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Métabolisme et régulation > Module 3 > Flashcards

Module 3 Flashcards

1
Q

Pourquoi le glucose occupe-t-il une position aussi centrale dans le métabolisme?

A

Il est riche en énergie potentielle et est ainsi un excellent carburant.

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2
Q

Pourquoi est-il impossible d’entreposer de grandes quantités d’unités de glucose?

A

Une élévation trop forte de la concentration intracellulaire e glucose pour augmenter la pression osmotique du cytosol et endommager ou tuer la cellule.

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3
Q

Comment est-ce que plusieurs organismes vivants contournent le problème de stockage de glucose?

A

Ils emmagasinent le glucose sous la forme d’un polymère non osmotiquement actif, le glycogène.

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4
Q

Le glycogène peut-il être catabolisé et ainsi relâcher de l’énergie?

A

Non, seul le monomère de glucose occupe cette fonction.

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5
Q

Pourquoi dit-on que le glucose est un précurseur versatile?

A

Il peut mener à la formation d’une grande variété de biomolécules.

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6
Q

Quelles sont les fonctions du glucose chez les animaux et les plantes vascularisées?

A

1) Utilisé pour produire des polysaccharides de structure
2) Entreposé sous la forme de polysaccharide ou de sucrose
3) Oxydé en pyruvate via la glycolyse pour générer de l’ATP et des intermédiaires métaboliques
4) Oxydé via la voie des pentoses phosphate pour produire le ribose-5-phosphate nécessaire à la synthèse des acides nucléiques et des équivalents réducteurs sous la forme de NADPH

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7
Q

Quelle est la relation entre la glycolyse et la gluconéogenèse?

A

Ils sont des sentiers métaboliques antagonistes qui partagent un grand nombre de réactions (7).

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8
Q

Qu’est-ce que la glycolyse?

A

La voie métabolique qui convertit le glucose, un sucre à 6 C, en 2 molécules de pyruvate, un acide à 3 C.

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9
Q

Dans le bilan total, est-ce que l’énergie est utilisée ou produite lors de la glycolyse?

A

Il y a production d’énergie libre provenant du glucose qui est relâché et conservé sous forme d’ATP et de NADH.

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10
Q

Combien d’étapes et d’enzymes comporte la glycolyse?

A

Elle comporte 10 étapes qui sont chacune catalysées par une enzyme distincte.

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11
Q

Les enzymes de la glycolyse sont-elles spatialement distinctes ou forment-elles un complexe?

A

Beaucoup d’évidences suggèrent que le enzymes de la voie de la glycolyse forment un complexe enzymatique, soit un métabolon, qui facilite le transfert des métabolites entre les enzymes.

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12
Q

Quelles sont les 2 phases de la glycolyse?

A

1) Phase des hexoses/ phase d’investissement d’énergie/ phase préparatoire
2) Phase des trioses/ phase de gain d’énergie

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13
Q

Quelles sont les 5 étapes de la phase des hexoses de la glycolyse?

A

1) Un groupement phosphoryle est transféré sur le groupement hydroxyle du carbone C-6 du glucose à l’aide d’un ATP.
2) Le glucose-6-phosphate formé est transformé en fructose-6-phosphate.
3) Le fructose-6-phosphate est phosphorylé avec de l’ATP en position C1 et devient du fructose-1,6-biphosphate.
4) Le fructose-1,6-biphosphate est scindé en 2 molécules à 3 C, le dihydroxyacétone phosphate et le glycéraldéhyde-3-phosphate.
5) Le dihydroxyacétone phosphate est isomérisé en un 2e glycéraldéhyde-3-phosphate.

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14
Q

Quelles sont les 5 étapes de la phase des trioses de la glycolyse?

A

6) Les 2 molécules de glycéraldéhde-3-phosphate sont oxydées et phosphorylées en utilisant le phosphate inorganique pour former le 1,3-biphosphoglycérate. L’énergie est conservée via la formation de 2 molécules de NADH.
7 à 10) L’énergie des 2 molécules de 1,3-biphosphoglycérate est relâchée lors de leur transformation en pyruvate. Beaucoup d’énergie est conservée par phosphorylation couplée de 4 molécules d’ADP en ATP.

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15
Q

Combien de molécules d’ATP et de NADH sont formées lors de la conversion d’une molécule de glucose en 2 molécules de pyruvate?

A

2 molécules d’ATP

2 molécules de NADH

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16
Q

À quelle étape de la glycolyse y a-t-il libération d’eau?

A

2 molécules d’eau sont relâchées à l’étape 9.

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17
Q

Suite à la glycolyse, a-t-on relâché la majorité de l’énergie potentielle du glucose?

A

Non, les 2 molécules de pyruvate contiennent la majorité de cette énergie.

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18
Q

Quand peut-on récupérer l’énergie du glucose qui se trouve maintenant dans les 2 pyruvates?

A

Lors du cycle de Krebs et de la phosphorylation oxydative.

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19
Q

Quelles sont les fonctions des 9 intermédiaires phosphorylés de la glycolyse.

A

1) Les intermédiaires ne peuvent pas quitter la cellule lorsqu’ils sont phosphorylés car les membranes ont rarement des transporteurs pour les sucres phosphorylés. Ceci économise de l’énergie.
2) Les groupements phosphorylés sont essentiels pour conserver de l’énergie métabolique et permettent la formation d’ATP à la fin de la glycolyse.
3) L’énergie de liaison entre les groupements phosphates et les sites actifs des enzymes abaisse l’énergie d’activation et augmente la spécificité des réactions enzymatiques.

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20
Q

Quelles sont les conditions du ∆G requises pour qu’un sentier métabolique fonctionne?

A

Le ∆G globale (somme des ∆G de toutes les réactions) doit être négatif et le ∆G de chaque réaction doit être négatif ou près de 0.

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21
Q

Quelles étapes de la glycolyse constituent les points de contrôle de la glycolyse et pourquoi?

