Module 6 : La régulation du métabolisme : Exemple des sucres Flashcards
Lequel de ces énoncés sur les isozymes est vrai?
A. Ils ont la même séquence en acides aminés.
B. Ils ont les mêmes propriétés cinétiques.
C. Ils catalysent la même réaction.
D. Ils ne peuvent pas être exprimés dans la même cellule en même temps.
C. Ils catalysent la même réaction.
Les isozymes sont différentes formes d’une enzyme qui catalyse la même réaction. La distribution des différentes isozymes peut varier avec le type de tissus ou le stade de développement. Mais il y a également des isozymes à l’intérieur d’une même cellule ayant des rôles métaboliques différents, parfois dans des compartiments distincts.
Bien qu’elles catalysent la même réaction, les isozymes ont des propriétés cinétiques et de régulation très variées. Cela s’explique par leur séquence en acides aminés similaires, mais non identiques. Les propriétés cinétiques variées des isozymes leur permettent de remplir des rôles métaboliques variés à l’intérieur d’une même cellule.
La pyruvate kinase est inhibée par ces molécules :
A. L'ATP B. L'AMP C. Le FBP D. L'alanine E. L'acétyl-CoA F. Les acides gras à longue chaine
A. L’ATP
D. L’alanine
E. L’acétyl-CoA
F. Les acides gras à longue chaine
L’ATP, l’alanine, l’acétyle CoA et les acides gras à longue chaine sont des effecteurs allostériques négatifs de la pyruvate kinase. Une forte concentration d’ATP indique un faible besoin en énergie, ce qui entraine l’inhibition de la PK et par le fait même de la glycolyse. L’alanine, les acides gras à longue chaine et l’acétyle CoA sont des métabolites provenant de la dégradation des protéines et des lipides. Leurs effets sur la PK permet d’inhiber la glycolyse et ainsi économiser le glucose lorsque d’autres carburants sont disponibles.
Parmi les molécules suivantes, lesquelles sont des modulateurs allostériques négatif de la phosphofructokinase-1 chez les eucaryotes?
A. L'ATP B. L'AMP C. L'ADP D. Le citrate E. Le fructose-2,6-bisphosphate
A. L’ATP
D. Le citrate
La phosphofructokinase-1 est régulée par la présence de plusieurs molécules. Chez les eucaryotes, l’AMP et l’ADP sont des régulateurs allostériques positifs, tandis que l’ATP et le citrate sont des modulateurs allostériques négatifs.
Dans le foie, le fructose-2,6-bisphosphate est un régulateurs allostériques positifs importants.
VRAI OU FAUX. Le glucagon est une hormone qui stimule la dégradation du glycogène en ciblant spécifiquement les cellules du foie.
VRAI.
Le glucagon et l’épinéphrine sont deux hormones stimulant la gluconéogenèse et la dégradation du glycogène. Cependant, le glucagon n’agit que sur le foie alors que l’épinéphrine agit à la fois sur les muscles et le foie.
Quelle enzyme inactivée en présence d’insuline est responsable du maintien de la glycogène synthase sous sa forme inactive?
Glycogène synthase kinase 3—GSK3
La GS est inactive lorsque phosphorylée. Pas moins de 11 kinases peuvent phosphoryler la GS. Cependant, la plus importante est la glycogène synthase kinase 3 ou GSK3.
Pour chacune des situations décrites, quel sera l’effet sur la vitesse de la glycolyse?
- Augmentation de la concentration d’ATP
- Augmentation de la concentration de G6P
- Augmentation de la concentration de F2,6P
- Ralentit la glycolyse
- Ralentit la glycolyse
- Active la glycolyse
Les hexokinases I, II et III sont allostériquement inbibées par l’accumulation de G6P.
La F2,6P est un activateur allostérique de la PFK-1.
L’ATP indique un faible besoin énergétique. C’est un inhibiteur allostérique de la PFK-1 et de la pyruvate kinase.
Pour chacune des situations décrites, quel sera l’effet sur la vitesse de la gluconéogenèse?
- Diminution de la concentration d’acétyle CoA
- Phosphorylation de la PFK-2
- Augmentation du ratio des concentrations AMP/ATP
- Ralentit la gluconéogenèse
- Active la gluconéogenèse
- Ralentit la gluconéogenèse
L’acétyle CoA est un activateur allostérique de la pyruvate carboxylase.
C’est l’activité FBPase de la PFK-2/FBPase-2 qui est présente lorsque cette enzyme est phosphorylée. La FBPase-2 convertit le F2,6P en F6P. Le F2,6P est un inhibiteur de la FBPase-1. Lorsque le concentration de F2,6P diminue, l’activité de la FBPase-1 augmente.
La présence d’AMP inhibe la FBPase-1 et, par conséquent, la gluconéogenèse.
