MÉTABOLISME DES GLUCIDES Flashcards
Définir glucides
-Les glucides (ou hydrates de carbones) sont des molécules polyhydroxylées dérivées de cétones ou d’aldéhydes
Quelle est la formule chimique type des glucides?
(CH2O)n
Quelle est la formule du glucose?
C6H12O6
Les glucides peuvent contenir d’autres atomes, comme lesquels?
Azote et phosphore
Les glucides peuvent être liés de quelle façon à des protéines, lipides ou autres?
De façon covalente à des glycoprotéines ou glycolipides par exemple
Quelles sont les origines du glucose pour les végétaux et les animaux?
Pour les végétaux (et certaines bactéries)
-Peuvent synthétiser des glucides à partir de composés inorganiques (CO2 et H2O) par photosynthèse
Pour les animaux :
-Source alimentaire
-composés organiques les plus abondants dans la plupart des fruits, légumes et céréales
-Synthèse endogène à partir d’autres molécules organiques
Nommez les rôles des glucides
-Source d’énergie principale chez l’humain (2 à 4 kcal/g*)
-ADN
-Glycoprotéines
-Glycolipides
Comment est-ce que les glucides sont-ils classifiés?
-Les “OSES” sont des glucides simples, divisés en 2 groupes : Aldoses et Cétoses
-Classés selon le nombre de carbones dans la molécule
Trioses, tétroses, pentoses, hexoses, heptoses..
Comment peut-on différencier les aldhéhydes des cétones?
Si le groupe carbonyle est situé à l’une des extrémités de la chaîne carbonée, l’ose est un aldéhyde = aldose
Si au contraire le carbonyle est à une autre position = cétone = cétose
Décrivez les monosaccharides**
Les monosaccharides sont des molécules chirales qui possèdent un pouvoir rotatoire de la lumière*
-habileté à faire dévier le plan de la lumière polarisée qui traverse une solution de la molécule
-présence d’un carbone asymétrique ou chiral (carbone lié à 4 substituants différents)
Définir énantiomères
Sont des molécules possédant la même formule chimique, mais une structure différente (image miroire non superposable)
Quels sont les énantiomères pour les monosaccharides?
D-Glucose et L-Glucose
Chez la mammifères, on utilise qu’elle forme d’énantiomères pour les monosaccharides?
La forme D-glucose
Comment reconnaît-on la forme D-glucose?
Le premier OH en bas est à droite vs L-Glucose il est à gauche
Définir diastéréoisomères
Sont des molécules possédant la même formule chimique, mais une structure différente (pas une image miroir)
Définir épimères
Les monosaccharides qui varient en structure par la configuration sur un seul carbone chiral
Exemple : Le D-Glucose et le D-Manose sont des épimères en C2
L’épimérisation peut être facilitée par quoi?
Par des enzymes (épimérases) ou par le pH
Le glucose est une cétose ou un aldose? À combien de carbones?
Un aldose à 6 carbones, donc hexose
Comment se fait la conformation cyclique des monosaccharides?
Une réaction intramoléculaire entre un groupement hydroxyl (-OH) et le groupement carbonyl (C=O) des aldoses ou des cétones forme des cycles
Les cycles des monosaccharides peuvent être formés de 5 ou 6 atomes, nommez un cycle à 5 et un cycle à 6 atomes
5 - furanose
6 - pyranose
La cyclisation des monosaccharides entraîne la formation de quoi?
La cyclisation des monosaccharides entraîne la formation d’un autre carbone chiral (carbone anomérique)
-Anomères alpha et bêta
L’équilibre entre les formes varie en fonction de l’environnement, décrivez les formes à pH neutre vs pH basique
L’équilibre entre les formes varie en fonction de l’environnement
-à pH neutre, environ 99% cyclique (plus stable)
-à pH basique, environ 99% linéaire
***EST-CE QUE LE PH INFLUENCE LA STRUCTURE DES GLUCIDES : OUI
En solution aqueuse, quelle forme cyclique est-elle la plus stable?
Cycliques
Les cycles à _____ carbones peuvent adopter deux configurations, lesquelles?