A

Les étapes catalysées par l’hexokinase (1), la phosphofructokinase-1 (3) et la pyruvate kinase (10) car elles ont toutes des ∆G˚’ et ∆G très négatifs.

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22
Q

Quels facteurs corporels influence le plus le ∆G d’une réaction?

A

Les tissus et les conditions cellulaires dans lesquels se produisent la réaction.

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23
Q

La glycolyse est-elle un processus essentiellement aérobique ou anaérobique?

A

Anaérobique

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24
Q

Quelle est la fonction de la glycolyse chez des espèces anaérobiques?

A

Ces organismes tirent toute leur énergie métabolique de la glycolyse puisque les sucres sont les seuls carburants capables de générer de l’ATP en absence d’oxygène.

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25
Q

Quelle est la fonction de la glycolyse chez des espèces aérobiques?

A

La glycolyse leur fournit le pyruvate précurseur pour le cycle de Krebs et constitue la source d’énergie à court terme quand l’oxygène devient limitant.

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26
Q

Des glucides autres que le glucose peuvent-ils servir de substrat pour la glycolyse?

A

Oui, mais ces derniers doivent subir des étapes additionnelles pour les convertir soit en glucose ou en un autre intermédiaire de la glycolyse.

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27
Q

Quelles glucides autre que le glucose peuvent être utiliser dans la glycolyse?

A

Polysaccharides de réserve
Disaccharides
Monosaccharides

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28
Q

Quels sont les polysaccharides de réserve?

A

L’amidon chez les plantes et le glycogène chez les animaux.

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29
Q

Où retrouve-t-on les polysaccharides de réserve?

A

Dans les cellules (endogène) ou dans les aliments (exogène).

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30
Q

Donnez des exemples de disaccharides.

A

Maltose
Lactose
Tréhalose
Sucrose

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31
Q

Donnez des exemples de monosaccharides.

A

Fructose
Mannose
Galactose

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32
Q

Quelles est la principale source de sucres alimentaires pour les humains?

A

L’amidon

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33
Q

Expliquez les étapes de la digestion de l’amidon (presque identique à la digestion du glycogène exogène).

A

1) L’alpha-amylase salivaire hydrolyse les liens glycosidiques alpha(1->4) pour produire de plus petits polysaccharides dans la bouche.
2) Dans l’estomac, l’alpha-amylase salivaire est inactivée par le pH acide, mais une seconde forme d’alpha-amylase pancréatique produit du maltose et du maltotriose et un oligosaccharide, soit le dextrine limite.
3) Le maltose et la dextrine sont convertis en glucose par des enzyme.
4) Le glucose entre dans les cellules épithéliales de l’intestin.

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34
Q

Pourquoi plusieurs animaux, tels que les humains, ne peuvent pas utiliser la cellulose comme source de glucose?

A

Ils ne possèdent pas la cellulase qui hydrolyse les liens glycosidiques ß-(1->4) qui unissent les monomères de glucose dans la cellulose.

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35
Q

Comment se fait la dégradation du glycogène endogène?

A

Par phosphorolyse, ce qui libère des molécules de glucose-1-phosphate quand une molécule de phosphate inorganique cause la rupture du lien glycosidique.

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36
Q

Comment se fait la dégradation du glycogène exogène/alimentaire?

A

Les enzymes impliquées hydrolyse avec de l’eau le lien glycosidique et forme du glucose.

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37
Q

Quel est l’avantage de la libération du glucose-1-phosphate lors de la dégradation du glycogène endogène?

A

Cela permet de contourner l’étape de la glycolyse, qui est énergivore, et de conserver le glucose à l’intérieur de la cellule. En effet, le glucose-1-phosphate est converti en glucose-6-phosphate pour entrer dans la glycolyse grâce à un mutase qui catalyse le transfert d’un groupement fonctionnel d’une position à une autre dans une molécule.

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38
Q

Pourquoi n’est-il pas souhaitable d’utiliser la phosphorolyse pour digérer les glucides alimentaires?

A

Il n’existe pas de transporteur membranaires pour les sucres phosphorylés donc ces glucides ne peuvent pas être introduites dans une cellule.

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39
Q

Quelle étape essentielle permet aux oligosaccharides et aux dissacharides d’entrer dans les cellules intestinales?

A

Ces derniers doivent être hydrolysés en monosaccharides tels que le glucose, le fructose, le mannose et le galactose.

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40
Q

Comment se fait l’hydrolyse des oligo- et disaccharides à l’extérieur des cellules?

A

Une série d’enzymes attachés à la surface externe des cellules épithéliales de l’intestin catalysent l’hydrolyse de ces sucres en monosaccharides.

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41
Q

Comment est-ce que les monosaccharides qui se trouvent à l’extérieur des cellules épithéliales y pénètrent?

A

Ils y pénètrent dans les cellules intestinales par transport actif puis sont libérées dans la circulation sanguine pour être redistribués dans les tissus.

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42
Q

Quels sont les produits de la dégradation de l’amidon ou du glycogène?

A

Dextrine
Maltodextrine
Maltose

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43
Q

Comment est-ce que les produits de la dégradation de l’amidon ou du glycogène sont transformés en glucose?

A

Hydrolyse

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44
Q

Quelles enzymes entraînent l’hydrolyse les produits de la dégradation de l’amidon ou du glycogène?

A

Dectrinase

Maltase

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45
Q

Quelle enzyme hydrolyse le tréhalose, un disaccharide de glucose?

A

Tréhalase

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46
Q

Quelle enzyme hydrolyse le saccharose/sucrose, un disaccharide et quel sont les produits de cette réaction?

A

Sucrase

Glucose et fructose

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47
Q

Quelle enzyme hydrolyse le lactose, un disaccharide et quel sont les produits de cette réaction?

A

Lactase
Glucose
Galactose

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48
Q

Expliquez l’intolérance au lactose chez certains adultes.

