Module 1 Flashcards
Qu’est-ce que le métabolisme?
Il s’agit de la somme de toutes les transformations chimiques enzymatiques dans une cellule ou un organisme.
Quels sont les 3 types de changements chimiques qu’on peut voir à chaque étape d’un sentier métabolique?
Élimination, transfert ou addition d’un atome ou d’un groupe fonctionnel
Comment appele-t-on le produit d’un précurseur converti par une série d’intermédiaire métabolique?
Métabolite
Qu’arrive-t-il si l’apport en énergie est suffisant dans l’environnement? Et s’il est insuffisant?
Il y a croissance/multiplication des organismes.
S’il est insufisant : l’énergie des réserves internes de l’organisme est utilisée
Qu’est-ce que le catabolisme?
Il s’agit d’une phase du métabolisme où les nutriments (ex. glucides, lipides, protéines) sont convertis en produits plus simples (ex. eau, CO2, NH3).
Qu’est-ce que l’anabolisme?
Il s’agit des voies de biosynthèses, ce qui signifie que les précurseurs sont transformées en molécules plus grosses,
Que veut dire exergonique et endergonique?
Exergonique : libération d’énergie
Endergonique : nécessite de l’énergie
Entre catabolisme et anabolisme, lequel est exergonique? Et lequel est endergonique?
Catabolisme : exergonique
Anabolisme : endergonique
Quels sont les 3 types d’organisation des sentiers métaboliques? Expliquez leur fonctionnement.
- Linéaire : série de réactions enzymatiques indépendantes, le produit d’une réaction est le substrat d’une autre.
- Circulaire : produit initial est regénéré avec une série de réaction (ressemble à linéaire)
- Spiralé : Même suite de réaction est répetée pour allonger ou raccourcir une molécule donnée
En général, quels sentiers métaboliques sont convergents et lesquels sont divergents? Qu’est-ce que cela veut dire?
Convergents : Sentiers cataboliques, transforment une grande variété de substrats en nombre limité de produits (>)
Divergents : Sentiers anaboliques, synthétisent une grande variété de produits à partir d’un nombre restreint de substrats précurseurs (<)
Quels sont les caractéristiques liées à l’organisation des sentiers métaboliques (3)?
Les sentiers métaboliques sont :
- Interdépendantes
- Branchés et interconnectés
- Irréversibles et régulés
Que veut-on dire lorsqu’on dit que les sentiers métaboliques sont interdépendants?
Les voies anaboliques sont couplées aux voies catabolique, étant donné que l’énergie utilisée dans les voies anaboliques est fournie par les voies cataboliques.
Comment les sentiers métaboliques sont-ils interconnectés?
- Ils partagent certains métabolites
- Ils utilisent les mêmes précurseurs
- Les intermédiaires de certains sentiers peuvent être précurseur d’autres sentiers
- Le début et la fin d’un sentier sont choisis de manière arbitraire, soit selon la tradition ou selon la compréhension
Pourquoi les sentiers métaboliques sont-ils irréversibles et régulés?
Les organismes réagissent aux fluctuations de l’environnement (disponibilité en nutriments et énergie) et ont des réponses programmées génétiquement (changement de métabolisme).
Pourquoi les cellules doivent-elles bien contrôler chacune de leurs voies métaboliques? (2)
- En général, plusieurs voies sont disponibles pour un même précurseur, donc la cellule aiguille les molécules vers la voi qui répond aux besoins.
- La plupart des cellules ont des sentiers pour la synthèse et des sentiers pour la dégradation (sentiers antagonistes)
Pourquoi la synthèse et la dégradation ne peuvent-ils pas être effectués simultanément?
Car cela entraîne toujours du gaspillage
Comment le gaspillage de la synthèse et de la dégradation est-il prévenu par la cellule? (sentiers antagonistes)
La cellule utilise une régulation réciproque (activation d’un sentier et inhibition de l’autre)
Comment la régulation réciproque est elle possible?
Les sentiers anaboliques et cataboliques peuvent partager plusieurs enzymes MAIS au moins une étape est catalysée par des enzymes différentes pour chacune des directions.
