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.
Décrivez la formation de l’AMP et indiquez dans quelle situation métabolique sa concentration augmente.
La concentration en AMP augmente lorsque les besoins en ATP augmentent (lorsque la concentration en ATP diminue).
L’utilisation de l’ATP engendre une augmentation de la concentration en ADP, ce qui favorise la génération d’ATP (pour subvenir aux besoins immédiats de la cellule) et d’AMP par la réaction décrite ci-dessous :
ADP + ADP → ATP + AMP
voir figure 2-6 diapo 69
Pourquoi l’inhibition de la glycolyse par un excès d’ATP ne se fait-elle pas au niveau de l’hexokinase, la première enzyme de cette voie métabolique?
Afin de permettre au foie et au muscle de faire leur réserve de glycogène.
la réaction catalysée par l’hexokinase est nécessaire au stockage du glucose sous forme de glycogène.
Quel est l’effet d’une augmentation des rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP sur l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA et sur le cycle de Krebs?
L’augmentation du rapport de la concentration de ces métabolites inhibent l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA et le cycle de krebs.
les réactions où le NAD+ est un substrat sont défavorisées par l’augmentation du rapport NADH/NAD+, ce rapport est le plus important parmis ceux qui régulent l’activité du cycle de krebs.
voir shcéma 2-4 diapo 73
Les rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP influencent l’activité de la glycolyse et du cycle de Krebs. Quel en est l’avantage pour la cellule et pour l’organisme?
rôle de la glycolyse et du cycle de krebs = fournir de l’énergie sous forme d’ATP
si la quantité d’ATP est suffisante, il n’est pas nécessaire que ces voies soient très actives
Dans les cellules qui se retrouvent dans des conditions normales, s’il y a une concentration suffisante d’ATP, il y a aussi une concentration suffisante de NADH. Donc le message ATP et le message NADH sont équivalents.
Que se passe-t-il dans le muscle squelettique lorsque la glycémie est élevée et que les rapports ATP/ADP et NADH/NAD+ sont aussi élevés?
le glucose est dirigé vers le glycogène car la glycolyse, la réaction catalysée par la pyruvate déshydrogénase et le cycle de Krebs sont diminués.
Quel est l’effet d’une augmentation du rapport ATP/ADP sur l’activité de l’ATP synthase et la respiration mitochondriale?
a) diminue l’activité de l’ATP synthase car l’ADP intramitochondrial devient limitant;
b) protons s’accumulent à l’extérieur de la membrane
c) diminue l’activité de la chaîne respiratoire car le gradient de protons devient trop élevé et ralentit le transport des protons par les complexes II, III et IV de la chaîne
Quel est le facteur intracellulaire principalement responsable de l’effet de l’augmentation du rapport ATP/ADP sur l’activité de l’ATP synthase et la respirestion mitochondriale et quel est son rôle dans ce processus?
L’ADP
Sans ADP, il n’y a pas de substrat pour l’ATP synthase.
les protons s’accumulent à l’extérieur de la membrane mitochondriale et bloquent la chaîne respiratoire
Distinguer le contrôle de l’activité métabolique de l’oxydation du glucose dans la cellule cardiaque anoxique vs à la cellule cardiaque bien oxygénée.
dans le cas d’angine et surtout lors de l’infarctus du myocarde, le glucose de même que l’oxygène n’atteignent peu ou pas le myocarde –> ischémie
apport en oxygène = facteur limitant la contraction cardiaque.
donc, en l’absence d’apport sanguin de glucose, le glucose-6-phosphate est formé à partir du glycogène myocardique
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la chaîne respiratoire au niveau du myocarde?
diminution de son activité suivie d’arrêt.
L’O2, accepteur final des électrons provenant de la chaîne, n’est plus disponible
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de l’ATP synthase au niveau du myocarde?
diminution de son activité suivie d’arrêt
pcq les électrons ne sont plus échangés dans la chaîne –> complexes responsables du transport des protons hors de la mitochondrie = inactifs.
disparition du gradient de protons nécessaire à son activité –> protons n’ont plus tendance à entrer dans la mitochondrie.