Les cycles à 6 carbones
Chaise (plus stable) et bateau (peuvent passer de chaise à bateau sans déformer les liens chimiques)
Nommez la forme majeure du glucose***
Bêta-D-glucopyranose
Quelle est la différence entre le bêta-D-glucopyranose et le alpha-D-glucopyranose?
Alpha : OH vers le bas
Bêta : OH vers le haut
Définir les saccharides et nommez les types
Les monosaccharides peuvent se lier entre eux par une liaison glycosidique covalente
-cette liaison est hydrolysable par voie chimique (acide) ou enzymatiques
Disaccharides
Oligosaccharides
Polysaccharides
Définir disaccharides et nommez les 3 majeurs dans l’alimentation**
Sont composés de 2 monosaccharides liés par une liaison glycosidique
Saccharose
Lactose
Maltose
Le saccharose est composé de quoi?
D-glucose et D-fructose
-facilement digéré par la sucrase (alpha-glucosidase) dans l’intestin
Le lactose est composé de quoi?
Sucre de lait
-synthétisé par les glandes mammaires de mammifères
-environ 1/3 de la sucrosité de saccharose
Composé de D-glucose et de D-galactose
-facilement digérée par la lactase (bêta-glucosidase) dans l’intestin
Le maltose est composé de quoi?
Peu présent en tant que tel dans la diète
-provient surtout de la digestion de l’amidon
Composé de 2 molécules de D-glucose
-facilement digérée par des alpha-glucosidases dans l’intestin
Définir oligosaccharides
Sont composés de 3 à 19 monosccharides liés par des liaisons glycosidiques
Les oligosaccharides servent à quoi? Et donnez un exemple
Peu abondants dans la diète
-surtout produit par digestion des polysaccharides
-maltodextrines (syrop de maïs)
Ex : alpha-galactosides (raffinose, stachyose)
-présents dans lentilles et fèvres
-difficilement digéré (peu d’alpha-galactosidase)
-fermentation par microorganismes intestinaux (si on n’est pas capable de les digérer)
Définir les polysaccharides
Sont composés de > ou = à 20 monosaccharides liés par des liaisons glycosidiques
-structures linéaires ou ramifiées
-digestibles ou non
Nommez les polysaccharides majeurs dans l’alimentation
Polysaccharides majeurs dans l’alimentation
-amidon
-glycogène
-cellulose
Décrivez l’amidon
Un des polysaccharide les plus abondants chez les végétaux
-molécule de réserve énergétique
-polymère de D-glucose
Nommez les 2 polymères de l’amidon
L’amidon est composé de 2 types de polymères
-amylose (généralement 20-30%)
-amylopectine (généralement 70-80%)
Amylose
-polymère liniaire du D-glucose (liaison alpha 1 –> 4)
-600 à 1000 molécules de glucose
Amylopectine
-polymère ramifié du D-glucose avec de longues branches (liaisons alpha 1 –> 6) à toutes les 24-30 molécules de glucose
-10 000 à 100 000 molécules e glucose
Définir glycogène
Polysaccharide important chez les animaux
-molécules de réserve énergétique
-glycogénogénèse/glycogénolyse
-présent dans la plupart des tissus (plus abondant dans le foie et les muscles)
Polymère ramifié du D-glucose
-longues branches (liaisons alpha 1–>6) à toutes les 10-14 molécules de glucose
-2000 à 600 000 molécules de glucose
Définir cellulose
Polymère linéaire du D-glucose
-liaison bêta 1 –> 4
-200 à 14 000 molécules de glucose
Polysaccharide non digestible
-constituants de la paroi cellulaire des cellules végétales
-plusieurs molécules de cellulose forment ensemble des microfibrilles et des fibres
Nommez les sources de glucides
Sources de glucides
Alimentaire :
-amidon, cellulose, glycogène, saccharose, lactose, glucose
Endogène (glucose)
-néoglucogenèse
-glycogénolyse
Les glucides alimentaires apportent quel pourcentage de l’énergie dans la diète? Et nommez les 2 types
Apportent typiquement 45 à 65% de l’énergie dans la diète humaine
-250 g/jour (1 000 kcal), dont environ 50 g provient des sucres ajoutés
Glucides digestibles
-mono, di, oligo et polysaccharides
-hydrolysés par enzymes
Glucides non digestibles
-fibres
-pas d’enzyme pour l’hydrolyse
La digestion des polysaccharides débute où?