Quel niveau de contrôle additionnel utilisent les eucaryotes pour leurs sentiers antagonistes? Donnez-en un exemple.
Les séquences des réactions anaboliques et cataboliques ont lieu dans des compartiments cellulaires différents, ce qui permet de garder la concentration des intermédiaires, enzymes et régulateurs à différents niveaux en fonction du compartiment .
Par exemple, pour les acides gras :
- Synthèse : Cytosol
- Dégradation : Mitochondrie
Qu’est-ce que la spécialisation cellulaire?
Chez les organismes multicellulaire, certaines cellules sont spécialisée pour former des organes/des tissus.
Ces cellules utilisent seulement les sentiers métaboliques nécessaire au fonctionnement de l’organe/du tissu.
Nommez un exemple de spécialisation cellulaire chez un microorganisme.
Cyanobactéries filamenteuses : la fixation de l’azote atmosphérique n’a lieu que dans des cellules spécialisée, les hétérocystes.
Pourquoi les réactions métaboliques sont-elles catalysées par des enzymes? (4)
- Sans enzymes, les réactions seraient trop lentes pour supporter la vie
- Leur spécificité garantit des réactions efficaces (minimisation de formation de produits inutiles ou toxiques)
- Elles permettent de coupler une réaction endergonique à une réaction exergonique
- Elles peuvent être régulées, ce qui permet de contrôler la vitesse de certains sentiers.
En réponse à quoi sont générés les nouveaux sentiers métaboliques? (3)
- Épuisement d’un substrat
- Utilisation de nouveaux nutriments
- Protection contre les produits toxiques (pesticides, herbicides, antibiotiques, déchets industriel)
Qu’ont permis les analyses de séquençage?
- Obtenir de l’information sur l’organisation et la structure des sentiers métaboliques
- Obtenir une vue d’ensemble du réseau métabolique
Vrai ou faux?
- Environ 50% du génome est dédié à des fonctions métaboliques.
- Les principes gouvernant le métabolisme sont les mêmes chez les eucaryotes et les procaryotes
- Les sentiers fondamentaux sont ubiquitaires
- Les eucaryotes ont une plus grande diversité métabolique que les procaryotes.
- Environ 50% du génome est dédié à des fonctions métaboliques : Faux, plutôt 10 à 30%.
- Les principes gouvernant le métabolisme sont les mêmes chez les eucaryotes et les procaryotes : Vrai
- Les sentiers fondamentaux sont ubiquitaires : Vrai
- Les eucaryotes ont une plus grande diversité métabolique que les procaryotes : Faux, c’est le contraire (procaryotes > eucaryotes)
Quelles sont les stratégies adoptées par les organismes pour créer de nouveaux sentiers métaboliques? (6)
- Forward evolution
- Backwards evolution (retroevolution)
- Evolution by gene duplication and divergence
- Duplication et divergence d’un sentier complet
- Evolution by pathway reversal
- Patchwork Model
Expliquez le principe de la “forward evolution”
La disponibilité d’une quantité substantielle d’un produit favorise l’évolution d’une nouvelle enzyme qui convertit ce produit en un nouveau produit.
Expliquez le principe de la “backwards evolution”.
Limite d’un substrat avec le temps permettant de produire le produit finale qui force l’évolution d’une nouvelle enzyme pour produire le substrat grâce à un autre substrat.
Expliquez le principe de l’évolution par duplication de gène et divergence (Evolution by gene duplication and divergence)
Génération d’un embranchement dans un sentier existant par production d’un métabolite supplémentaire qui procure un avantage, ce qui permet la duplication du gène et donne naissance à une nouvelle enzyme produisant spécifiquement ce métabolite.
Expliquez le principe de la duplication et divergence d’un sentier métabolique complet
Il s’agit d’une variante de la duplication et divergence d’un gène, mais pour le sentier métabolique au complet.
Expliquez le principe de l’évolution par réversion d’un sentier (pathway reversal). Donnez en un exemple.
Dans la plupart des sentiers il y a une étape irréversible (ex. C > D possible mais C < D impossible). Une nouvelle enzyme évolue pour effectuer la réaction inverse.
