Biochimie Mtabolique 1re med Glucides 2013. Pr. Alami. Version imprimable.pdf

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  • BIOCHIMIE METABOLIQUE

    PCEM1 FACULT DE MDECINE ET DE PHARMACIE DE RABAT

    PR. ALAMI OUAHABI NAMA

    VERSION IMPRIMABLE PAR : ZEKRI MOURAD

    1

    Objectifs Globaux

    A la fin du cours ltudiant doit tre capable de:

    Identifier le catabolisme et lanabolisme

    Matriser les grandes Voies mtaboliques Bio - nergtique.

    Identifier les liens ractionnels entre les diffrents mtabolismes

    Analyser le rle des processus de rgulation Mtabolique dans le maintien de la fonction de la cellule et de lorganisme

    Identifier les consquences pathologiques dune rgulation dfaillante des mtabolites au niveau de la cellule et de lorganisme.

    Identifier les processus molculaires et gntiques de la synthse protique et aux techniques de diagnostic Molculaire.

    2

  • PROGRAMME DE BIOCHIMIE MTABOLIQUE :

    Introduction:

    Dfinition du mtabolisme

    Rle du mtabolisme au niveau de la cellule et de lorganisme

    Mtabolisme des Glucides: (10H) Digestion et absorption des glucides

    Comprendre la Bio - nergtique dans le cadre de la rgulation de la Glycmie

    Voie des pentoses et interconversion entre les oses

    3

    Mtabolisme des Lipides : (10H)

    Rle biologique des Acides Gras

    Digestion, mobilisation et transport des Acides Gras

    Comprendre la Bio - nergtique dans le cadre de la Rgulation de la Lipolyse.

    Biosynthse des Corps Ctoniques.

    Biosynthse des Acides Gras, des Triglycrides et des Phospholipides.

    Mtabolisme des particules Apo-lipoproteque

    Biosynthse du Cholestrol des Sels Biliaires et des Hormones Strodes

    4

  • 5Mtabolisme des acides amins : (10H)

    Rle biologique des acides amins

    Etapes de synthse des acides amins endognes

    Hydrolyse des protines alimentaires

    Equilibre azot et voies dlimination de lazote

    Mtabolisme des acides amins Glycine/Srine

    Mtabolisme des acides amins soufrs Cystine/Mthionine

    Mtabolisme des acides amins bi - carboxylique Glutamate/Aspartate

    Mtabolisme des acides amins aromatiques Phnylalanine/Tyrosine

    Rgulation du mtabolisme des acides amins et implications dans les

    troubles mtaboliques

    Mtabolisme des acides nucliques, synthse protique et initiations aux techniques de diagnostique Molculaire: (5H)

    Rle et Biosynthse des acides nucliques

    Synthse protique et rgulation de lexpression gntique.

    Initiation aux techniques de diagnostic Molculaire.

    Premire partie:

    METABOLISME DES GLUCIDES

    METABOLISME = ANABOLISME + CATABOLISME

    CATABOLISME = OXYDATION DES MOLECULES

    = ENERGIE = + ATP.

    ANABOLISME = BIOSYNTHESE DE MOLECULES

    = BESOIN DENERGIE = - ATP.

    METABOLISMES BIOENERGITIQUES

    6

  • 78

  • 910

    Le besoin en acide ascorbique est de l'ordre de 1 mg/24 h,

  • La salive est le suc scrt par les glandes salivaires

    Les enzymes salivaires ont peu d'activit : la plus efficace est

    l'amylase salivaire.

    L'amylase est une endoglycosidase qui hydrolyse les liaisons

    osidiques de l'amidon.

    L'amylase est scrte sous une forme directement active, par

    les glandes salivaires et par le pancras.

    11

    12

  • Le suc gastrique est scrt par les glandes de la paroi gastrique.

    Les entrocytes scrtent des enzymes qui achvent la digestion des

    glucides (osidases).

    Le maltose est un dissacharide issu de la digestion de l'amidon, qui est

    hydrolys par la maltase en D-glucose.

    L' -D-glucose est le produit final de la digestion de l'amidon.