La digestion des polysaccharides débute dans la cavité buccale
-l’alpha-amylase salivaire
Rendu à l’estomac, l’amylase salivaire est inactivée par l’acidité gastrique
Décrivez la fonction de l’alpha-amylase
L’alpha-amylase (salivaire ou pancréatique) clive les liaisons alpha 1 –> 4
-oligosaccharides d’au moins 5 molécules de glucose
Les fragments produits sont différents selon la structure de la molécule d’origine
Les niveaux des amylsases salivaires et pancréatiques sont comment à la naissance?
Les niveaux des amylases salivaires et pancréatiques sont bas à la naissance
Augmentation graduelle
-niveaux “adultes” vers l’âge de 1 an
Pas de céréales pour les bébés avant 6 mois
La digestion des glucides est achevée par des enzymes membranaires (surface apicale des entérocytes)
Amidon, Saccharose, Lactose
- % des glucides alimentaires
- Produits d’hydrolyse (lumière intestinale)
- Produits d’hydrolyse (membrane intestinale)
Amidon
-60-70%,
-maltose, maltotriose et dextrines
-Glucose
Saccharose
-30%
-Aucun (va directement dans l’intestin)
-Glucose et fructose
Lactose
-0-10%
-Aucun
-Glucose et galactose
Décrire l’absorption des glucides
Les glucides sont absorbés par les cellules épithéliales du système digestif sous forme de monosaccharides
Décrivez les transporteurs utilisés par les glucides
Transport actif (nécessite de l’énergie)
-SLGT1 (sodium-glucose cotransporter-1), abondant dans l’épithélium du tube digestif et du tubule rénal, utilise un gradient transmembranaire de Na+ (mis en place par la pompe Na+/K+ ATPase) pour faire entrer le glucose
Transport facilité (dans le sens du gradient de concentration)
-transport du glucose selon gradient de concentration facilité par des “perméases” du glucose de la famille des GLUT
Décrivez GLUT2
Distribution : foie, pancréas, épithélium intestinal
Fonction : haute capacité, mais faible affinité (“glucosenseur”)
Décrivez GLUT4
Distribution : tissu adipeux et muscles striés (muscles squelettiques et cardiaques)
Fonction : régulation par l’insuline
Décrivez l’absorption intestinale du glucose
Le glucose traverse la membrane de la paroi intestinale par transport actif contre un gradient de concentration
-le sodium est requis pour le transporteur SGLT1
-rôle important de la pompe Na+K+/ATPase
Le glucose peut aussi traverser la membrane de la paroi intestinale par transport facilité (fructose aussi)
-GLUT5
Le glucose et le fructose cellulaire passe ensuite dans la circulation sanguine par transport facilité
-GLUT2
Néoglucogenèse et glycolyse
Dire lequel est anabolique et lequel est catabolique
Glycolyse : catabolique, dégradation
Néoglucogenèse : anabolique, synthèse
Est-ce qu’il y a des voies métaboliques dans les GRs?
NON
Info supp : quand on parle de voies métaboliques, on fait plus référence au muscle et au foie
Les valeurs de glycémie à jeun (après 8-12 heures) varient entre quoi et quoi?
4.0 à 5.5 mmol/L
Nommez les valeurs en hypoglycémie, hyperglycémie et en cas de diabète
Les valeurs normales de la glycémie à jeun (après 8-12 heures) varient entre 4.0 et 5.5 mmol/L
-hypoglycémie si taux de glucose < 4,0 mmol/L
-“hyperglycémie” si taux de glucose > 5.5 mmol/L
-diabète si taux de glucose > ou = à 7,0 mmol/L
L’insuline est sécrétée par quoi?