A

Ces adultes ne produisent plus de lactase donc le lactose ingéré n’est pas digéré mais plutôt utilisé par les bactéries de l’intestin, produisant des gaz et de l’acide.

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49
Q

Combien le métabolisme obtient-il du mannose?

A

Via l’absorption et la dégradation de glycoprotéines ou de certains polysaccharides.

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50
Q

Sous quelle forme est-ce que le mannose entre dans la glycolyse?

A

Le monosaccharide de mannose et converti en fructose-6-phosphate.

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51
Q

Quelles 2 voies permettent l’assimilation du fructose chez les animaux et à quelles étapes est-il incorporé dans la glycolyse?

A

1) Dans les muscles, le fructose est phosphorylé en fructose-6-phosphate. Dans ce cas, l’entrée se fait à la 3e étape de la glycolyse.
2) Dans le foie, plusieurs étapes métaboliques alternatives transforment le fructose en dihydroxyacétone phosphate et en glycéraldéhyde-3-phosphate donc il est incorporé à la 6e étape.

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52
Q

Comment est formé le galactose et à quelle étape est-il introduit dans la glycolyse?

A

Le galactose est produit suite à l’hydrolyse du lactose et subit une série de transformations (sentier de Leloir) avant d’entrer dans la glycolyse comme glucose-6-phosphate à la 2e étape.

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53
Q

Chez les organismes aérobies, comment se fait la régénération du NAD+ nécessaire à la glycolyse?

A

Cela se fait par la chaîne respiratoire qui récupère et transfère les e- du NADH sur l’oxygène par la respiration aérobie.

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54
Q

Comment est-ce que la respiration aérobie crée-telle de l’ATP?

A

Le transport d’électrons par la chaîne respiratoire est couplée à la synthèse d’ATP catalysée par l’ATP synthétase.

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55
Q

Suite à son oxydation complète par la glycolyse et le cycle de Krebs et la transformation des équivalents réducteurs en ATP par l’ATP synthétase, combien de molécules d’ATP sont produites par molécule de glucose?

A

32 molécules d’ATP

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56
Q

Chez les organismes anaérobies, comment se fait la régénération du NAD+ nécessaire à la glycolyse?

A

Cela se fait par une la respiration anaérobie, une chaîne respiratoire dont un substrat inorganique (ex: ion nitrate, sulfate ou carbonate) est l’accepteur final d’électrons et qui génère également de l’ATP (nombre variable).

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57
Q

Qu’est-ce que la fermentation?

A

Processus de régénération du NAD+ où les e- du NADH sont transférés à des substrats organiques comme le pyruvate. L’ATP est seulement produit lors de la glycolyse (2 ATP) et non dans la fermentation.

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58
Q

Quels sont les 3 sorts possibles du pyruvate suite à la glycolyse?

A

1) Complètement oxydé (aérobiose)
2) Réduit afin d’assurer la régénération du NAD+ (anaérobiose)
3) Rôle de précurseur

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59
Q

Comment se fait l’oxydation du pyruvate chez les organismes aérobies?

A

Les 2 molécules de pyruvate de la glycolyse contiennent encore de l’énergie et forment 6 molécules de CO2. 2 molécules de CO2 sont relâchées quand les pyruvates sont convertis en acétyle CoA par le complexe de la pyruvate déshydrogénase. Les 4 autres molécules de CO2 sont formées lors du cycle de Krebs.

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60
Q

En quelles conditions est-ce que l’oxydation du pyruvate en CO2 est incomplet?

A

Lorsque l’apport en oxygène est limitant.

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61
Q

Quelle est la formule de l’oxydation du pyruvate?

A

Pyruvate + CoA + NAD+ -> acétyle CoA + CO2 + NADH

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62
Q

Comment se fait la réduction du pyruvate chez les mammifères et certaines bactéries anaérobies?

A

Le pyruvate est réduit en lactate via la fermentaton homolactique. Ceci est couplé à l’oxydation du NADH qui assure la glycolyse.

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63
Q

Comment se fait la réduction du pyruvate chez certains organismes anaérobies comme la levure?

A

Il y a régénération du NAD+ par transformation du pyruvate en éthanol et CO2, soit la fermentation alcoolique.

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64
Q

Dans quels cas est-ce que le pyruvate est un précurseur?

A

1) Précurseur de plusieurs acides aminés
2) Précurseur de l’oxaloacétate à 4 C qui est un intermédiaire de la gluconéogenèse et du cycle de Krebs
3) L’acétyle CoA , produit de l’oxydation du pyruvate, est un précurseur du cycle de Krebs et de la synthèse des acides gras.

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65
Q

Quelle enzyme catalyse la réduction du pyruvate en lactate et la réaction est-elle réversible?

A

Lactase déshydrogénase

Oui

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66
Q

Comment se forme le lactate?

A

Produit par certaines bactéries lorsqu’elles fermentent les sucres présents dans le lait. L’acide lactique produit fait précipiter les protéines du lait/ cailler pour former du fromage et du yogourt.

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67
Q

Est-ce que les animaux peuvent former du lactate?

A

Oui, il y a formation de lactate par les cellules musculaires lors d’un exercice physique intense et soutenu. La demande en ATP est très grande et l’apport en O est insuffisant donc la régénération de NAD+ est trop lente via la chaîne respiratoire et les ces cellules prolongent le sentier de la glycolyse en réduisant le pyruvate en lactate. Il y a aussi formation de lactate dans la cornée de l’oeil et le érythrocytes.

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68
Q

Comment est utilisé le lactate produit par les animaux?

A

Il est transporté via la circulation sanguine jusqu’au foie, pour servir de substrat lors de la gluconéogenèse.

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69
Q

Quel est le produit primaire de la fermentation alcoolique?

A

L’éthanol

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70
Q

Quelles sont les 2 étapes de la fermentation alcoolique?