    L' -D-glucose est absorb par les entrocytes grce un rcepteur

    spcifique de la bordure en brosse

    13

    Enzymes intestinales

    14

  • L'absorption des nutriments par les entrocytes est mdie par des rcepteurs membranaires spcifiques trs varis.

    Certains ont t individualiss :

    rcepteurs des oses tels que GLUT-1 ou

    GLUT-5

    15

    La consommation d'ATP est variable au cours du temps et l'apport alimentaire l'est aussi.

    L'organisme doit donc rguler son mtabolisme nergtique,

    L'ATP lui-mme est une rserve d'nergie pour les cellules,

    mais son poids molculaire est lev et il ne peut donner qu'une liaison riche en nergie.

    S'il fallait assurer notre besoin quotidien minimum en nergie (mtabolisme basal) il faudrait 124215 g d'ATP.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 75 g ce qui nous assure une autonomie de 52 secondes !

    16

  • Le glucose est un meilleur substrat nergtique pour les cellules, il

    peut donner 38 liaisons riches en nergie par mole.

    S'il fallait assurer notre mtabolisme basal avec du glucose en arobiose, il en

    faudrait 471 g.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 10 g ce qui nous assure une

    autonomie d'une demi-heure.

    Le glycogne est une forme de rserve nergtique. Il peut donner

    39 liaisons riches en nergie par mole de glucose.

    S'il fallait assurer notre mtabolisme basal avec du glycogne en arobiose, il

    en faudrait 424 g.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 400 g ce qui nous assure une

    autonomie de 22 heures 30 mn.

    Les triglycrides sont la meilleure forme de rserve nergtique de

    notre organisme.

    Ils peuvent donner 432 liaisons riches en nergie par mole. S'il fallait

    assurer notre mtabolisme basal avec la graisse du tissu adipeux, il en

    faudrait 190 g.

    Or notre organisme tout entier en contient environ 7000 g ce qui nous assure

    une autonomie de un mois !

    17

    18

  • Rgulation de la glycmie

    Glycognolyse, gluconognse, glycognognse & glycolyse

    19

    Le foie est le lieu principal de stockage du glycogne, rserve nergtique

    de glucose.

    Au cours de la digestion le taux de glucose dans la veine porte est trs

    lev.

    En prsence d'insuline, des transporteurs de glucose (GLUT 2) sont

    exprims dans la membrane plasmique et font entrer le glucose dans la

    cellule o il est activ par la glucokinase, premire enzyme de la

    glycognognse.

    A jeun, le taux de glucose diminue beaucoup et les transporteurs de

    glucose disparaissent.

    D'autres transporteurs font sortir le glucose-6-phosphate, issu de la

    glycognolyse ou de la gluconognse, vers les citernes du rticulum

    endoplasmique, o il est dephosphoryl par la glucose-6-phosphatase.

    Le glucose libre est alors scrt par les hpatocytes vers la veine sus-

    hpatique pour maintenir la glycmie son taux normal.

    20

    Rgulation de la glycmie: La fonction glycognique du foie

  • 21

    Mcanismes hyperglycmiants

    Notre organisme dispose de deux voiesmtaboliques permettant de faire augmenter la concentration de glucose dans le sang (glycmie):

    - la glycognolyse

    - la gluconognse

    Mcanismes hypoglycmiants

    La diminution de la glycmie:

    - La glycognognse

    - La glycolyse

    Regulation hormonale L'adrnaline

    Le glucagon

    Le cortisol

    Linsuline

    22

    Rgulation de la glycmieMcanismes hyperglycmiants et

    hypoglycmiants

  • Beaucoup de cellules mettent de l'nergie en rserve sous forme de glycogne, surtout

    lorsqu'elle dpendent beaucoup de la glycolyse pour leur mtabolisme nergtique

    (neurones, globules rouges). Mais les rserves principales de glycogne se trouvent dans

    les muscles et surtout dans le foie.

    Pour mobiliser le glycogne vers le mtabolisme nergtique, il faut dpolymriser cette

    substance et librer le glucose : c'est la fonction des enzymes de la glycognolyse.