Les cellules bêta des îlots de Langerhans
La sécrétion d’insuline est induite par..?**
Les sucres
-glucose
-mannose
Les acides aminés
-leucine
-arginine
La stimulation du nerf vague
Peptides entériques
-glucagon-like-peptide-1 (GLP-1)
-glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP)
Nommez ce que l’insuline active/inhibe
ACTIVATION de la synthèse de glycogène (gylcogenèse)
INHIBITION de la dégradation du glycogène (glycogénolyse)
ACTIVATION de la dégradation de glucose (glycolyse)
INHIBITION de la synthèse de glucose (néoglucogenèse)
ACTIVATION de la synthèse des lipides (lipogenèse)
INHIBITION de la dégradation des lipides (lipolyse)
Le glucagon est sécrété par quoi?
Par les cellules alpha en périphérie des îlots de langerhans
Nommez ce que le glucagon inhibe/active quoi?
Le glucagon est une hormone hyperglycémiante
INHIBITION de la synthèse de glycogène (gylcogenèse)
ACTIVATION de la dégradation du glycogène (glycogénolyse)
INHIBITION de la dégradation de glucose (glycolyse)
ACTIVATION de la synthèse de glucose (néoglucogenèse)
INHIBITION de la synthèse des lipides (lipogenèse)
ACTIVATION de la dégradation des lipides (lipolyse)
Le glucose en excès est transformé en quoi?
En glycogène (polymère ramifié de glucose)
La glycogenèse est stimulée et inhibée par quoi?
Stimulée par l’insuline
Inhibée par le glucagon
Le glycogène est stocké dans quoi?
Dans le foie et dans les muscles (+)
Décrivez comment on rallonge la chaîne de glycogène
Glucose –> Glucose 6-phosphate
(Glucokinase dans foie ou hexokinase dans muscles)
Glucose-6-phosphate –> Glucose-1-phosphate
(Phosphoglucomutase)
Glucose-1-phosphate + UTP –> UDP-Glucose + PPi
UDP-glucose + Glycogène n –> Glycogène n+1 + UDP
(Glycogène synthase)
L’ajout d’une ramification peut se faire via l’activité de la glycosyl-4,6-transférase
La glycogénolyse permet d’obtenir quoi?
Du glucose-6-phosphate
-utilisé par la cellule ou converti en glucose pour être exporté en circulation (foie)
La glycogénolyse est stimulée ou inhibée par quoi?
Stimulée par
-glucagoie (foie)
-adrénaline (muscle)
Inhibée par l’insuline
Nommez les étapes de glycogénolyse
Glycogène n –> Glycogène n-1 + Glucose-1-phosphate
-(glycogène phospholyrase)
-(glycogène transférase)
-(enzyme débranchante)
Glucose-1-phosphate –> Glucose-6-phosphate
(Phosphoglucomutase)
Glucose-6-phosphate –> Glucose + Pi
(Glucose-6-phosphatase dans le foie uniquement)
Qu’est-ce que la glycolyse
Dégradation du glucose pour faire de l’énergie
Au niveau cellulaire, le glucose est dégradé pour libérer son énergie chimique
Nommez les 2 voies métaboliques de dégradation du glucose pour faire de l’énergie
Glycolyse
Cycle de Krebs
La glycolyse se fait où et quand?
Dans le cytosol et en absence d’oxygène (condition anaérobique)
Le cycle de Krebs se produit où et avec ou sans O2?
-dans la mitochondrie
-en présence d’oxygène (condition aérobique)
Nommez le produit de dégradation de la glycolyse
Dégradation du glucose (molécule à 6 carbones) en deux molécules de pyruvate (3 carbones)
-glucose –> 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH
Quelles sont les 3 phases de la glycolyse
-activation du glucose
-clivage d’hexose en 2 trioses
-production d’énergie (ATP)
Il y a 10 étapes à la glycolyse, dont 3 qui sont irréversibles, nommez ces 3 étapes
-synthèse du glucose-6-phosphate (étape 1)
-synthèse du fructose-1,6-diphosphate (étape 3)
-synthèse du pyruvate (étape 10)
Décrivez l’étape 1 de la glycolyse
Synthèse du glucose-6-phosphate à partir du glucose
Catalysée par l’hexokinase (ou par la glucokinase dans le foie et le pancréas)
-réaction irréversible (hydrolyse de 1 ATP)
Le glucose-6-phosphate ne peut pas traverser les membranes cellulaires
Le glucose-6-phosphate sert ensuite aux autres étapes de la glycolyse, ou:
-synthèse du glycogène
-voie des pentoses phosphates
Décrivez l’étape 3 de la glycolyse
Synthèse du fructose-1,6-biphosphate à partir du fructose-6-phosphate
Catalysée par 6-phosphofructokinase 1 (PFK-1)
-réaction irréversible (hydrolyse de 1 ATP)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la glycolyse***
Décrivez l’étape 10 de la glycolyse
Glycolyse - Étape 10
Synthèse de deux molécules de pyruvate à partir de 2 molécules de phosphoénolpyruvate
Catalysée par la pyruvate kinase
-réaction irréversible
Synthèse de 2 ATP
-1 ATP par molécule de phosphoénolpyruvate
La glycolyse peut être régulée par quoi?