Donc, ils n’empruntent plus la voie de l’ATP synthase: il n’y a plus de formation d’ATP par ce mécanisme.
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur la [NADH mitochondrial] au niveau du myocarde?
augmentation/accumulation de NADH car n’est plus oxydé en NAD+ par la chaîne respiratoire.
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité du cycle de krebs au niveau du myocarde?
diminution de son activité suivie d’arrêt
manque de NAD+ et de FAD
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’oxydation du pyruvate dans la mitochondrie au niveau du myocarde?
diminution de son activité suivie d’arrêt
le NAD+ n’est plus disponible.
Bien que les rapports ATP/ADP et acétyl-CoA/CoA-SH soient très bas et que ceci devrait stimuler la réaction, le rapport NADH/NAD+ est énorme.
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur la [d’ATP] dans le cytosol au niveau du myocarde?
diminution car l’ATP synthase ne fonctionne plus
La cellule va tenter de compenser par une augmentation de la glycolyse
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la PFK au niveau du myocarde?
augmentation
car le rapport ATP/ADP (et ATP/AMP) diminuer dans le cytosol
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’activité de la glycolyse au niveau du myocarde?
augmentation pour un certain temsp car augmentation de l’activité de la PFK
cette voie métabolique devient la seule source d’ATP pour la cellule
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’efficacité catalytique des molécules de LDH au niveau du myocarde?
inchangée, la LDH n’est pas controlée
voir schéma 2-6
quelle est (sont) la (les) conséquence(s) de l’hypoxie ou de l’anoxie sur l’acitivité des molécules de LDH au niveau du myocarde?
augmentée, augmentation du substrat (pyruvate) dans le cytosol
Si l’activité de la LDH est modifié dans un tissu en situation d’hypoxie ou d’anoxie, identifiez si elle devient supérieure ou inférieure à celle d’un tissu bien oxygéné.
Ce changement dans l’activité de cette enzyme est dû à quoi?
supérieur
augmentation du substrat (pyruvate) disponible (dans le cytosol)
En anaérobie, le pyruvate est transformé en lactate. Quelles seraient les conséquences si le myocarde ne pouvait pas réaliser cette transformation?
il n’y a plus de NAD+ dans le cytosol
la glycolyse s’arrête
il n’y a plus d’ATP, la cellule meurt
donc le lactate “retarde” la mort de la cellule
Quel est l’effet de l’ischémie sur la concentration en protons des cellules myocardiques et quelle en est la conséquence sur la cellule?
les protons s’accumulent dans la cellule, donc le pH diminue
cause: accumulation de lactate et de pyruvate
conséquences: diminution de l’activité de la PFK et diminution de l’activité de l’ATPase musuclaire (enzyme nécessaire à la contraction musculaire)
Pourquoi la LDH est-elle essentielle aux érythrocytes?
les érythrocytes n’ont pas de mitochondries donc ne possèdent pas de chaîne respiratoire ni d’ATP synthase.
la glycolyse est la seule source d’ATP
La LDH est donc essentiele pour le recyclage du NADH en NAD+.
Pourquoi la grande majorité des tissus en plus du coeur et des érythrocytes ont-ils aussi besoin de LDH?
Pour subvenir aux besoins immédiats en ATP de ces tissus lorsque la quantité d’oxygène qui leur arrive n’est pas suffisante.
Nommez les étapes composant l’oxydation complète du glucose.
- Glycolyse,
- Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA,
- Cycle de Krebs.
Au cours de laquelle des étapes composant l’oxydation du glocuse, la cellule retire-t-elle le plus d’énergie ?