A

1) Le pyruvate décarboxylase catalyse la décarboxylation du pyruvate pour générer une molécule d’acétalgéhyde et une molécule de CO2. La réaction est irréversible.
2) L’alcool déshydrogénase (ADH) réduit l’acétaldéhyde en éthanol. Ceci est couplé à l’oxydation du NADH. La réaction est réversible et sa direction dépend des concentrations relatives d’éthanol et d’acétaldéhyde.

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71
Q

Quel cofacteur est utilisé par la pyruvate décarboxylase?

A

Le cofacteur TPP (thiamine pyrophosphate)

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72
Q

Qu’est-ce que le cofacteur TPP (thiamine pyrophosphate)?

A

Une coenzyme impliquée dans plusieurs réactions de décarboxylation ainsi que dans des transferts de fragments multicarbonés contenant un groupement carbonyle.

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73
Q

La décarboxylation d’un acide alpha-cétonique tel que le pyruvate est-elle spontanée?

A

Non, donc toutes ces réactions utilisent la thiamine pyrophosphate (TPP) pour former un lien covalent avec le substrat et permettre la délocalisation électronique requise pour stabiliser l’intermédiaire carbanion.

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74
Q

Quelle est la partie réactive de la TPP?

A

Le noyau thiazolium

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75
Q

Comment fonctionne la stabilisation via la TPP?

A

Le cycle chargé positivement agit comme une trappe à e- qui stabilise la charge négative produit par la décarboxylation en la transférant au cycle.

76
Q

Quel est l’intérêt de l’enzyme alcool déshydrogénase et cette réaction est-elle réversible?

A

Elle catalyse une réaction d’oxydoréduction qui permet de régénérer le NAD+ en réduisant l’acétaldéhyde. La réaction est réversible.

77
Q

Quel est le sentier alternatif de la glycolyse?

A

Le sentier d’Entner-Doudoroff

78
Q

Qu’est-ce qui varie dans le sentier d’Entner-Doudoroff par rapport au sentier Embden-Meyerhof-Parnas traditionnel?

A

Les 5 étapes de la phase des hexoses du sentier original sont remplacés par 4 étapes distinctes.

79
Q

Chez les humains, le glucose est la seule source d’énergie pour quels organes et systèmes?

A 
Cerveau
Système nerveux
Érythrocytes
Testicules
Zone médullaire du rein
Tissus embryonnaires
80
Q

En cas de jeûne prolongé, comment sont comblés les besoins en glucose des humains?

A

La gluconéogenèse qui produit du glucose à partir de précurseurs non glucidiques.

81
Q

La gluconéogenèse a lieu chez quels types d’organismes?

A

Animaux
Plantes
Champignons
Microorganismes

82
Q

Le sentier de la gluconéogenèse est-il similaire d’une espèce et tissu à l’autre?

A

Oui, sauf pour le contexte métabolique et la régulation du sentier.

83
Q

Quel est le site principal de la gluconéogenèse chez les mammifères?

A

Foie (aussi rein, et cellules épithéliales bordant l’intérieur du petit intestin)

84
Q

Comment est-ce que le glucose produit dans le foie par gluconéogenèse est-il transportés aux tissus?

A

Par la circulation sanguine

85
Q

En quelles circonstances est-ce que la gluconéogenèse est-elle essentielle?

A

Elle est essentielle lors d’un exercice intense ou lorsqu’il y a un manque d’apport de glycogène (exogène).

86
Q

Quels sont le substrat et le produit de la gluconéogenèse?

A

Substrat: 2 pyruvates
Produit: Glucose

87
Q

La gluconéogenèse est-elle la voie inverse de la glycolyse?

A

Non car plusieurs réactions sont remplacées puisque l’équilibre de la glycolyse favorise énormément la formation du pyruvate.

88
Q

Quel est l’avantage de la modification du sentier de la guconéogenèse par rapport à la glycolyse?

A

Cela permet aux 2 voies d’être thermodynamiquement possibles dans des conditions physiologiques identiques et d’être régulées de manière indépendante pour qu’une soit activée lorsque l’autre est inhibée.

89
Q

Quelles réactions de la glycolyse sont modifiées pour la gluconéogenèse?

A

Les 3 réactions exergoniques et hautement régulées de la glycolyse sont remplacées par 4 réactions spécifiques qui rendent la gluconéogenèse irréversible.

90
Q

Quels sont les précurseurs de la gluconéogenèse des mammifères?

A

Ces précurseurs sont non glucidiques et ont 3 carbones: pyruvate, lactate, certain acides aminés et glycérol.

91
Q

Comment sont intégrés les différents précurseurs des mammifères dans la gluconéogenèse?

A

Ils sont convertis en pyruvate ou entrent dans la voie au niveau d’intermédiaires ultérieurs comme l’oxaloacétate et le dihydroxyacétone phosphate.

92
Q

Qu’est-ce que le cycle des Cori?

A

Un cycle dans lequel le lactate formé par la glycolyse anaérobie dans le muscle squelettique retourne au foie où il est reconverti en pyruvate avant d’entrer dans la gluconéogenèse.

93
Q

Comment le corps des mammifères réagit-il lors de périodes de jeûne prolongées?

A

Les protéines des muscles squelettiques sont dégradées et la plupart des acides aminés formés servent de précurseur à la gluconéogenèse après leur conversion en pyruvate ou en oxaloacétate.

94
Q

Comment appelle-t-on un acide aminé précurseur?

A

Acides aminés glucogéniques

95
Q

Comment sont transportés les acides aminés glucogéniques des muscles jusqu’au foie où a lieu la gluconéogenèse?

A

Transportés sous forme d’alanine ou de glutamine.

96
Q

Quel est l’intérêt de l’hydrolyse des triacylglycérols dans les cellules adipeuses pour la gluconéogenèse che les mammifères?

A

Elle fournit du glycérol et des acides gras. Le glycérol peut servir de précurseur à la gluconéogenèse et l’oxydation des acides gras fournit l’énergie essentielle à la gluconéogenèse.

