique. Le PH est d’environ 7 à l’intérieur des mitochondrie et 6 à l’extérieur. la membrane interne est imperméable aux protons
Au niveau de la membrane mitochondriale, par quel complexe enzymatique est formé l’ATP? nommez les substrat.
par le complexe de l’ATP synthase
les substrats sont l’ADP et le Pi
D’où provient l’énergie requise pour former l’ATP dans la réaction de phosphorylation oxydative?
Voie du NADH: le passage des électrons traversant successivement les complexes les complexes I, III et IV libère une énergie permettant de transporter “pomper” des protons à traverse la membrane motiochondriale pour finalement former 3 ATP.
Voie du FADH2: Le passage des électrons traversant le complexe II ne libère pas suffisamment d’énergie pour pomper des protons. Le passage des électrons traversant successivement les complexes II, III et IV ne formeront finalement que 2ATP.
Sous quelle forme l’énergie requise à la formation d’ATP existe-t-elle?
L’énergie existe sous la forme d’un gradient de protons (gradient électrochimique) entre les deux faces de la membrane interne de la mitochondrie.
l’ATP synthase est la seule structure membranaire qui permet aux protons de revenir dans la mitochondrie. Le passage des protons à travers l’ATP synthase fournit l’énergie nécessaire pour regénérer l’ATP.
combien d’ATP sont générés lors de la réoxydation d’une molécule de NADH et de FADH2?
NADH: 3 ATP
FADH2: 2ATP
Quel moyen la cellule utilise-t-elle pour acheminer l’ATP où il est principalement utilisé?
L’ATP est principalement utilisé dans le cytosol, la translocase de l’ATP et de l’ADP est indispensable pour la sortie de l’ATP et l’entrée de l’ADP à travers la membrane interne.
voir figure2-5 diapo 58
Identifier les principaux facteurs qui contrôlent l’activité métabolique de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule.
L’activité des voies métaboliques chargées de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule varie en fonction de la variation des rapports ATP/ADP et
NADH/NAD+.
Au niveau de la glycolyse, quel est l’effet d’une variation du rapport ATP/ADP et quelle est l’enzyme dont l’activité est principalement contrôlée par cette variation?
plus le rapport ATP/ADP est élevé (plus d’ATP que d’ADP), moins la glycolyse est active.
enzyme: PFK
voir tableau diapo 65 et figure 2-6
Quelles substances (métabolites) sont directement responsables du contrôle de l’activité de l’enzyme PFK?
L’ATP et l’AMP agissent directement sur la PFK.
comme nomme-t-on l’effet de L’ATP et l’AMP sur l’enzyme PFK?
Contrôle allostérique.
L’ATP est un modulateur allostérique négatif. Il fait de la rétroinhibition. L’AMP est un modulateur allostérique positif. Il fait de la rétroactivation.