Glycolyse : 10 ATP – 2 ATP = 8 ATP Oxydation du Pyruvate : 6 ATP
Cycle de Krebs : 24 ATP.
Expliquer la relation entre la chaîne respiratoire et la régénération d’ATP.
Le 2,4-dinitrophénol est un découpleur, c’est-à-dire qu’il abolit la régénération d’ATP tout en permettant aux oxydations de la chaîne respiratoire de se poursuivre.
Quels processus métaboliques mitochondriaux sont normalement couplés ?
La chaîne respiratoire et la régénération de l’ATP par l’ATP synthase (phosphorylation oxydative).
ATP synthase et chaîne respiratoire sont dépendante du fonctionnement de l’autre.
Comment agit un découpleur?
permet aux protons du cytosol de pénétrer dans la mitochondrie sans emprunter la voie de l’ATP synthase. Il sert de navette à protons
L’effet est de dissocier la chaîne respiratoire de la régénération de l’ATP (via l’ATP synthase). La chaîne respiratoire est extrêmement active alors que l’ATP synthase ne fonctionne plus, c’est ce que l’on entend par « découplage».
Dans le myocarde bien oxygéné, quels sont les effets du 2,4- dinitrophénol sur la consommation d’O2?
augmentation, les pompes à protons n’ont plus à lutter contre le gradient électrochimiques, les protons reviennent facilement à l’intérieur de la mitochondrie
Dans le myocarde bien oxygéné, quels sont les effets du 2,4- dinitrophénol sur la production d’ATP par l’ATP synthase
diminution, les protons qui devraient emprunter la voie de l’ATP synthase, sont transportés par le dinitrophénol.
Dans le myocarde bien oxygéné, quels sont les effets du 2,4- dinitrophénol sur l’oxydation du NADH et du FADH2?
augmentation, les pompes à protons n’ont plus à lutter contre le gradient électrochimique.
Dans le myocarde bien oxygéné, quels sont les effets du 2,4- dinitrophénol sur l’activité du cycle de Krebs?
augmentation, les rapport ATP/ADP et NADH/NAD+ sont diminués
le NAD+ est facilement disponible aux oxydoréductases du cyle et manque d’ATP donc le cycle de Krebs va augmenter.
Dans le myocarde bien oxygéné, quels sont les effets du 2,4- dinitrophénol sur l’activité de la glycolyse?
elle s’accélère
Un des effets secondaires indésirables de l’oxydation du glucose était une forte élévation de la température corporelle. expliquez.
due à augmentation des voies cataboliques et de la chaine respiratoire.
Le rôle glycolyse et cycle de Krebs =d’extraire l’énergie des métabolites du glucose, entre autres sous forme d’électrons.
rôle de la chaîne respiratoire = convertir l’énergie de la réaction entre les électrons et l’O2 sous forme d’un gradient de protons mais, conversion pas totalement efficace (environ 70% l’efficacité l’oxydation du glucose en ATP)
Pas toute l’énergie des électrons qui est convertie en gradient de protons et pas toute énergie du gradient convertie en ATP.
Le reste de l’énergie est convertie en chaleur.
Dans un organisme normal, quel mécanisme est principalement responsable de générer la chaleur corporelle ?
déperdition d’énergie par la chaîne respiratoire.
Sur quel complexe de la chaîne respiratoire de la chaîne respiratoire le cyanure agit-il?
Et quelles en sont les conséquences sur :
la consommation d’O2?
la production d’ATP par l’ATP synthase?
l’oxydation du NADH et du FADH2?
l’activité du cycle de Krebs?
sur le complexe IV
diminution de la consommation d’O2
diminution de la production d’ATP par l,ATP synthase
diminution de l’oxydation du NADH et du FADH2 car la chaîne respiratoire est bloquée.
diminution de l’activité du cycle de Krebs car le NAS+ et le FAD ne sont plus disponibles.
