Module 1 : introduction au métabolisme Flashcards
Qu’est-ce que le métabolisme?
Ensemble de réactions chimiques qui ont lieu dans une cellule ou un organisme
Quelles sont les fonctions du métabolisme?
- Obtenir de l’énergie chimique
- Convertir les nutriments en molécules spécifiques à une cellule
- Polymériser les précurseurs monomériques en macromolécules
- Synthétiser et dégrader les biomolécules pour accomplir des fonctions cellulaires spécifiques.
Qu’est-ce qu’un sentier métabolique?
Une série de réactions enzymatiques.
Comment appelle-t-on le produit chimique initial d’un sentier métabolique?
Le précurseur
Comment appelle-t-on les produits chimiques intermédiaires?
Métabolites
Qu’est-ce que le métabolisme intermédiaire?
L’ensemble des sentier métaboliques impliquant des molécules de faible masse moléculaire.
Qu’est-ce que le métabolisme énergétique?
Branche du métabolisme intermédiaire qui se consacre à l’étude des réactions produisant de l’énergie.
Qu’est-ce que le catabolisme?
La phase du métabolisme au cours de laquelle les nutriments (ex : glucides) sont convertis en produits plus simples (ex : eau).
Les sentiers cataboliques requièrent ou libèrent-ils de l’énergie?
Libèrent de l’énergie (exergoniques).
À quoi sert l’énergie libérée par les sentiers cataboliques?
Une partie est conservée pour produire de l’ATP et des transporteurs d’électrons réduits (NADH, NADPH et FADH2) et le reste est dissipé sous forme de chaleur.
_______ est la principale connexion énergétique entre le catabolisme et l’anabolisme.
L’ATP
Respectivement, quels sont les agents oxydants et réducteurs du métabolisme?
NAD(P)+ (capture les électrons) → oxydant
NAD(P)H (source d’électrons) → réducteur
Quelle est la fonction des sentiers anaboliques (voies de biosynthèse)?
Ils utilisent de petites molécules comme précurseurs pour construire des molécules plus grosses et plus complexes (ex : polysaccharides, protéines).
Les sentiers anaboliques requièrent-ils de l’énergie? Si oui, comment l’acquièrent-ils?
Oui (endergoniques), ils l’obtiennent de l’ATP par transfert de groupement phosphoryle et/ou du pouvoir réducteur du NADH, NADPH et FADH2.
Quels sont les fonctions primaire du métabolisme?
L’acquisition et l’utilisation de l’énergie
La synthèse de biomolécules
L’expulsion des déchets
La majorité des sentiers métaboliques contiennent combien de réactions/étapes?
2-12 réactions/étapes
Quelles formes peuvent emprunter un sentier métabolique?
linéaires, circulaires ou spiralées.
Qu’est-ce qu’un sentier linéaire?
Sentier constitué d’une série de réactions enzymatiques indépendantes où le produit de l’une est le substrat de l’autre.
Qu’est-ce qu’un sentier circulaire?
Sentier où le produit initial est régénéré via une série de réactions où le produit d’une réaction est le substrat de l’autre.
Qu’est-ce qu’un sentier spiralé?
Sentier où la même suite de réactions enzymatiques est répétée pour allonger ou raccourcir une molécule donnée.
Les sentiers cataboliques sont-ils généralement convergents ou divergents?
Convergents car ils transforment un grand nombre de substrats en une variété limitée de produits finis (ex: eau).
Les sentiers anaboliques sont-ils généralement convergents ou divergents?
Divergents car ils synthétisent une grande variété de produits (ex: protéines) à partir d’une variété limite de substrats précurseurs.
Pourquoi dit-on que les sentiers métaboliques sont branchés et interconnectés?
Ils peuvent partager certains métabolites, utiliser les mêmes précurseurs et certains intermédiaires.
VRAI OU FAUX : tous les sentiers métaboliques sont réversibles et régulés. Explique.
Faux, irréversibles et régulés.
Afin d’assurer l’homéostasie de la cellule, les sentiers métaboliques doivent être régulés.
Comment est-ce que les sentiers métaboliques sont-ils régulés?
Lorsqu’une séquence est activée, soit anabolique ou catabolique, l’autre est inhibée par régulation réciproque.