97
Q

Quelle est la première réaction de contournement de la gluconéogenèse?

A

La conversion du pyruvate en PEP.

98
Q

Quels types d’enzymes sont requises pour effectuer les réactions de contournement de la gluconéogenèse?

A

Enzymes cytosoliques et mitochondriales

99
Q

Quelles 2 voies assurent la transformation du pyruvate en PEP lors de la gluconéogenèse?

A

1) Voie où le pyruvate ou l’alanine sont les précurseurs glycogéniques
2) Voie où le lactate est le précurseur glycogénique

100
Q

Décrivez la voie pyruvate-alanine qui permet la transformation du pyruvate en PEP.

A
  1. a) Le pyruvate est transporté du cytosol à la matrice mitochondriale
  2. b) Le pyruvate est produit à partir de l’alanine dans la mitochondrie par une réaction de transamination qui transfert l’amine de l’alanine (devient le pyruvate) à un acide carboxylique
    2) Le pyruvate est converti en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase qui requiert la coenzyme biotine
    3) L’oxaloacétate est réduit en malate grâce à la malate déshydrogénase et un NADH afin d’exporter le malate dans le cytosol puisque l’oxaloacétate ne peut être exporté
    4) Le malate est réoxydé en oxaloacétate par une version cytosolique du malate déshydrogénase et un NAD+
    5) L’oxaloacétate est converti en phosphoénolpyruvate (PEP) par la phosphoénolpyruvate carboxykinase et du Mg2+ et du GTP comme donneur de phosphoryle
101
Q

La transformation du pyruvate en PEP est-elle réversible dans la voie pyruvate-alanine?

A

Non car la somme de ces réactions de contournement est ∆G˚’ = 0,9 kJ/mole

102
Q

Quelle réaction de la transformation du pyruvate en PEP dans la voie pyruvate-alanine est réversible de façon indépendante?

A

La réduction de l’oxaloacétate en malate puisque le ∆G de la réaction est de 0. Ainsi, cette réaction fonctionne à la fois dans la gluconéogenèse et le cycle de Krebs.

103
Q

Quelle est la formule générale de la transformation du pyruvate en PEP dans la voie pyruvate-alanine?

A

Pyruvate + ATP + GTP + HCO3- -> PEP + ADP + GDP + Pi + CO2

104
Q

Dans la voie pyruvate-alanine, à quelle étape y a-t-il ajout et élimination de CO2?

A

Ajout: Étape catalysée par la pyruvate carboxylase

Élimination: Étape catalysée par la PEP carboxykinase

105
Q

Quel est l’intérêt d’effectuer certaines étapes de la transformation du pyruvate en PEP dans la voie pyruvate-alanine dans la mitochondrie?

A

Puisque la concentration cytosolique de NADH est si faible, le passage par la mitochondrie permet de balancer le NADH consommé et produit dans le cytosol par la gluconéogenèse.

106
Q

Décrivez la voie lactate qui permet la transformation du pyruvate en PEP.

A

1) Dans le cytosol des hépatocytes, le lactate est converti en pyruvate par la lactate déshydrogénase. Il y a production d’un NADH dans le cytosol donc la transformation en malate pour retourner dans le cytosol n’est plus nécessaire.
2) Le pyruvate est transporté dans la matrice mitochondriale où il est converti en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase
3) L’oxaloacétate est converti en PEP par une isozyme de la PEP carboxykinase
4) Le PEP est transporté à l’extérieur de la mitochondrie pour poursuivre son parcours dans la gluconéogenèse

107
Q

D’où produit le lactate utilisé par la voie lactate de la transformation du pyruvate en PEP?

A

Il provient de la glycolyse dans les érythrocytes ou dans le muscle en condition anaérobie.

108
Q

Où a lieu la gluconéogenèse suite à la transformation du pyruvate en PEP?

A

Principalement dans le cytosol puisque les enzymes requises sont cytosoliques.

109
Q

Quelle est la seconde réaction de contournement de la gluconéogenèse?

A

La conversion du FBP en F6P

110
Q

Quelle enzyme catalyse la production de fructose-6-phosphate à partir de fructose-1,6-biphosphate dans cette réaction de contournement lors de la gluconéogenèse?

A

Fructose-1,6-biphosphatase (FBPase-1)

111
Q

Quelle est la troisième réaction de contournement de la gluconéogenèse?

A

La déphosphorylation du G6B en glucose par hydrolyse.

112
Q

Quelle enzyme catalyse la production deglucose à partir de glucose-6-phosphate dans cette réaction de contournement lors de la gluconéogenèse et où se trouve-t-elle?

A

Glucose-6-phosphatase

Elle se trouve dans la membrane du réticulum

113
Q

Puisque la gluconéogenèse est défavorable de par son ∆G, comment est-elle rendue favorable?

A

Elle est couplée à l’hydrolyse de NTPs, ce qui lui confère un ∆G d’environ -16kJ/mole.

114
Q

D’où proviennent les NTPs utilisés lors de la gluconéogenèse?

A

Surtout de l’oxydation des acides gras.

115
Q

Pourquoi est-il impossible de coupler simultanément les réactions de la glycolyse et de la gluconéogenèse?

A

Cela nécessiterait l’hydrolyse de 4 nucléotides triphosphates (2 ATP et 2 GTP) par cycle de réactions et l’énergie serait gaspillée par production de chaleur.

116
Q

Comment évite-t-on le gaspillage d’énergie dû à l’activation de la glycolyse et de la gluconéogenèse simultanée?

A

Les cellules régulent ces 2 voies opposées en fonction des besoins énergétiques de la cellule en diminuant le flux d’une réaction par rapport à l’augmentation de l’autre.

117
Q

Quelle est l’équation nette de la glycolyse?