Les conséquences biochimiques d’une inhibition de l’activité des complexes I, II ou III, de la translocase de l’ATP/ADP ou encore de l’ATP synthase seraient-elles différentes de celles engendrées par l’inhibition du complexe IV?
Non. Car l’activité de la chaîne de transport des électrons est couplée à celle de l’ATP synthase qui elle est contrôlée par la disponibilité de l’ADP intramitochondrial.
quelque soit le niveau de bloquage, c’est la totalité de la chaîne qui est bloquée (cas particulier du blocage du complexe II)
l’inhibtion de l’ATP synthase bloque la chaîne respiratoire qui lui est couplée.
Nommer les impacts boichimiques d’une inhibition d’un des complexe, de la translocase ou de L’ATP synthase sur la chaîne respiratoire.
- transport des électrons dans la chaîne: ↓
- utilisation de l’oxygène: ↓
- synthèse intramitochondriale d’ATP: ↓
- synthèse cytosolique d’ATP: ↑
- activité de la glycolyse: ↑
- production de lactate : ↑
- activité de Krebs et de l’oxydation du pyruvate en acétyl-CoA: ↓
Décrire l’acidose lactique congénitale type Saguenay-Lac-Saint-Jean.
grave maladie métabolique et neurologique de cause génétique mitochondirlae
cause: Diminution de l’activité de la cytochrome c oxydase (complexe IV)
crise d’acidose lactique très dangereuse
-incapacité d ela chaîne respiratoire à répondre à une demande d’énergie accrue
-activité de la glycolyse augmente et accumulation de lactate
Identifiez les marqueurs biologiques de l’infarctus du myocarde (I.M.).
Sous-unité I (ou T) de la troponine cardiaque.
Pourquoi y a-t-il une augmentation de la torponine cardiaque lors de l’I.M.?
ces marqueurs se retrouvent en concentration relativement important dans le myocarde
cela signifie donc qu’il y a eu lésion du myocarde
À quel moment après l’infarctus peut-on noter une augmentation significative de al troponine cardiaque? ?
déjà 3h après l’infarctus, l’augmentation est significative
voir figure 2-1
Pourquoi la troponine cardiaque est-elle le marqueur par excellence de l’IM par rapport à la CK?
les sous-unités T et I de la troponine du myocarde sont différentes de celles du muscle et donc spécifiques du myocarde
En ce qui concerne la CK, elle est présente autant dans le muscle squelettique que dans le myocarde et ne possède donc pas de spécificité cardiaque
l’isoenzyme MB de la CK (CKMB) qui se trouve en plus grande proportion dans le myocarde que dans le muscle strié a été utilisé comme marqueur avant que la troponine cardiaque soit disponible.
À quoi sert le glucose sanguin dans l’organisme ?
Il est utilisé par les tissus comme carburant
Quels sont les tissus qui peuvent utiliser le glucose ?
Tous les tissus peuvent utiliser le glucose à divers degrés.
Quels sont les tissus qui dépendent essentiellement du glucose pour leur fonctionnement ?
Le cerveau et les érythrocytes
Le cerveau est capable d’oxyder les acides gras mais à trop faible échelle pour produire suffisamment d’énergie.
Les érythrocytes n’ont pas de mitochondries, donc, ils ne peuvent oxyder les acides gras.
La pénétration du glucose dans les tissus fait appel à des transporteurs spécifiques. L’activité de ces transporteurs est-elle régulée ?
Les transporteurs présents dans la plupart des tissus ne sont pas sous contrôle hormonal.
Pour les muscles et le tissu adipeux, les transporteurs spécifiques du glucose sont dépendants de la présence de l’insuline. Pour ces 2 tissus, l’entrée du glucose est donc dépendante de la présence d’insuline.
De quel organe provient le glucose sanguin en période post-prandiale et à jeun ?