Comment la régulation réciproque est-elle possible entre les sentiers cataboliques et anaboliques?
Cela est possible car même s’ils connectent les mêmes précurseurs et produits en plus de partager plusieurs enzymes, il y a INVARIABLEMENT au moins une étape qui est catalysée par des enzymes différentes dans la direction catabolique et anabolique, et ces enzymes sont régulées différemment.
Quel particularité chez les eucaryotes permet un niveau additionnel de contrôle des sentiers métaboliques antagonistes?
La compartimentation cellulaire (étapes on lieu dans différents compartiments cellulaires) → permet le maintien de la concentration d’intermédiaires, d’enzymes et de régulateurs à des niveaux différents à l’intérieur des différents compartiments.
Les réactions métaboliques sont catalysées par des _______. La spécificité des ces derniers garantit des réactions ________ et évite la formation de produits inutiles. Aussi, ils permettent de coupler des réactions ________ à des réactions _________ afin de les rendre possibles.
- Enzymes (accélèrent les réactions)
- efficaces
- Endergoniques et exergoniques
Quelles sont les stratégies qui ont été développées pour créer de nouveaux sentier métaboliques?
- Forward evolution
- Backward evolution/retroevolution
- Evolution by gene duplication and divergence
- Evolution by pathway reversal
- Duplication et divergence d’un sentier métabolique complet
- Patchwork model
Qu’est-ce que le forward evolution?
Une quantité suffisante du métabolite X favorise l’évolution d’une enzyme qui convertit X en Y.
Qu’est-ce que le backward evolution?
Le métabolite X vient à manquer donc la pression sélective engendre la formation d’une enzyme qui peut utiliser W pour former X.
Qu’est-ce que le evolution by gene duplication and divergence?
Un nouveau sentier est créé en créant un embranchement partant d’un sentier déjà existant.
Qu’est-ce que le evolution by pathway reversal?
Évolution d’une enzyme qui permet d’inverser une réaction qui est loin de l’équilibre pour inverser un sentier.
Qu’est-ce que le patchwork model?
Un nouveau sentier métabolique est généré en recrutant et combinant des enzymes provenant de sentiers différents.
Qu’est-ce que la duplication et divergence d’un sentier métabolique complet?
Tous les gènes codant pour les enzymes d’un sentier sont dupliqués. Puis, un/plusieurs gènes du sentier dupliqué divergent, ce qui donne un tout nouveau sentier.
Y a-t-il fréquemment formation de nouveaux sentiers métaboliques?
Oui car il peut y avoir l’épuisement d’un substrat, l’utilisation de nouveaux nutriments ou pour protéger contre des produits toxiques.
Quel élément catalyse les réactions métaboliques?
Les enzymes
Quel est l’avantage d’utiliser les enzymes comme catalyseurs?
Elles permettent de coupler l’anabolisme et le catabolisme pour favoriser la première réaction, leur spécificité garantit des réactions efficaces et évite la production de produits toxiques ou inutiles. Elles peuvent être régulées et ainsi contrôler la vitesse des réactions.
Quel pourcentage du génome d’un organisme est dédié à des fonctions métaboliques?
10 à 30%
Les principes gouvernant le métabolisme des eucaryotes et des procaryotes sont-ils similaires?
Oui
Les sentiers métaboliques fondamentaux sont-ils ubiquitaires?
Oui car ils se produisent tous simultanément.
Est-ce les procaryotes ou les eucaryotes qui ont une plus grande diversité métabolique?
Les procaryotes
Définissez une réaction chimique chez les organismes vivants.
Une réaction organique catalysée par des enzymes.
Comment est-il déterminé si une réaction a lieu ou non?
Cela dépend de sa PERTINENCE (capacité de transformer le substrat disponible en un produit utile) pour un système métabolique donné et de sa VITESSE.
Quelles sont les cinq types de transformations chimiques utilisées par les cellules (pas mutuellement exclusifs)?
- Réactions qui forment ou brisent des liens C-C
- Réactions qui entraînent des réarrangements, des isomérisations et des éliminations
- Transferts de groupements
- Réactions d’oxydoréduction
- Réactions impliquant des radicaux libres
Qu’est-ce qu’une rupture homolytique?
