Module 8 : régulation du métabolisme #1 Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que l’état stationnaire?

A

Le substrat est fournit par la réaction précédente à la même vitesse à laquelle il est converti en produit. Donc, concentration du substrat reste constante.

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2
Q

Quels sont les 4 mécanismes utilisés par la cellule pour réguler la quantité d’une enzyme?

A
  1. La vitesse de synthèse peut être modulée par des facteurs de transcription (protéines nucléaires)
  2. Ensuite, les facteurs de transcription peuvent activer ou inhiber des éléments de réponses, ce qui mène à la transcription ou non des gènes.
  3. Régulation de la concentration d’enzyme dépend de la stabilité de l’ARNm transcrit (résistance à la dégradation par les ribonucléases)
  4. Dépend de la vitesse de dégradation des protéines, qui diffère d’une protéine à l’autre, et des conditions cellulaires.
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3
Q

Qu’entraîne une défaillance dans les systèmes de régulation?

A

Perturbe l’homéostasie et est souvent l cause première de maladie métabolique humaine.

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4
Q

Vrai ou faux :

Le diabète affecte directement le métabolisme des sucres.

A

Faux, n’affecte pas directement le métabolisme des sucres mais plutôt sa régulation

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5
Q

Chez l’humain, combien de gènes codent pour des protéines régulatrices?

A

environ 4000 gènes (12%)

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6
Q

Comment la vitesse d’une réaction catalysée par une enzyme peut-elle être ajustée?

A

En changeant le nombre de molécules d’une enzyme ou l’activité catalytique de chacune des molécules d’enzyme déjà présentes.

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7
Q

Que peuvent être les signaux extracellulaires

A

Hormones, neurotransmetteurs, facteurs de croissance et cytokines

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8
Q

Les 3 hormones les plus importantes pour le métabolisme? Que font-elles?

A
  • Insuline
  • Glucagon
  • Épinéphrine (adrénaline)
  • Activent les sentiers de signalisation → sentiers entraînent la production de seconds messagers qui activent généralement par allostérie certaines kinases ou phosphatases (second effecteur)
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9
Q

Qu’est-ce qui est responsable de la régulation par modification covalente?

A

Les kinases et les phosphatases

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10
Q

Rôle des voies de transduction du signal?

A

Permettent de relier les signaux extracellulaires à des mécanismes intracellulaires de régulation comme la transcription spécifique d’un gène, l’allostérie et la phosphorylation/déphosphorylation

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11
Q

Comment la cellule régule-t-elle l’activité enzymatique?

A
  1. Par la concentration des substrats
  2. Par l’allostérie (effecteurs allostériques)
  3. Par modifications covalentes
  4. Par une liaison à une protéine de régulation
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12
Q

Quels tissus sont touchés par le glucagon? Quel récepteur? Quelle est la voie de transduction?

A
  • Foie et adipocyte
  • Récepteur du glucagon
  • Voie : adénylate cyclase
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13
Q

Quels tissus sont touchés par l’insuline? Quel récepteur? Voie de transduction?

A
  • Le muscle, le foie et l’adipocyte
  • Récepteur de l’insuline : tyrosine kinase
  • Voie : Tyrosine kinase
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14
Q

Quels tissus sont touchés par l’épinéphrine? Quel récepteur? Voie de transduction?

A
  • Le muscle et le foie
  • Muscle : récepteurs adrénergiques Beta, voie de l’adénylate cyclase
  • ## Foie : récepteurs adrénergiques alpha ou Beta, voies de l’adénylate cyclase et phospholipase C (PLC)
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15
Q

Qu’est-ce que l’insuline?

A
  • Hormone polypeptidique
  • Sécrétée par les cellules Beta du pancréas lorsque la concentration du glucose dans le sang est élevée
  • Déclenche signal → acquisition du glucose par les cellules et mise en réserve sous forme de TAGs ou de glycogène
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16
Q

Qu’est-ce que le glucagon?

A
  • Hormone polypeptidique
  • Produit par les cellule alpha du pancréas
  • Sécrété lorsque la concentration de glucose dans le sang est faible
  • Augmente durant le jeune
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17
Q

Que stimule le glucagon dans le foie?

A

La libération du glucose à partir du glycogène ou d’autres précurseurs (gluconéogenèse)

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18
Q

Que stimule le glucagon dans les tissus adipeux?