- En période post-prandiale :
Après hydrolyse intestinale des aliments contenant des groupements glucosyles (amidon, lactose, saccharose, etc), le glucose est transporté par la veine porte jusqu’au foie. L’excès de glucose qui n’a pu être retenu par le foie passe dans la circulation générale (par les veines hépatiques). - À jeun :
Le glucose est produit par le foie lui-même à partir de ses réserves de glycogène et, lors du jeûne prolongé, à partir des précurseurs de la néoglucogenèse hépatique.
Plusieurs tissus sont capables de synthétiser du glycogène. Parmi ceux-ci, quels sont ceux qui en possèdent des réserves importantes ? La structure du glycogène diffère t-elle selon les tissus ?
les muscles et le foie
La structure du glycogène hépatique et du glycogène musculaire est identique.
Polymère constitué d’unités glucosyles reliées par des liaisons osidiques alpha-(1 → 4) et quelques liaisons osidiques alpha-(1 → 6).
Du glycogène hépatique et du glycogène musculaire, quel est celui qui participe au maintien de la glycémie ?
Seul le glycogène hépatique participe au maintien de la glycémie.
Les muscles utilisent leur glycogène comme réserves de carburant d’urgence pour eux-mêmes ; ils ne possèdent pas le matériel enzymatique nécessaire pour exporter le glucose dans le sang.
Décrivez la glycogénolyse hépatique en :
a- indiquant les principaux substrats de cette voie métabolique,
glycogène et Pi
Décrivez la glycogénolyse hépatique en :
b- indiquant le rôle des enzymes impliquées,
du glycogène au glucose 1-Pi:
-glycogène phosphorylase: liaison alpha-(1 → 4)
enzyme de régulation
du glucose 1-Pi au glucose:
isomérisation
glucose-6-Phosphatase
l’enzyme débranchant liaison alpha-(1 → 6) libère directement du glucose
En quoi la glycogénolyse musculaire est-elle différente de la glycogénolyse hépatique?
Le glucose-6-phosphate (et le peu de glucose libre) sont rapidement dirigés vers la glycolyse pour produire de l’ATP. De plus, le muscle ne possède pas de glucose-6-phosphatase et le glucose-6-phosphate ne peut pas sortir de la cellule musculaire.
La glycogénolyse musculaire est mise en jeu lors de l’effort intense, pour fournir l’énergie requise. La glycolyse est alors extrêmement active dans la cellule.
Quel organe est le siège principal de la néoglucogenèse ?
Le foie
les reins en cas de jeune prolongé (quelques semaines)
À partir de quels composés le glucose est-il formé par cette voie ?
alanine
acides aminés glucoformateurs et mixtes
lactate
glycérol
expliquez ce qu’est un précurseur.
Un précurseur est une substance dont un ou plusieurs carbones (* et quelques fois d’autres atomes comme l’azote mais non l’hydrogène ou l’oxygène) servent à la synthèse d’un autre composé.
Il en existe des réserves dans l’organisme.
Les tissus utilisateurs de précurseurs et qui ne possèdent pas eux-mêmes de réserves les reçoivent par le sang.
Les réserves ou les “arrivages” représentent des quantités importantes, contrairement aux intermédiaires (métabolites) des voies métaboliques.
Comment le cycle de Krebs intervient-il dans la néoglucogenèse?
Plusieurs intermédiaires de la néoglucogenèse sont également des intermédiaires du Cycle de Krebs (oxaloacétate).
Plusieurs réactions enzymatiques sont communes entre les 2 voies( schéma 2-12).
De fait, le cycle de Krebs est un carrefour de plusieurs voies métaboliques certaines cataboliques, d’autres anaboliques.
voies cataboliques:
- glycolyse
- B-oxydation
- dégradation d’acides aminés essentiels et non essentiels
voies anaboliques:
- lipogenèse
- néoglucogenèse
- synthèse d’acides aminés non essentiels
La néoglucogenèse n’est pas exactement la glycolyse ‘à l’envers’. Quelles sont les réactions et enzymes spécifiques de la néoglucogenèse ?