A

Glucose +2ADP + 2NAD+ + 2Pi -> 2 Pyruvates + 2ATP + 2 NADH + 2H2O

118
Q

Où a lieu la glycolyse?

A

Dans le cytoplasme

119
Q

Quelle est la première étape/ la première enzyme de la glycolyse?

A

Le glucose est phosphorylé par une hexokinase, HK (kinase dont le substrat est un hexose).

120
Q

Quelle est l’importance de la phosphorylation du glucose?

A

1) La phosphorylation trappe le glucose à l’intérieur de la cellule puisque la forme phosphorylée ne peut pas traverser la membrane cellulaire.
2) La conversion rapide du glucose en glucose-6-phosphate permet de garder la concentration intracellulaire en glucose basse, favorisant le transport passif du glucose vers la cellule.

121
Q

Qu’est-ce qu’un isozyme?

A

2 protéines différentes qui catalysent la même réaction chimique.

122
Q

Où et comment se fait le transfert du groupement phosphoryle?

A

L’hexokinase transfère via une attaque nucléophile le groupement phosphoryle en position gamma du complexe Mg2+ - ATP(électrophile) sur l’hydroxyle en C6 du glucose (nucléophile) pour former le glucose-6-phosphate (G6P).

123
Q

L’hexokinase requiert-elle la présence de Mg2+ pour son activité?

A

Oui, comme plusieurs autres kinases.

124
Q

À quels moments de la glycolyse y a-t-il consommation d’un ATP?

A

Lors de l’ajout d’un groupement phosphoryle, soit à l’étape 1 et 3.

125
Q

L’hexokinase est-elle une molécule monomérique ou polymérique?

A

Monomérique

126
Q

Quelles sont les 2 conformations possibles de l’hexokinase et qu’est-ce qui engendre la variation de conformation?

A

1) Conformation ouverte/inactive: glucose est absent
2) Conformation fermée/active: glucose fixé à l’enzyme
La présence ou l’absence u glucose induit un changement dramatique de la conformation de l’hexokinase.

127
Q

Quel est l’effet spatial de la liaison du glucose à l’hexokinase?

A

Cela rapproche les 2 domaines de la protéine, ce qui rapproche l’ATP du glucose et permet d’évacuer une molécule d’eau présente dans le site actif.

128
Q

Qu’est-ce que le mécanisme «induced-fit»?

A

Mécanisme qui assure le transfert du groupement phosphoryle sur le glucose et non sur la molécule d’eau par expulsion de cette dernière lors du rapprochement des domaines.

129
Q

Quel est l’avantage de l’expulsion de la molécule d’eau lors de la liaison du glucose à l’hexokinase?

A

Cela diminue la polarité du site actif, ce qui facilite la réaction nucléophile.

130
Q

Pourquoi dit-on que la réaction catalysée par l’hexokinase n’est pas la véritable réaction d’engagement de la glycolyse?

A

Parce que le produit de cette réaction, le G6P n’est pas exclusif à la glycolyse. Il peut être utilisé par d’autres sentiers métaboliques comme la gluconéogenèse, la synthèse du glycogène et la voie des pentoses phosphate.

131
Q

Quelle est la deuxième étape/ la deuxième enzyme de la glycolyse?

A

Le G6P, un aldose, est converti en fructose-6-phosphate (F6P), un cétose, par la glucose-6-phospate isomérase/phosphoglucose isomérase (PGI).

132
Q

Le ∆G˚’ de la 2e réaction avec le PGI est légèrement positif. Comment est-ce que cette réaction est rendue spontanée?

A

La concentration intracellulaire des réactifs donne une valeur ∆G légèrement négative à la réaction. Cette réaction est donc réversible et est incluse dans la gluconéogenèse.

133
Q

Quelles modifications moléculaires permettent la conversion du G6P en F6P et quel est l’intérêt de cette étape?

A

Le groupement carbonyle en C1 est déplacé en C2. Cette modification favorise les étapes 3 et 4.

134
Q

Comment se fait le déplacement du groupement carbonyle puisque le G6P et le F6P existent sous forme cyclique?

A

Le cycle G6P doit être linéarisé puis isomérisé avant de subir un cyclisation de la forme linéaire du F6P.

135
Q

Comment est linéarisé le G6P?

A

Le site actif du glucose-6-phosphate isomérase permet la linéarisation du G6P via un groupement acide.

136
Q

Quelle est la troisième étape/ la troisième enzyme de la glycolyse?

A

Le groupement phosphoryle terminal du complexe Mg2+ - ATP est transféré via une attaque nucléophile au groupement hydroxyle en C1 du F6P par la phosphofructokinase-1 (PFK-1), ce qui produit le fructose-1,6-bisphosphate (FBP).

137
Q

Quel est le but de la phosphorylation de l’étape 3?

A

Assure que les 2 produits de l’étape 4 seront phosphorylés.

138
Q

Pourquoi utilise-t-on le suffixe «bis» plutôt que «di» pour le FBP?

A

«bis» indique que les 2 groupements phosphoryles sont sur des atomes de carbone différents.

139
Q

Pourquoi dit-on que la 3e étape catalysée par la phosphofructokinase-1 est la véritable étape d’engament du sentier de la glycolyse?

A

Parce qu’elle est le 2e point de contrôle de ce sentier et son produit, le FBP, est unique à la glycolyse.

140
Q

Quelle est la quatrième étape/ la quatrième enzyme de la glycolyse?

A

L’aldolase coupe la molécule FBP en 2 molécules de trioses, le dihyroxyacétone phosphate (DHAP) C1 à C3 et le glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) C4 à C6.

141
Q

Comment est-ce que la réaction catalysée par l’aldolase est-elle près de l’équilibre alors que le ∆G˚’ est fortement positif?

A

La concentration de fructose-1,6-bisphosphate dans la cellule est très élevé en comparaison aux concentration cellulaires des 2 trioses à cause de l’étape 3 qui est irréversible. De plus, la consommation rapide des 2 trioses formés tire la réaction catalysée par l’aldolase vers l’avant.