Lequel de ces énoncés sur la PFK-1 est faux?
A. Elle est inhibée par le fructose-2,6-biphosphate.
B. Elle est activée par l’AMP.
C. Elle est inhibée par le citrate.
D. Elle est inhibée par l’ATP.
A. Elle est inhibée par le fructose-2,6-biphosphate
Le F2,6P est un activateur allostérique de la PFK-1. Par conséquent, celle-ci est activée en présence de fructose-2,6-biphosphate.
La PFK-1 est aussi activée par l’AMP et l’ADP, tandis que l’ATP et le citrate l’inhibent.
Lequel ou lesquels de ces énoncés sur la régulation de la gluconéogenèse sont vrais?
A. Le glucagon stimule l’adénylate cyclase, entraînant la formation d’AMPc.
B. L’AMPc stimule la phosphorylation par la PKA ce qui augmente l’activité de la FBPase-2.
C. L’activité de la FBPase-2 diminue la concentration de F2,6P, ce qui augmente le taux de gluconéogenèse.
D. La régulation de la gluconéogenèse est réciproquement liée à la régulation de la glycolyse.
TOUTES CES RÉPONSES.
Tous ces énoncés sont vrais. Le glucagon active la voie de l’adénylate cyclase. L’adénylate cyclase catalyse la formation d’AMPc. L’AMPc est un activateur allostérique de la PKA. La PKA phosphoryle une série d’enzymes dont la PFK-2/FBPase-2 (enzyme bifonctionnelle). Lorsque phosphorylée, c’est l’activité FBPase-2 qui est observée. La FBPase-2 convertit le F2,6P en F6P. Le F2,6P active la PFK-1 de la glycose et inhibe la FBPase-1 de la gluconéogenèse. Lorsque la concentration de F2,6P diminue, la glycolyse ralentit alors que la gluconéogenèse augmente. C’est pourquoi on dit que la glycolyse et la gluconéogenèse sont réciproquement régulées.
Lequel ou lesquels de ces énoncés sur le contrôle du métabolisme du glycogène sont vrais?
A. La glycogène synthase est active lorsque phosphorylée.
B. La glycogène synthase et la glycogène phosphorylase sont régulées réciproquement.
C. La glycogène synthase et la glycogène phosphorylase sont actives simultanément.
D. La phosphoprotéine phosphatase 1 convertit la glycogène synthase b en sa forme active.
B. La glycogène synthase et la glycogène phosphorylase sont régulées réciproquement.
D. La phosphoprotéine phosphatase 1 convertit la glycogène synthase b en sa forme active
La glycogène synthase est inactive lorsque phosphorylée, tandis que la glycogène phosphorylase est active lorsque phosphorylée.
La GS et la GP sont régulées réciproquement. La présence de glucagon entraine leur phosphorylation, tandis que la présence d’insuline entraine leur déphosphorylation.
Puisque cette modification covalente a un effet opposé sur les 2 enzymes (GS et GP), c’est 2 enzymes ne sont pas actives simultanément.
La glycogène synthase b correspond à la forme phosphorylée. Afin d’être convertie en sa forme active (GS a), elle doit être déphosphorylée par la phosphoprotéine phosphatase 1.
Dans quelle(s) situation(s) y aura-t-il augmentation de la dégradation du glycogène?
A. Augmentation de la concentration d’AMP.
B. Augmentation du ratio des concentrations AMP/ATP.
C. Augmentation de la sécrétion de glucagon par le pancréas.
TOUTES CES RÉPONSES.
L’AMP, l’ATP, le glucose et le glucose-6-phosphate sont les modulateurs allostériques lors du métabolisme du glycogène dans le muscle. Une agmentation de la concentration d’AMP (ou du ratio AMP/ATP) indique un besoin énergétique. Pour y répondre, la dégradation du glycogène est activée.
La présence de glucagon indique une faible concentration du glucose dans le sang. Afin de maintenir l’homéostasie, le glycogène du foie est alors dégradé. Le G6P produit est convertit en glucose et libéré dans la circulation sanguine.
Dans quelle(s) situation(s) y aura-t-il augmentation de la synthèse du glycogène?
A. Augmentation de la concentration d’AMPc.
B. Augmentation du ratio des concentrations AMP/ATP.
C. Augmentation de la sécrétion d’insuline par le pancréas.
C. Augmentation de la sécrétion d’insuline par le pancréas.
L’AMPc est produit en réponse au glucagon ou à l’épinéphrine. L’AMPc active la PKA qui phosphoryle et inactive la GS. La PKA phosphoryle également la phosphorylase kinase qui phosphoryle et active la GP. L’AMPc favorise donc la dégradation du glycogène et non sa synthèse.
Une augmentation du ratio AMP/ATP favorise la dégradation du glycogène dans le muscle via régulation allostérique.