Dans la glycolyse, il y a trois réactions irréversibles catalysées par des enzymes spécifiques de la glycolyse. Dans la néoglucogenèse, il y en a quatre.
Chaque voie métabolique comporte des réactions physiologiquement irréversibles (ces réactions pourraient être renversées mais dans des conditions qui ne sont pas compatibles avec celles retrouvées dans les cellules humaines). Ceci permet de “ pousser “ les métabolites dans un sens particulier. Ce sont ces réactions irréversibles et seulement ces réactions qui sont contrôlées dans la voie.
voir tableau diapo 164
La néoglucogenèse est énergivore. D’où provient cette énergie ? Quelles sont les conséquences de cette production d’énergie au niveau de l’hépatocyte ?
L’énergie provient des acides gras (ß-oxydation). Il s’agit d’une voie mitochondriale qui catabolise les acides gras en acétyl-CoA et libère du NADH et du FADH2 dont l’oxydation dans la chaîne respiratoire régénère de l’ATP.
L’augmentation d’acétyl-CoA et d’ATP dans la mitochondrie favorise que le pyruvate se dirige vers la néoglucogenèse plutôt que vers le cycle de Krebs
En effet, l’acétyl- CoA
- inhibe la pyruvate déshydrogénase
- et stimule la pyruvate carboxylase
l’ATP inhibe la citrate synthase
Par quels signaux l’organisme favorise la néoglucogenèse ou la glycolyse ?
Notion de rapport insuline/glucagon (I/G) : La sécrétion d’insuline et de glucagon par le pancréas est régulée par la glycémie.
- à jeun, glycémie est basse
- post-prandiale, glycémie s’élève
Dans le foie le rapport I/G agit sur la glycolyse et la néoglucogenèse via les enzymes clé de la glycolyse et de la néoglucogenèse.
- Si le rapport I/G est élevé, la glycolyse est favorisée et la néoglucogenèse réduite.
- À l’inverse, un rapport I/G bas réduit la glycolyse et stimule la néoglucogenèse.
La ß-oxydation qui accompagne la néoglucogenèse produit de l’ATP, ce qui inhibe la PFK.
Décrivez la glycogénogenèse hépatique en :
a- indiquant les substances qui entrent dans la synthèse du glycogène ainsi que
les principaux métabolites de cette voie,
- Substrats: Glucose Résidu de glycogène ATP et UTP - Intermédiaires (métabolites) principaux: Glucose-6-phosphate Glucose-1-phosphate UDP-glucose Glycogène plus allongé (liaisons alpha-(1 → 4)) et ramifié (liaisons alpha-(1 → 6)) - Produits finaux: Glycogène allongé et ramifié UDP, ADP et PPi
Décrivez la glycogénogenèse hépatique en :
b- nommant l’enzyme de régulation, le type de régulation ainsi que les changements hormonaux responsables de l’augmentation de l’activité de cette enzyme
glycogène synthase
modification covalente
augmentation du rapport insuiline/glucagon
Par quel mécanisme le glucagon agit-il à la fois sur la synthèse et la dégradation du glycogène ?
Rapport I/G élevé : Glycogénogenèse activée, glycogénolyse inhibée Rapport I/G bas: Glycogénogenèse inhibée, glycogénolyse activée
pour le métbaolisme du glycogène, l’élément majeur du rapport I/G est le glucagon
Son mécanisme d’action est dans ce cas, la modification covalente.
- en présence de glucagon, la glycogène phosphorylase et la glycogène synthase deviennent phosphorylées. La glycogène synthase phosphorylée est inactive et la glycogène phosphorylase phosphorylée est active.
En quoi la glycogénogenèse hépatique et la glycogénogenèse musculaire diffèrent-elles ?
Dans le muscle et le foie, les réactions enzymatiques, substrats et produits de la glycogénogenèse sont identiques.