    Le glycogne est dcoup par les phosphorylases et l'enzyme dbranchant, puis

    transform en glucose-6-phosphate. Le glucose-6-phosphate enfin sera utilis par la

    glycolyse cytoplasmique, ou bien scrt sous forme de glucose libre dans le plasma.

    23

    Glycognolyse (dfinition)

    24

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

  • 25

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

    26

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

  • 27

    Glycognolyse (schma gnral)

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    Glycognolyse (bilan)

  • Scrte par les glandes mdullosurrnales.

    Hormone de rponse au stress, elle augmente le taux de l'AMPc, ce qui entrane

    les effets suivants :

    Activation de la glycognolyse (muscle, foie)

    Inhibition de la glycognognse (muscle, foie)

    Activation de la gluconognse hpatique (action antagoniste de celle de l'insuline).

    Activation de la lipolyse (lipase hormono-sensible du tissu adipeux)

    inhibition de la lipognse (foie, tissu adipeux)

    L'adrnaline est aussi sympathomimtique : elle acclre le coeur (effet

    inotrope positif), ce qui augmente le dbit d'Oxygne pour la chane respiratoire

    mitochondriale.

    29

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Adrnaline

    Hormone peptidique de 29 acides amins.

    Scrt par le pancras (cellules A2 des lots de Langerhans), ds que le taux de

    glucose dans le sang baisse (glycmie).

    Hormone hyperglycmiante : elle favorise le retour de la glycmie la valeur basale.

    Le glucagon augmente le taux de l'AMPc, ce qui entrane les effets suivants :

    Activation de la gluconognse (action antagoniste de celle de l'insuline)

    Activation de la glycognolyse

    Inhibition de la glycognognse

    Activation de la lipolyse

    Inhibition de la lipognse

    30

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Glucagon

  • Lors de la glycognolyse, le taux de l'AMPc s'lve dans les cellules o le

    glycogne est stock.

    L'AMPc active les protines kinases A, qui phosphorylent plusieurs

    protines du cytoplasme.

    Tout d'abord la phosphorylase kinase qui une fois phosphoryle devient

    active (Phosphoryle ).

    Elle catalyse la phosphorylation de la phosphorylase inactive, qui devient

    active, et phosphoryle son tour le glycogne en glucose-1-phosphate.

    La phosphorylase kinase est galement active lorsque le taux de

    Calcium augmente dans le cytoplasme.

    En second lieu, les protines kinases A vont activer (phosphoryler) un

    inhibiteur des protines phosphatases, enzymes qui pourraient catalyser

    la dphosphorylation de la phosphorylase et de la phosphorylase kinase.

    Enfin, si le taux du 5'AMP (non cyclique) s'lve dans la cellule, ce

    produit est un activateur allostrique direct de la phosphorylase.

    31

    Activation de la phosphorylase

    32

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : la glycognolyse

    Activation de la phosphorylase.

  • Hormone peptidique deux chanes d'acides amins : une chane A de 21 acides amins et unechane B de 30 acides amins.

    Scrte par le pancras (cellules des lots de Langerhans), lorsque le taux de glucose dans le sang (glycmie) est lev.

    Hormone hypoglycemiante : elle favorise le retour de la glycmie la valeur basale .

    L'insuline active le mouvement des transporteurs de glucose dans les membranes plasmiques, ce qui favorise le transport actif du glucose vers le cytoplasme.

    L'insuline diminue les taux des messagers secondaires : AMPc et Ca++, ce qui entrane les effetssuivants :

    inhibition de la glycognolyse

    inhibition de la gluconognse (action antagoniste de celle du glucagon et du cortisol)

    activation de la glycognognse

    activation de la lipognse

    inhibition de la lipolyse.

    33

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Insuline

    L'insuline:

    Baisse le taux de l'AMPc dans ces cellules,

    Inactive les protines kinases A.

    L'inhibiteur des phosphoprotines phosphatases est dphosphoryl,

    donc inactif et libre l'activit de ces phosphatases qui dphosphorylent

    aussi la phosphorylase kinase et la phosphorylase.