Concentration de glucose (stimulation par le substrat)
Concentration d’ATP
-inhibition par concentration d’ATP élevées
-phosphofructokinase-1
-phosphoglycérate kinase
-pyruvate kinase
Insuline stimule la glycolyse
Fructose-2,6-diphosphate stimule la glycolyse**
Le pyruvate métabolisé (chez l’humain) formera quoi?
-formation de lactate (en absence d’oxygène)
-fomation d’acétyl-CoA (dans la mitochondrie, en présence d’oxygène)
Définir la néoglucogenèse
Synthèse endogène de glucose
Néoglucogenèse
Série de réactions enzymatiques menant à la synthèse de glucose à partir de plusieurs autres molécules, nommez ces molécules
Néoglucogenèse
Série de réactions enzymatiques menant à la synthèse de glucose à partir de plusieurs autres molécules
-pyruvate, lactate, glycérol
-acides aminés
La néoglucogenèse se passe où?
Contrairement à la glycolyse, la néoglucogenèse n’a pas lieu dans toutes les cellules
-foie (principalement) et reins
En absence de glucides alimentaires, le glycogène est épuisé en combien de temps?
En absence de glucides alimentaires, le glycogène hépatique est épuisé après environ 18 heures
Néoglucogenèse essentielle pour le maintient de la glycémie à partir de quoi? (2)
Néoglucogenèse essentielle pour le maintient de la glycémie
-à partir de lactate (recyclage : cycle de Cori)
-à partir de molécules non glucidiques (acides aminés)
La néoglucogenèse n’est pas active avant la naissance, expliquez
La néoglucogenèse n’est pas active avant la naissance
-manque une enzyme dont les niveaux n’augmentent que quelques heures après la naissance (phosphoénolpyruvate carboxykinase)
Pourquoi est-ce que le bébé est plus à risque d’hypoglycémie?
Le bébé prématuré est plus à risque d’hypoglycémie
-réserve de glycogène limitée
-retard dans l’induction de la néoglucogenèse
Quelles sont les 3 voies de contournement pour renverser les étapes irréversibles de la glycolyse?
Trois “voies de contournement” pour renverser les étapes irréversibles de la glycolyse :
-pyruvate –> phosphoénolpyruvate
-fructose-1,6-diphosphate –> fructose-6-phosphate
-glucose-6-phosphate –> glucose
Ce renversement a un coût énergétique : 6 ATP
Décrivez la transformation : pyruvate –> phosphoénolpyruvate
- Pyruvate –> Oxaloacétate
-enzyme : pyruvate carboxylase
-nécessite 1 ATP
-rx activée par l’acétyl-CoA (produit lors de la lypolyse) - Oxaloacétate –> Phosphoénolpyruvate
-enzyme : phosphoénolpyruvate carboxykinase***
-nécessite 1 ATP (1 GTP)
Décrivez la transformation : fructose-1,6-diphosphate –> fructose-6-phosphate
Fructose-1,6-diphosphate –> Fructose-6-phosphate***
Catalysée par la fructose-1,6-diphosphatase
-inhibée par l’AMP
-inhibée par l’insuline (via fructose-2,6-diphosphate)
Point de contrôle majeur de la vitesse de la néoglucogenèse
Décrivez la transformation : Glucose-6-phosphate –> Glucose
Glucose-6-phosphate –> Glucose
Catalysée par la glucose-6-phosphatase
-seuls le foie et les reins possèdent cette enzyme
Sans cette déphosphorylation, le glucose ne peut être relâché en circulation
-glucose-6-phosphate ne passe pas la membrane
La glycolyse et la néoglucogenèse sont toujours régulées de façon opposée, expliquez
-insuline stimule glycolyse et inhibe néoglucogenèse
-glucagon inhibe glycolyse et stimule néoglucogenèse
Il s’agit d’une modulation concertée de la vitesse des différentes étapes irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse
Exemple, l’insuline :
-inhibe : PEPCK, F-1,6-diphosphatase et Glu-6-phosphatase
-stimule : hexokinase, PFK-1, pyruvate kinase
Quel est le rôle du fructose-2,6-diphosphate?