A

La libération des acides gras mis en réserve sous forme de TAGs → une fois libérés, ils sont transportés au foie et à d’autres tissus pour servir de carburant en remplacement du glucose.

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19
Q

Vrai ou faux :

Le glucagon agit au niveau du muscle.

A

Faux, n’agit pas au niveau du muscle

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20
Q

Effet du glucagon sur le niveau de glucose sanguin?

A

Production et libération du glucose

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21
Q

Rôle de l’épinéphrine?

A

Permet à l’organisme d’utiliser toutes ses réserves énergétiques pour faire face à des situations de vie ou de mort (exemple : face à un stress/activité accrue)

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22
Q

Fonctionnement de l’épinéphrine?

A

Hormone (avec la norépinéprine) qui cause une dilatation des passages respiratoires afin de faciliter l’entrée d’oxygène, une augmentation de la pression sanguine et une augmentation de la force et de la vitesse des battements cardiaques → favorise le flux d’oxygène et de carburants aux tissus musculaires

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23
Q

Que fait l’épinéphrine (glucose)?

A

Active la libération du glucose à partir du glycogène → augmente conversion du glycogène hépatique en glucose sanguin

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24
Q

L’épinéphrine agit au niveau des…?

A

Muscles, cellules adipeuses et foie

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25
Q

Que fait l’épinéphrine dans le muscle?

A
  • Active la dégradation du glycogène, ce qui stimule la glycolyse et la formation d’ATP
  • Active mobilisation des acides gras entreposés dans les tissus adipeux pour leur utilisation éventuelle comme carburant
  • Stimule la synthèse du glucagon
  • Inhibe la sécrétion d’insuline → favorise mobilisation des carburants
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26
Q

Que sont les seconds messagers (Ex : AMP cyclique)?

A
  • Générés à l’intérieur de la cellule en réponse à des signaux extracellulaires
  • Médiateurs de la régulation intracellulaire (mais c’est plus long)
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27
Q

Pourquoi les seconds messagers sont-ils des médiateurs de la régulation intracellulaire, mais sur une échelle plus longue?

A

Pcq leur production est dictée par la vitesse du mécanisme de transduction du signal

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28
Q

Que permet la régulation de la transcription de certains gènes pour la cellule?

A

Lui permet d’ajuster la concentration de différentes enzymes afin de répondre aux changements environnementaux.

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29
Q

Que font les facteurs de transcription (protéines nucléaires) une fois activés? Comment sont-ils activés?

A
  • Activés par phosphorylation/déphosphorylation
  • Se lient spécifiquement à certaines régions de l’ADN (éléments de réponse) près du promoteur d’un gène pour en activer ou réprimer la transcription
30
Q

Quelles enzymes jouent un rôle primordial dans la régulation de la transcription des gènes codant pour des enzymes du métabolisme énergétique?

A

L’insuline et le glucagon → les cascades de signalisation activées sont complexes et influent sur ++ facteurs de transcription.

31
Q

Vrai ou faux :

L’effet de la cascade de signalisation d’une hormone n’est pas la même sur les différents facteurs.

A

Vrai

32
Q

Les gènes codant pour les enzymes d’un même sentier partagent souvent le même élément de réponse reconnu par le même facteur de transcription. Quel conséquence si un signal active un facteur de transcription?

A

Peut activer ou inhiber la transcription de tous les gènes d’un même sentier.

33
Q

Quel tissu a la plus grande facilité d’adaptation pour changer son complément d’enzyme en réponse à des contextes métaboliques?

A

Le foie

34
Q

Vrai ou faux :

Les enzymes sont sensibles à la concentration de leur substrat.

A

Vrai

35
Q

À quoi correspond la Km?

A

À la concentration de substrat lorsque la vitesse initiale est la moitié de la vitesse maximale.

36
Q

Quand est-ce que l’activité d’une enzyme diminue?

A

Quand la concentration du substrat diminue

37
Q

Que signifie une concentration du substrat beaucoup plus petite que la Km?

A

La vitesse de la réaction montre une dépendance linéaires par rapport à la concentration de substrat

38
Q

Pourquoi la relation entre la Km et la concentration de substrat est importante?