Les différences se situent au niveau des mécanismes de régulation.
En effet, le glycogène musculaire n’est pas utilisé pour le maintien de la glycémie comme le glycogène hépatique : il ne sert qu’aux besoins propres du muscle.
Le muscle reconstitue ses réserves de glycogène quand il est au repos et quand les conditions métaboliques de l’organisme sont favorables.
Quelle hormone est nécessaire à l’entrée du glucose dans les muscles et le tissu adipeux ?
L’insuline
Énumérer les conditions physiologiques nécessaires pour que s’enclenche la glycogénogenèse musculaire.
Le muscle doit être au repos
Le rapport I/G doit être élevé,
- l’effet du rapport I/G au muscle est dû à l’insuline et non au glucagon comme c’est le cas au foie car Le muscle n’a pas de récepteur à glucagon.
-L’effet principal de l’insuline au muscle est d’augmenter l’entrée du glucose dans la cellule. Elle augmente aussi l’activité de la glycogène synthase musculaire.
Au sujet d’un muscle squelettique au repos ou soumis à un effort léger:
a. Quel carburant est utilisé préférentiellement par le muscle lorsqu’il est au repos ou lorsqu’il est soumis à un effort léger ?
les acides gras
Au sujet d’un muscle squelettique au repos ou soumis à un effort léger:
b. Nommez la voie métabolique utilisée par le muscle pour générer de l’énergie et de nombreuses molécules d’acétyl-CoA à partir de ce carburant.
ß-oxydation.
–> dégradation des acides gras produit bcp d’énergie
Au sujet d’un muscle squelettique au repos ou soumis à un effort léger:
c. Pourquoi la glycolyse est-elle si peu active dans ces conditions ?
La glycolyse est bloquée au niveau de la PFK car le rapport ATP/AMP est élevé :
- la ß-oxydation produit de l’ATP
- ATP est peu consommé puisque l’activité musculaire est faible ou nulle.
Au sujet d’un muscle squelettique soumis à un effort intense
a. Comment l’ATP est-il généré dans cette condition ?
Tous les moyens possibles sont utilisés pour regénérer de l’ATP
Au sujet d’un muscle squelettique soumis à un effort intense
b. Quel est le principal carburant et quels sont les deux principaux facteurs qui déclenchent l’utilisation de ce carburant?
glycogène
Stimulation nerveuse et adrénaline
- Les myocytes ont des récepteurs à l’adrénaline dont l’activation déclenche par l’intermédiaire de l’AMPc une cascade de réactions de phosphorylation semblable à celle du glucagon dans le foie.
Au sujet d’un muscle squelettique soumis à un effort intense
c. Quels sont les facteurs qui expliquent une augmentation très importante de l’activité de la glycolyse ?
activation de la PFK par diminution du rapport ATP/AMP
différence avec le foie : absence de glucose-6-phosphatase, ctrl par effecteurs allostériques.
Un effort intense ne peut être maintenu normalement que pour environ 20 secondes. Cette limite est due à quoi?
à la baisse du PH dans les cellules due à l’accumulation de lactate
glycolyse très active –> accumulation dans le cytosol de de pyruvate (peuvent pas toutes pénétrer dans la mitochondrie et y être transformées en acétyl-coA et suivre le cycle de Krebs)
et accumulation de NADH (peut pas être recyclé assez rapidement par la chaîne de transport des électrons dans la mitochondrie).
Pourtant, la chaîne respiratoire fonctionne et vasodilatation et augmentation de la fréquence cardiaque –> l’apport O2 est accru.
Pour que la glycolyse puisse continuer dans le cytosol, il est nécessaire de recycler le NADH en NAD+ ; c’est ce que permet la réduction du pyruvate en lactate catalysée par la LDH.
Comparer le métabolisme énergétique musculaire selon le degré d’effort musculaire et selon la présence ou non d’oxygène.
voir diapo 195