Rôle du fructose-2,6-diphosphate
-régulateur majeur du sens des voies métaboliques de la glycolyse et de la néoglucogenèse
Le fructose-2,6-diphosphate est synthétisé ou dégradé par la même enzyme, laquelle
PFK2
-(6-phosphofructokinase-2/fructose-2.6-diphosphatase)
-synthèse/dégradation du F-2,6-DP régulé par insuline et glucagon
-activité enzymatique (kinase ou phosphatase) contrôlée par phosphorylation de l’enzyme
Fructose-2,6-diphosphate, ce qui arrive après un repas contenant des glucides
Après un repas contenant des glucides :
-augmentation de l’insuline
-insuline stimule une phosphatase qui déphosphoryle l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6DPase
-PFK-2/F-2,6-DPase déphosphorylée possède une activité kinase
-formation de fructose-2,6-diphosphate (à partir de F-6-P)
-F-2,6-DP stimule PFK-1 et inhibe F-1,6-DPase
Fructose-2,6-diphosphate, ce qui arrive lorsque la glycémie chute
-diminution de l’insuline et augmentation du glucagon
-glucagon active une kinase phosphoryle l’enzyme bi-fonctionnelle PFK-2/F-2,6-DPase
-PFK-2/F-2,6-DPase phosphorylée possède une activité phosphatase
-dégradation du fructose-2,6-diphosphate en F-6-P
Cycle de krebs
Qu’arrive-t-il avec le pyruvate en condition anaérobique?
En condition anaérobique (ou en absence de mitochondrie), le pyruvate est transformé en lactate par la lactate déshydrogénase
-régénère le NAD+ nécessaire pour l’étape 6 de la glycolyse (synthèse de 1,3-diphosphoglycérate)
-“fermentation lactique”
Cycle de Krebs
Qu’arrive-t-il avec le pyruvate en condition aérobique?
En condition aérobique, le pyruvate entre dans la mitochondrie où il est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase
-avec formation d’une molécule de NADH
L’acétyl-CoA formé entre dans le cycle de Krebs
Définir le cycle de Krebs
Le cycle de Krebs est une cascade de réactions biochimiques menant à la production des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d’ATP par la chaîne respiratoire mitochondriale (phosphorylation oxydative)
Le cycle de krebs est situé où?
Le cycle de Krebs est localisé dans la matrice de la mitochondrie chez les eucaryotes ou dans le cytoplasme des bactéries
Le cycle de Krebs fonctionne en condition aérobique
Le cycle de Krebs produit quoi?
Le cycle de Krebs produit des intermédiaires énergétiques en dégradant une molécule d’acétyl-CoA en CO2
-acétyl-CoA –> 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP
Décrivez le nombre d’ATP produit en condition aérobie et anaérobique de la glycolyse
En condition anaérobique, la glycolyse produit 2 ATP par molécule de glucose
-4 ATP produit
-moins les 2 ATP requises pour initier la glycolyse (hexokinase et PFK-1)
Par contre, en condition aérobique, la glycolyse produit :
-glycolyse : 2 ATP et 2 NADH
-pyruvate déshydrogénase : 2 NADH
-cycle de krebs : 2 GTP, 2 FADH2 et 6 NADH
Total : 38 ATP par molécule de glucose
-10 NADH (x3 ATP/NADH) –> 30 ATP
-2 FADH2 (x2 ATP/FADH2) –> 4 ATP
-4 ATP (les GTP forme de l’ATP) –> 4 ATP
Voies métaboliques alternatives des glucides
Plusieurs autres voies métaboliques secondaires des glucides existent. Ces voies servent notamment à la synthèse de :
-coenzymes
-nucléotides
-glycoprotéines et glycolipides
-glucuronides
La voie des pentoses phosphate forme quoi?