A

Car la concentration cellulaire des substrats est souvent similaire ou plus faible que la Km ; la vitesse de ces enzymes n’est pas maximale et va varier suite à un changement dans la concentration de substrat.

39
Q

Vrai ou faux :

une enzyme allostérique réagit de la même façon qu’une enzyme normale à un changement de concentration du substrat.

A

Faux, réagit différemment. Forme une courbe sigmoïde au lieu d’une dépendance linéaire.

40
Q

Comment appelle-t-on l’équivalent de la Km pour une enzyme allostérique?

A

K0,5

41
Q

Enzyme allostérique : équilibre entre 2 formes. Lesquelles?

A
  • État T : inactif

- État R : actif

42
Q

Enzyme allostérique : quand la concentration de substrat augmente, l’équilibre se déplace de l’état __ à l’état __.

A

État T vers état R

43
Q

Comment appelle-on les effets des substrats sur les enzymes allostériques via leur fixation au site actif?

A

Effets homotrophes

44
Q

Une enzyme allostérique est plus sensible ou moins sensible à une fluctuation de la concentration de son substrat?

A

Plus sensible puisque la courbe dépend de manière très aigue de la concentration de substrats (transition T vers R)

45
Q

Coefficient de Hill?

A

Expression de la coopérativité d’une enzyme allostérique

46
Q

Relation entre coefficient de Hill et l’effet de la concentration d’un substrat sur la vitesse de réaction d’une enzyme allostérique?

A

Plus coefficient de Hill est grand, plus le changement de la concentration de substrat requis pour augmenter la vitesse est petit

47
Q

Outre la concentration de substrat, comment l’activité d’une enzyme allostérique peut être augmentée ou diminuée?

A

Par un effecteur allostérique agissant sur un site allostérique (pouvant être très éloigné du site catalytique)

48
Q

Comment sont appelés les effets des effecteurs (activateurs ou inhibiteurs) sur une enzyme allostérique?

A

Effets hétérotrophes

49
Q

Comment se lie l’effecteur allostérique (métabolite ou cofacteur) à l’enzyme?

A

De façon réversible

50
Q

Les activateurs allostériques stabilisent la forme __, tandis que les inhibiteurs stabilisent la forme __.

A
  • R

- T

51
Q

Vrai ou faux :

Les effecteurs allostériques ne font qu’activer ou inhiber.

A

Faux, ils modifient également la sensibilité de l’enzyme aux variations de substrats

52
Q

Vrai ou faux :

une enzyme allostérique possède plusieurs K0,5.

A

Vrai, car K0,5 varie selon le type de modulateur et la concentration de celui-ci

53
Q

Quelle est la modification covalente la plus fréquente? Réversible?

A

Phosphorylation/déphosphorylation, réversible car permet à la cellule de restaurer le niveau d’activité original de l’enzyme lorsque c’est nécessaire.

54
Q

La phosphorylation peut affecter positivement ou négativement l’activité enzymatique de plusieurs façons. Explique.

A
  1. Peut altérer les propriétés électrostatiques du site actif → groupement phosphoryle = charge négative
  2. Peut causer l’explosion d’une région inhibitrice hors du site actif
  3. Peut altérer l’interaction d’une enzyme avec d’autres protéines
  4. Peut provoquer un changement conformationnel qui va modifier la Vmax ou la Km.
55
Q

Quelles enzymes catalysent la phosphorylation? La déphosphorylation? Comment sont-elles généralement régulées?

A
  • Kinases
  • Phosphoprotéines phosphatases
  • Par un signal extracellulaire (ex : hormones)
56
Q

Que reconnaît chaque kinase? Ce que ça implique?

A

Des cibles spécifiques (les protéines à phosphoryler) grâce à la présence de séquences conservées → kinase ne phosphorylera donc que certaines protéines et non toutes.

57
Q

Vrai ou faux :

Plusieurs enzymes interagissent avec une ou des protéines régulatrices.

A

Vrai, ce qui implique que l’activité et la spécificité de l’enzyme peut être modulée.

58
Q

Quelles réactions constituent les points de régulation des sentiers? Comment les identifie-t-on?

A
  • Les réactions loin de l’équilibre.

- On peut les identifier en comparant le quotient de réaction (Q) avec la constante d’équilibre de la réaction (Keq).