L’insuline indique que le glucose est présent en grande quantité dans le sang. Afin de maintenir la concentration de glucose à l’intérieur des paramètres physiologiques, l’excédent de glucose est stocké sous forme de glycogène (ou d’acides gras). Pour ce faire, l’insuline active une voie de transduction de signal qui entraine l’inactivation de la GSK3 et l’activation de la PP1. La PP1 déphosphoryle la GS ce qui active cette dernière, et donc active la synthèse du glycogène. Dans le muscle, l’insuline active également le transporteur GLUT4 ce qui permet de transporter plus de glucose dans la cellule afin de le stocker.
Expliquez pourquoi le sentier de biosynthèse d’une molécule Y à partir d’un précurseur X doit posséder au moins une étape différente du sentier qui dégradera la molécule Y en ce même précurseur X?
Cela permet une régulation réciproque des 2 sentiers et assure qu’ils ne fonctionneront pas en même temps.
Le glucose est une molécule non chargée qui diffuse passivement au travers de la membrane cellulaire. Pourquoi les cellules utilisent-elles des transporteurs?
La diffusion simple du glucose est trop lente pour assurer les besoins de la cellule. Tout comme les enzymes, les transporteurs accélèrent la réaction (GLUT = diffusion facilitée du glucose).
Le transport du glucose par les GLUT requiert un gradient de concentration. VRAI OU FAUX. Expliquez.
VRAI. Les GLUT sont des transporteurs passifs. Par conséquent, le transport ne peut avoir lieu que dans le sens du gradient de concentration.
Comment les différents tissus contrôlent-ils l’entrée du glucose dans la cellule? (2)
En exprimant différents transporteurs (isoformes) GLUT qui se distinguent par leur KT pour le glucose.
En régulant leur présence dans la membrane par exocytose/endocytose (GLUT4). Ce mécanisme est contrôlé par l’insuline et l’hypoxie.
Comment se nomme une protéine qui n’est pas une enzyme et qui est présente sous des formes légèrement différentes dans les différents tissus? Donnez un exemple.
Lorsqu’une protéine n’ayant pas d’activité enzymatique existe sous des formes variables selon les tissus, on parle alors d’isoforme. Les différents transporteurs GLUTs sont des isoformes.
Énumérez les différences majeures entre la glucokinase et les autres hexokinases.
Affinité pour le glucose (Km et K0.5)
Spécificité différente pour les sucres
o Les HK I, II et III phosphorylent différents hexoses en plus du glucose.
o La GK est spécifique au glucose. Régulation
o Rétroinhibition par le G6P pour les hexokinases I, II et III
o Localisation intracellulaire régulée par la GKRP pour la GK.
o Activation allostérique de la GK par le glucose (modèle mnémonique)
Expression différente selon les tissus :
o Les HK1 et HKIII sont ubiquitaires
o L’HKII est retrouvé principalement dans les muscles et les adipocytes o La GK est présente dans le foie et le pancréas.
Si vous comparez l’affinité des hexokinases (Km < 0,1 mM) et de la glucokinase (K0,5 ≈ 10 mM) pour le glucose, laquelle vous semble la plus appropriée pour assurer un apport constant en G6P? Pourquoi?
L’hexokinase. Les valeurs de Km des hexokinases (< 0,1 mM) indiquent que l’activité des hexokinases est maximale aux concentrations physiologiques de glucose. De plus, les tracés de la diapositive 4 (capsule 6.1) montrent que seulement une diminution catastrophique en glucose pourrait ralentir l’hexokinase. On peut donc dire que l’activité des hexokinases est à l’abri des fluctuations physiologiques des niveaux de glucose. Les HK I, II et III permettent donc un apport constant en G6P alors que la GK n’est active que lorsque la concentration de glucose est élevée.
Quel(s) mécanisme(s) prévient la glucokinase hépatique (GK) de fonctionner lorsque les niveaux du glucose sanguin sont normaux?
Quand les niveaux de glucose sanguin sont normaux, la glucokinase est séquestrée dans le noyau par une protéine nucléaire GKRP. La glucokinase forme un complexe avec la GKRP. Si les niveaux de glucose augmentent, la glucokinase se dissocie de la protéine nucléaire et retourne dans le cytoplasme.
De plus, l’affinité pour le glucose de la GK est faible (Km ≈ 10 mM) ce qui signifie qu’à une concentration normale de glucose (5 mM), la GK ne fonctionne même pas à la moitié de sa vitesse maximale.
Quelle(s) propriété(s) de la glucokinase permet au foie d’entreposer le glucose sous forme de glycogène?
La glucokinase n’est pas inhibée par le G6P, du moins aux concentrations physiologiques de G6P. En échappant à ce contrôle, le foie peut produire du G6P en plus grande quantité et l’utiliser pour entreposer le glucose sous la forme de glycogène.