-formation du NADPH (requis pour la biosynthèse des acides gras)
-formation de ribose (requis pour la biosynthèse des acides nucléiques)
Définir les bioénergétique
La bioénergétique est la partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule où l’organisme et à leur utilisation
Nommez les types d’énergie
-l’énergie cinétique associée au mouvement
-l’énergie potentielle associée par exemple à la hauteur d’un poids
-l’énergie chimie
Qu’est-ce que la thermodynamique
-la thermodynamique est l’étude quantitative des échanges d’énergie à l’intérieur d’un système
-la cellule utilise, par des réactions, l’énergie chimique contenue dans les composés organiques
-les réactions chimiques peuvent être classifiées en 2 catégories :
-les réactions exergoniques qui dégagent de l’énergie
Ex: A+B –> C + D + énergie (chaleur)
-les réactions endergoniques qui nécessitent de l’énergie
Ex: A + B + énergie (chaleur) –> C + D
L’énergie de Gibbs représente quoi?
-l’énergie de Gibbs (G) représente un paramètre thermodynamique qui correspond à l’énergie libre des composés chimiques
-l’énergie libre est la portion de l’enthalpie totale (H) pouvant servir à générer un travail ou à engendrer une réaction
Notion d’énergie libre
DeltaG < 0 = ?
DeltaG > 0 = ?
DeltaG= 0 = ?
DeltaG < 0 = la réaction est exergonique et elle se produit spontanément
DeltaG > 0 = la réaction est endergonique et ne se produit pas spontanément
DeltaG= 0 = la réaction est en équilibre, c’est-à-dire qu’elle se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre
Que font les enzymes sur les concentrations finales des composés à l’équilibre?
Les enzymes ne modifient jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la réaction
Les réactions endergoniques se produisent avec un apport d’énergie, expliquez d’où cette énergie provient
Les réactions endergoniques (deltaG>0) ne peuvent se produire sans un apport d’énergie suffisant, correspondant à l’énergie d’activation
L’énergie nécessaire est obtenue par couplage avec une réaction exergonique qui libèrera suffisamment d’énergie pour activer la réaction endergonique
Si la somme des deltaG est <0, la séquence de réaction peut avoir lieu
Décrivez les composés riches en énergies
Les composés riches en énergie sont des sources d’énergie chimique pour la cellule
-ce sont des composés qui contiennent au moins un lient covalent avec un surplus d’énergie
-le surplus d’énergie peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
Les principaux composés riches en énergie sont:
-certains dérivés phosphates, dont l’ATP et la créatine phosphate
-les acyls-coenzyme A
ATP est la source d’énergie pour quoi?
L’adénosine triphosphate (ATP) est la source d’énergie pour les réactions biochimiques de la cellule
-synthèse des protéines, hormones, cholestérol
-contraction musculaire
-transport actif à travers les membranes
La biosynthèse d’ATP s’effectue où?
La biosynthèse d’ATP s’effectue dans la mitochondrie, plus précisément par la chaîne respiratoire mitochondriale**
L’ATP s’associe à quoi et pourquoi?
L’ATP s’associe aux ions magnésium et cette association est nécessaire pour son hydrolyse par les enzymes
L’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP varie selon quoi?
L’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP varie selon:
-le pH du milieu
-la concentration en ions Mg2+
-La somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP, et AMP est de l’ordre de
-La somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP, et AMP est de l’ordre de 2 à 10 mmol/L et elle demeure approximativement constante
Définir la créatine phosphate
-La créatine est un acide aminé qui peut être phosphorylé par l’ATP pour former la créatine phosphate, un composé riche en énergie
-La créatine phosphate est une forme de mise en réserve d’énergie pour la cellule
-Cette réserve d’énergie est immédiatement utilisable par la cellule, sans autres réactions du métabolisme
-Si l’organisme est dans des conditions de surplus d’énergie (contrentation d’ATP élevée), la réaction de formation de créatine phosphate se produit :
Créatine + ATP –> créatine phosphate
-Lorsqu’il y a une dépense énergétique (baisse de l’ATP), la réaction inverse se produit et la formation d’ATP est favorisée :
Créatine phosphate –> créatine + ATP
-La créatine phosphate constitue donc un système tampon pour
-La créatine phosphate constitue donc un système tampon pour l’ATP
La majorité de la créatine se retrouve où?