142
Q

Comment se fait la scission symétrique de l’hexose en 2 trioses phosphorylés de haute énergie?

A

La présence d’un groupement carbonyle en C2 le permet via la scission aldolique catalysée par l’aldolase.

143
Q

Quelles sont les 2 classes d’aldolases?

A

Classe I: présente chez les plantes et les animaux

Classe II: présente chez les champignons, les algues et quelques bactéries

144
Q

Quelle est la cinquième étape/ la cinquième enzyme de la glycolyse?

A

Le DHAP est converti en GAP par une isomérase, la triose phosphate isomérase (TIM) et fait intervenir un intermédiaire ènediol car le seul le GAP est utilisé dans la poursuite de la glycolyse.

145
Q

Comment est-ce que la réaction catalysée par l’isomérase TIM est-elle près de l’équilibre alors que le ∆G˚’ est légèrement positif?

A

Le GAP est rapidement consommé dans la réaction subséquente ce qui permet d’abaisser considérablement la concentration intracellulaire en GAP et ainsi de déplacer la réaction dans la direction DHAP vers GAP.

146
Q

La réaction 5, catalysée par TIM est-elle réversible?

A

Oui, elle est sensible aux fluctuations des concentration de substrat et de produit.

147
Q

Comment est stabilisé l’intermédiaire ènediol lors de la réaction catalysée par la triose phosphate isomérase?

A

Une boucle flexible se referme sur le site actif suite à la liaison du substrat.

148
Q

Quelle est la sixième étape/ la sixième enzyme de la glycolyse?

A

Le groupement aldéhyde du GAP est oxydé par la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) et le cofacteur NAD+ est réduit en NADH. Une partie de l’énergie libérée lors de l’oxydation du GAP est utilisé pour sa propre phosphorylation et forme le 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG).

149
Q

Comment est-ce que la réaction catalysée par la GAPDH est-elle favorable alors que le ∆G˚’ est positif?

A

Dans la cellule, la GAPDH forme un complexe avec l’enzyme de l’étape 7. Le 1,3-BPG est donc transféré directement par canalisation métabolique à l’enzyme suivante ce qui maintient sa concentration à un niveau très faible et rend possible la réaction.

150
Q

Quel est l’intérêt de l’étape catalysée par la GAPDH?

A

Elle permet de conserver une partie de l’énergie de l’oxydation sous la forme de NADH, d’utiliser une partie de l’énergie de l’oxydation pour incorporer une molécule de Pi et de générer un composé phosphorylé riche en énergie, soit le 1,3-BPG.

151
Q

Pourquoi dit-on que l’étape 6 est l’étape de la glycolyse qui produit le plus d’énergie en présence d’O2?

A

Elle engendre l’oxydation d’un NADH en NAD+ par GAP converti via la phosphorylation oxydative, ce qui mène à la formation de 2,5 molécules d’ATP.

152
Q

Quelle est la septième étape/ la septième enzyme de la glycolyse?

A

Le groupement phosphoryle du C1 du 1,3-BPG est transféré par la phosphoglycérate kinase (PGK) à l’ADP pour produire de l’ATP et du 3-phosphoglycérate (3PG).

153
Q

La production d’ATP à partir du groupement phosphoryle du 1,3-BPG est un exemple de quel type de phosphorylation?

A

Phosphorylation au niveau du substrat

154
Q

Pourquoi la réaction catalysée par le PGK est-elle réversible alors que son ∆G˚’ est fortement négatif?

A

Les étapes 6 et 7 sont catalysées par des enzymes formant un complexe ce qui entraîne un phénomène de canalisation métabolique. Donc, le ∆G de la réaction dépend de la somme des ∆G˚’ des 2 réactions et de la concentration des différents réactifs. Ainsi les étapes 6 et 7 sont réversibles.

155
Q

À quelle étape est remboursée l’énergie utilisée lors de la première phase de la glycolyse?

A

Étape 7 (PGK)

156
Q

Quelle est la huitième étape/ la huitième enzyme de la glycolyse?

A

La phosphoglycérate mutase (PGM) catalyse la conversion du 3PG en 2-phosphoglycérate (2PG), ces 2 molécules sont des isomères de structure/position.

157
Q

Quel type de réaction est engendré par une mutase?

A

Elle catalyse le transfert d’un groupement fonctionnel d’une position à une autre dans la même molécule.

158
Q

La réaction catalysée par le PGM est-elle endergonique ou exergonique?

A

Elle est faiblement endergonique dans les conditions standards mais la concentration intracellulaire de 3PG est élevée par rapport à celle du 2PG donc la réaction est réversible.

159
Q

Quelle est la neuvième étape/ la neuvième enzyme de la glycolyse?

A

Le 2PG est déshydraté par une énolase, ce qui provoque la formation d’une double liaison C-C. Le produit final est le phosphoénolpyruvate (PEP).

160
Q

Le 9e étape est-elle réversible?

A

Oui mais le tout dépend de la concentration de substrat et de produits.

161
Q

Quel est le rôle des étapes 8 et 9?

A

Étapes de préparation qui permettront de transférer le groupement phosphoryle de la molécule à 3 C vers un ADP lors de l’étape 10.

162
Q

Pourquoi est-il nécessaire d’avoir 3 étapes pour permettre le transfert du groupement phosphoryle de la molécule à 3 C vers un ADP?

A

Le ∆G˚’ d’hydrolyse du groupement phosphoryle du 2PG est insuffisante pour permettre la synthèse d’ATP à partir d’ADP et de Pi mais la déshydratation de 2PG en PEP amène la formation d’un intermédiaire riche en énergie (PEP) qui assure la synthèse d’ATP.

163
Q

Quelle est la dixième étape/ la dixième enzyme de la glycolyse?

A

La pyruvate kinase (PK) assure le transfert du groupement phosphoryle du PEP à une molécule D’ADP pour donner du pyruvate et de l’ATP.