Un exemple est le sentier de la glycolyse, qui a évolué à partir du sentier de la gluconéogénèse.
Expliquez le principe de l’évolution “patchwork”
Un nouveau sentiers est généré en recrutant et combinant des enzymes de sentiers différents.
Vrai ou faux? Les mutations présentent dans les sentiers apparaissent en réponse à un changement environnemental?
Faux, les mutations s’accumulent continuellement dans les génomes, et ne sont pas nécessairement avantageuses. Quand elles sont avantageuses, l’évolution est favorisée.
Quels sont les deux facteurs qui déterminent les réactions qui ont lieu et celles qui sont absentes dans les systèmes biologiques?
La pertinence de la réaction dans un système métabolique (le produit est-il utile?) et la vitesse de la réaction (des fois trop lente, même en présence d’un catalyseur).
Quels sont les cinq types de transformations chimiques qui sont utilisées par les cellules?
- Formation/bris des liens C-C
- Transferts de groupement
- Transfert d’électrons (oxydoréduction)
- Réarrangements, isomérations, éliminations
- Réactions impliquant des radicaux libres
Quel est la différence entre une rupture hétérolytique et une rupture homolytique dans une liaison covalente?
Dans une rupture hétérolytique, les deux électrons sont conservés par l’un des deux atomes
Dans une rupture homolytique, chacun des deux atomes conservent un seul électron
Qu’est-ce qu’un groupement nucléophile et un groupement électrophile?
Nucléophile : Groupement fonctionnel riche en électrons qui sont capables de donner des électrons.
Électrophiles : Groupement fonctionnel déficients en électrons et qui ont “soif” d’électrons.
Quels sont les deux types de réactions qui constituent la base du métabolisme de dégradation/biosynthèse?
- Clivage hétérolytique de C-C qui donne un carbanion et un carbocation
- Formation d’un lien C-C qui implique la combinaison d’un carbanion nucléophile + carbocation électrophile
Quel groupement est particulièrement important pour la transformation chimique des sentiers métaboliques et pourquoi?
Le groupement carbonyle, car son carbone est un carbone électrophile et il facilite la formation d’un carbanion sur un carbone adjacent en délocalisant la charge négative du carbanion.
Quel groupement peut jouer le même rôle que le carbonyle?
Le groupement imine
Le groupement carbonyle est important dans trois classes majeures de réactions dans lesquels C-C est formé ou brisé. Quelles sont ces trois classes?
- Condensations aldoniques
- Condensations d’ester de Claisen
- Décarboxylation des acides Beta-cétonique
Expliquez le fonctionnement de la condensation aldolique et dans quel situation cette réaction est retrouvée.
La condensation aldolique est souvent utilisé pour la formation d’un C-C.
Un carbone alphat adjacent à un groupement carbonyle perd facilement un proton, ce qui forme un carbanion.
La présence d’un carbonyle permet de stabiliser par résonnance entre le carbanion (équilibre céto-énolique).
Rajouter figure
Expliquez le fonctionnement de la condensation d’ester de claisen.
Cette réaction repose sur la formation d’un carbanion sur un carbone alphat adjacent à un groupement carbonyle
Le groupement carbonyle du nucléophile est inclus dans le groupement thioester
Électrophile est constitué d’un groupement carbonyle sur un autre molécule
Rajouter la figure.
Expliquez le fonctionnement de la réaction de décarboxylations des acides beta-cétoniques et donnez un exemple de sentier utilisant cette réaction.
Cette réaction implique la formation d’un carbanion via la perte d’une molécule de CO2
Le carbanion réagit ensuite avec un électrophile
Un exemple de cette réaction est la réaction catalysée par l’isocitrate déhydrogénase dans le cycle de Krebs
Quels sont les groupes fréquemment transférés dans les systèmes biologiques? (3)
- Le groupement acyle (R-CO-)
- Le groupement phosphoryle
- Le groupement glycosyle
Comment est effectué le transfert du groupe acyle?
Presque toujours par l’Additon d’un nucléophile (Y) à l’atome de carbone d’un carbonyle d’un groupement acyle. Son porteur initial est éliminé pour donner un novueau comoposé acyle.