59
Q

L’ATP joue un rôle particulier dans la régulation. Que se passerait-il si la concentration en ATP venait à baisser de façon significative?

A

La vitesse de toutes les réactions utilisant l’ATP serait affectée (effet cinétique) → mort probable de la cellule.
- Effet thermodynamique important (hydrolyse de l’ATP ne libèrerait plus autant d’énergie)

60
Q

Pourquoi le ratio concentration d’ATP/concentration d’ADP affecte-t-il profondément toutes les réactions utilisant ces cofacteurs?

A

Car l’ATP est convertit en ADP lorsqu’il est utilisé pour accomplir un travail cellulaire.

61
Q

Pourquoi est-il essentiel que les enzymes catalysant la rupture des liaisons à haute énergie de l’ATP soient régulées?

A

Pour s’assurer de la concentration en ATP demeure bien au-dessus du niveau d’équilibre afin qu’elle ne perdre pas son grand potentiel de transfert de groupement phosphoryle qui est indispensable à la cellule.

62
Q

Pourquoi l’AMP est un indicateur de l’état énergétique plus sensible que ne l’est l’ATP?

A

Car le changement relatif (%) de la concentration d’AMP est plus grand que celui de l’ATP (parce que leur concentration de départ est différente)
- AMP = régulateur allostérique plus efficace que l’ATP

63
Q

Quelle kinase est activée par une augmentation de la concentration d’AMP? Qu’est-ce qui inhibe cette kinase? Causes d’une augmentation de la concentration d’AMP?

A
  • L’AMPK
  • L’ATP = inhibiteur allostérique de l’AMPK
  • Diète inadéquate/exercice soutenu
64
Q

Pressions sélectives qui ont contribuées à la sélection de mécanismes de régulation?

A
  1. Priorités au niveau des organismes
  2. Maximiser l’efficacité de l’utilisation de carburant en prévenant le fonctionnement simultané des sentiers opposés
  3. Répartir les métabolites de façons appropriées entre 2 sentiers alternatifs
  4. Utiliser le carburant idéal selon les besoins immédiats de l’organismes
65
Q

Distinction entre régulation et contrôle métabolique?

A
  • Régulation : propriété locale influençant l’activité d’une seule enzyme spécifique via une interaction moléculaire
  • Contrôle : Propriété locale affectant le flux dans tout le réseau métabolique.
66
Q

La transcription des gènes de quels sentiers est inhibée en présence d’insuline?

A

Gluconéogenèse

67
Q

La transcription des gènes de quels sentiers est activée en présence d’insuline?

A

Glycolyse, voie des pentoses phosphate, synthèse des lipides (glucagon = contraire)

68
Q

Les 3 paramètres au centre des analyses de contrôle métabolique?

A
  1. Coefficient de contrôle du flux (c)
  2. Coefficient d’élasticité (E)
  3. Coefficient de réponse (R)
69
Q

Qu’exprime le coefficient de contrôle de flux (C)?

A

Exprime la contribution de chaque enzyme au flux (J) d’un sentier entier.

  • Somme des coefficients = plus ou moins 1
  • Pas une constante
  • Pas intrinsèque à une seule enzyme
  • Fonction du système en entier
  • Sa valeur dépend de la concentration des substrats et des effecteurs
70
Q

Qu’est-ce que le coefficient d’élasticité?

A

La réponse d’une enzyme spécifique à un changement dans la concentration d’un substrat ou d’un modulateur (inhibiteur ou activateur)

  • Déterminé par les propriétés cinétiques intrinsèques de l’enzyme
  • Calculer avec graphique de vitesse en fonction de la concentration du substrat
  • Entre 0 et 1
  • Peut dépasser 1 mais ne peut pas dépasser le coefficient de Hill (entre 1 et 4)
71
Q

Que permet l’analyse du contrôle métabolique?

A
  1. De concevoir la régulation en termes quantitatifs
  2. D’interpréter les propriétés régulatrices de chaque enzyme d’un sentier
  3. D’identifier les étapes qui affectent le plus le flux à
    travers un sentier
  4. De distinguer entre les mécanismes régulateurs qui maintiennent constantes les concentrations des métabolites et les mécanismes du contrôle métabolique qui modifient le flux au travers du sentier complet.