Lorsqu’une liaison est rompue, les 2 électrons sont partagés de sorte qu’un électron se trouve sur chaque atome.
Qu’est-ce qu’une rupture hétérolytique?
Lorsqu’une liaison est rompue, les 2 électrons se trouvent sur l’un seul des 2 atomes.
Un atome de carbone agit-il comme un électrophile ou un nucléophile?
L’un ou l’autre
Quelles 2 réactions constituent la base du métabolisme de dégradation et de biosynthèse?
- Le clivage hétérolytique d’un lien C-C donnant un carbanion et un carbocation
- La formation d’un lien C-C impliquant la combinaisons d’un carbanion nucléophile et d’un carbocation électrophile
Quel groupement est souvent présent dans les molécules biologiques et est important pour les transformations chimiques des sentiers métaboliques?
Le groupement carbonyle, qui a une charge partielle positive due à l’électronégativité de l’atome d’O, rendant le C électrophile.
Quelles sont les 3 réactions majeures dans lesquelles des liaisons C-C sont formées ou brisées (et pour lesquelles l’importance du groupement carbonyle est évidente)?
- Condensations aldoliques
- Condensations d’ester de Claisen
- Décarboxylations des acides B-cétoniques
Qu’est-ce que la condensation d’ester de Claisen?
Comme la condensation aldolique (grâce au H), mais le carbanion est stabilisé par le groupement carbonyle d’un thioester adjacent. Un des réactifs doit être un ester et l’électrophile est un groupement carbonyle sur une seconde molécule.
Qu’est-ce que la décarboxylation des acides B-cétoniques?
Formation d’un carbanion stabilisé par un carbonyle adjacent en position B. L’électrophile est un proton.
Quels autres groupements peuvent parfois jouer le rôle du carbonyle?
- Groupement imine
- Cofacteur spécialisé (ex: pyridoxal)
À quoi servent les réactions de réarrangements, d’isomérisations et d’éliminations ?
Un réarrangement intramoléculaire, soit par la redistribution des électrons sans modification de l’état d’oxydation de la molécule.
Qu’est-ce qu’un réaction d’élimination?
Formation d’une double liaison. On peut éliminer H2O, NH3, un alcool (ROH) ou une amine primaire (RNH2).
Qu’est-ce qu’un réaction d’isomérisation?
Déplacement d’un atome hydrogène afin de déplacer la position d’une double liaison.
Qu’est-ce qu’un réaction de réarrangement?
Permet de rompre et reformer des liaisons C-C
Comment forme-t-on des radicaux libres?
La rupture homolytique de liens covalents.
Qu’est-ce qu’une réaction de substitution nucléophile dans les systèmes biologiques?
Le transfert d’un groupe électrophile d’un nucléophile à un autre nucléophile.
Quels électrophiles sont les plus souvent transférés lors de réactions de substitution nucléophile?
- Acyle
- Phosphoryle
- Glycosyle
Quelles enzymes catalysent le transfert d’un groupement phosphoryle avec l’ATP comme donneur?
Les kinases
Quelles enzymes catalysent le transfert d’un groupement glycosyle?
Les glycosyltransférases
Quelle enzyme catalyse le transfert d’un groupement acyle?
La carnitine acyltransférase
Vrai ou faux? Les atomes de carbone ne peuvent pas exister dans plusieurs états d’oxydation.
FAUX
Quelle est la forme la plus oxydée du C?
Quelle est la forme la plus réduite du C?
- Le dioxyde de carbone
- Le méthane
Chaque réaction d’oxydation (libère de l’énergie) est accompagnée de quelle autre type de réaction?
Réaction de réduction
Les sentiers cataboliques sont constitués d’une suite de quelle sorte de réactions?
Réactions d’oxydation qui résultent dans le transfert d’électrons des carburants métaboliques à l’oxygène.
Quel est le rôle de l’oxygène dans les sentiers cataboliques?
Son affinité pour les électrons rend le processus de transfert d’électrons très exergonique, fournissant ainsi l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP.
Quelle est l’équation biochimique de l’hydrolyse de l’ATP?
ATP + H2O -> ADP + Pi