-95% de la créatine de l’organisme est dans le muscle
-environ 1/3 de la créatine est sous forme libre, tandis que les 2/3 sont phosphorylés en créatine phosphate
Décrivez la synthèse et l’élimination de la créatine
-la créatine est synthétisée dans le foie, le pancréas et les reins avant d’être acheminée aux muscles
-synthèse à partir des acides aminés, tels l’arginine, la glycine et la méthionine
-l’apport par synthèse est d’environ 1 g/jour et la diète amène environ 1 g/jour de créatine déjà synthétisée
-la synthèse endogène s’ajuste à l’apport alimentaire (Viandes)
-les végétariens font de la synthèse endogène
-la créatine est transformée en créatinine (environ 2g/jour) qui est éliminé par les reins dans les urines
Nommez les autres composés riches en énergie (que l’ATP)
-Les acyls-coenzyme A
-ce sont des intermédiaires de la bêta-oxydation
-Le phosphoénol pyruvate et le 1,3-biphosphoglycérate
-ce sont des intermédiaires de la glycolyse
-Le carbamoyl phosphate
-il fait partie du cycle de l’urée
Décrivez l’utilisation de l’énergie des liens riches
-l’énergie des liens riches est utilisée par la cellule via le couplage de réactions
-le couplage permet de réaliser des réactions qui ont des deltaG > 0 (réactions endergoniques non spontanées)
-Ce couplage est facilité (grandement accéléré) par une réaction enzymatique catalysée soit par la glucokinase ou l’hexokinase
Définir l’oxydoréduction
-une réaction d’oxydoréduction implique aussi un changement d’énergie libre
-la relation entre le changement d’énergie libre et le changement de potentiel est donnée par l’équation suivante
Qu’arrive-t-il en présence de 2 couples d’oxydoréduction
E’0 et transfert des électrons
En présence de deux couples d’oxydoréduction, celui qui a le E’0 le plus élevé sera réduit tandis que l’autre sera oxydé
Les électrons vont du couple avec le plus faible E’0 vers le couple avec le E’0 plus élevé
Expliquez le transfert d’électrons du NADH
-donc, le transfert des électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’oxygène est très favorable (très exergonique)
-par contre, le transfert d’électrons ne se fait pas directement entre le NADH + H+ et l’oxygène
-la variation d’énergie libre entre les 2 (deltaG0’ = -219 kJ/mol) est trop importante et la réaction serait presqu’explosive, ce qui entraînerait une trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur
-pour augmenter le rendement de récupération de l’énergie, la cellule transfert les électrons du NADH + H+ vers l’oxygène de façon graduelle et contrôlée en utilisant les divers transporteurs d’électrons de la chaîne respiratoire mitochondriale
Glucides
Bilan pour 1 mole
Bilan pour 1 mole de glucose :
-2 moles d’ATP (4 produites - 2 pour activation)
-2 moles de NADH + H+
-2 moles de pyruvate (qui donneront 2 moles d’acétyl-CoA et 2 moles de NADH + H + dans la mitochondrie)
Bilan total :
(Avec chaîne respiratoire)
38 moles d’ATP
Lipides
Bilan pour 1 mole
Bilan pour 1 mole de palmitate:
(Acide gras saturé, 16 carbones)
-moins 2 moles d’ATP (pour la synthèse de l’acyl-CoA)
-7 moles de NADH + H+
-7 moles FADH2
-8 moles d’acétyl-CoA (qui passerons au cycle de Krebs)
Bilan total :
(Avec chaîne respiratoire)
129 moles d’ATP
Bilan du cycle de Krebs
Bilan pour 1 mole d’acétyl-CoA
-1 mole d’ATP
-3 moles de NADH + H+
-1 mole de FADH2
Bilan total :
(Chaîne respiratoire)
12 moles d’ATP