164
Q

La 10e étape de la glycolyse est-elle réversible?

A

Non, elle est la 3e étape régulée de la glycolyse.

165
Q

Comment se fait la réaction lors de la 10e étape de la glycolyse?

A

Il y a attaque nucléophile de l’atome de phosphore du PEP par le groupement phosphoryle de ß de l’ADP, ce qui entraîne la formation d’énol pyruvate et d’ATP. L’énol pyruvate est transformé en pyruvate par tautomérisation.

166
Q

Pourquoi le PEP est-il un intermédiaire riche en énergie?

A

Le phosphoénolphosphate est riche en énergie car la forme céto du pyruvate, le produit de l’hydrolyse du PEP est plus stable que la forme énol du pyruvate. Par contre, la présence du groupement phosphoryle en C2 du PEP prévient la réaction favorable de tautomérisation vers la forme céto et quand ce dernier est transféré à l’ADP, la tautomérisation a lieu. Cette tautomérisation transmet l’énergie nécessaire à la phosphorylation de l’ADP en ATP.

167
Q

Quelles étapes de la glycolyse produisent du NADH?

A

Étape 6

168
Q

Quelles étapes de la glycolyse produisent de l’ATP?

A

Étapes 7 et 10

169
Q

Quelles enzymes sont importantes dans le voie métabolique de la glycolyse et pourquoi?

A

1) Les kinases qui catalysent les transfert de groupements phosphate catalysent 4 des 10 étapes.
2) 2 isomérases et une mutase catalysent des réactions d’isomérisation.

170
Q

Pourquoi la gluconéogenèse est-elle essentielle à la survie des animaux?

A

Parce que les niveaux de glucose doivent être maintenus pour assurer les métabolisme des tissus qui utilisent le glucose comme source première de carburant.

171
Q

Quels organes assurent la gluconéogenèse chez les mammifères?

A

Le foie et les reins (aussi le pancréas et le petit intestin)

172
Q

Quelles 4 enzymes sont requises pour les réactions spécifiques à la gluconéogenèse?

A

Pyruvate carboxylase
Phosphoénolpyruvate carboxylase
Fructose biphosphatase
Glucose-6-phosphatase

173
Q

Combien de réactions sont nécessaires pour transformer le pyruvate en PEP?

A

2 réactions catalysées par la pyruvate carboxylase et la phosphoénolpyruvate carboxylase.

174
Q

Décrivez la première réaction de conversion du pyruvate en PEP.

A

Le pyruvate est converti en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase avec son groupement prosthétique de type biotine. Le C ajouté provien d’un ion bicarbonate (HCO3-), la forme du CO2 en milieu aqueux. Ceci requiert 1 ATP et un groupement.

175
Q

Quel type de lien relie le groupement biotine à l’enzyme pyruvate carboxylase?

A

Un lien amide entre le groupement carboxyle de la chaîne latérale de la biotine et le groupement aminé de la chaîne latérale d’un résidu lysine de l’enzyme.

176
Q

Qu’est-ce que le carboxybiotine?

A

Un groupement biotine qui porte un groupement carboxyle pour servir comme transporteur de CO2.

177
Q

Quelle est la fonction des bras flexibles des enzymes?

A

Ces bras visitent successivement différents sites actifs afin s’assurer que le produit d’une réaction sera immédiatement dirigé vers la prochaine composante du système sans diffuser au loin ou réagir avec une autre substance.

178
Q

Où a lieu la réaction catalysée par la pyruvate carboxylase?

A

La réaction a lieu en 2 phases qui se produisent sur 2 sites différents de l’enzyme.

179
Q

Quels autres types de bras oscillants existent?

A

Des bras oscillants basés sur la lipoamide (lipoate) et le panthoténate, sont rencontrés chez des enzymes multifonctionnelle possédant plus d’un site catalytique.

180
Q

Décrivez la deuxième réaction de conversion du pyruvate en PEP.

A

La phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) catalyse la décarboxylation et la phosphorylation de l’oxaloacétate pour former du phosphoénolpyruvate (PEP).

181
Q

Qu’entraîne la décarboxylation de l’oxaloacétate?

A

Un réarrangement électronique qui facilite l’attaque nucléophile du phosphate gamma du GTP par l’O du groupement carbonyle du pyruvate.

182
Q

Dans le monde vivant, est-ce que le groupement phosphoryle s,attachant au pyruvate provient-il uniquement du GTP?

A

Non, seulement chez les mammifères. Chez les protistes, les champignons, les plantes et certaines bactéries, c’est plutôt l’ATP qui est utilisé.

183
Q

Comment entraîne-t-on l’activation de la gluconéogenèse plutôt que la glycolyse?

A

Lorsque les 2 premières enzymes de la gluconéogenèse sont activées et que la pyruvate kinase est inactivée, le concentration de phosphoénolpyruvate augmente ce qui pousse le sens des réactions vers la formation de FBP.

184
Q

Quelle est la 3e étape spécifique de la gluconéogenèse?

A

Le FBP est converti en F6P en étant déphosphorylé par la fructose-1,6-biphosphatase (FBPase-1). Il y a libération d’un Pi.

185
Q

Quelle est la 4e étape spécifique de la gluconéogenèse?

A

Le G6P est transporté dans la lumière du réticulum endoplasmique par le transporteur T1 où il est hydrolysé en glucose (et Pi) par la glucose-6-phosphatase liée à la membrane. Les produits sont ensuite ramenés dans le cytoplasme par les transporteur T2 et T3. Le glucose quitte la cellule pour la circulation sanguine via GLTU2.

186
Q

Où retrouve-t-on la glucose-6-phosphatase et le transporteur GLUT2?

A

Ils sont présents dans les tissus dont la fonction métabolique est de maintenir l’homéostasie du glucose sanguin, soit le foie et les reins (aussi pancréas et intestins).

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