    Dans le foie l'insuline:

    Augmente aussi le transport de glucose vers l'intrieur des cellules. Du

    glucose est produit aussi par l'enzyme dbranchant.

    Ce glucose est un activateur de la phosphorylase phosphatase qui

    inactive son tour la phosphorylase.

    Le glucose et le Glucose-6-phosphate ainsi que l'ATP sont aussi des

    inhibiteurs allostriques de la Glycogne phosphorylase

    34

    Inhibition de la phosphorylase

  • 35

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : la glycognolyse

    Inhibition de la phosphorylase

    La gluconognse est un ensemble de voies mtaboliques qui conduisent denombreux substrats au glucose.

    La plupart de ces voies commencent dans le cytoplasme par la transaminationdes acides amins glucoformateurs. Les produits issus des chanes carbonesde ces acides amins pntrent dans la mitochondrie pour aboutir :

    l' -ctoglutarate (glutamine, glutamate, histidine, arginine, proline)

    au propionyl-CoA (valine, isoleucine, mthionine, thronine)

    au fumarate (phnylalanine, tyrosine)

    au pyruvate (cystine, srine, glycocolle, alanine, tryptophane)

    l'oxaloactate (asparagine, aspartate).

    Des substrats non acides amins entrent aussi dans la gluconognse :

    au niveau du pyruvate (lactate)

    au niveau des trioses-phosphates (fructose, glycrol).

    La fin de toutes ces voies est commune, conduisant des trioses-phosphates auglucose, qui sort de la cellule hpatique.

    36

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    2. Gluconognse

  • Au cours du jene, les besoins pour maintenir une concentration constante de

    glucose dans le sang pour assurer le mtabolisme nergtique du cerveau en

    particulier, sont couverts par la glycognolyse. Mais les rserves de glycogne

    tant limites, il faut recourir d'autres substrats pour synthtiser du glucose

    et c'est la fonction des voies de gluconognse.

    Les rserves susceptibles d'tre converties en glucose au cours du jene

    prolong sont des acides amins contenus dans les protines des muscles ;

    jamais les triglycrides. Les acides amins qui peuvent tre substrats de la

    gluconognse sont dits glucoformateurs.

    D'autres substrats servent aussi synthtiser du glucose dans le foie jeun :

    le lactate de la glycolyse anarobie et le glycrol de la lipolyse priphrique.37

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants : 2. Gluconognse

    Gluconognse (schma gnral)

    38

  • Enzymes de la Gluconognse

    Les enzymes de la glycolyse cytoplasmique catalysent des ractions quisont le plus souvent rversibles et qui sont capables de fonctionner danstoutes les circonstances mtaboliques.

    Toutefois, il existe quelques tapes qui ncessitent des enzymes propres la gluconognse que nous venons de dtailler.

    La phosphonolpyruvate carboxykinase (PEPCK) catalyse l'tape initiale dela gluconognse dans le cytoplasme partir de l'oxaloactate.

    Le phosphonolpyruvate issu de cette raction ne peut pas tre le substratde la pyruvate kinase car cette dernire est fortement inhibe par leglucagon, hormone de la gluconognse.

    La fructose 1,6-diphosphate phosphatase (Fru 1,6-P2 phosphatase) catalyseune raction d'hydrolyse du fructose 1,6-diphosphate en fructose 6-phosphate. Elle est la seule enzyme commune toutes les voies degluconognse et utilise exclusivement par la gluconognse. Elle estdonc rgulatrice de l'ensemble.

    La glucose 6-phosphate phosphatase enfin est commune la glycognolyseet la gluconognse et contribue la rgulation finale du taux deglucose dans le sang.

    39

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : La gluconognse & Cycle des Cori

    Dans le dbut de l'effort musculaire, la glycolyse cytoplasmique (GC) anarobie, utilise rapidement le glucose, et libre du pyruvate.

    Le pyruvate est rduit en lactate par l'excdent de NADH ou transamin en alanine lorsque le muscle ( jeun) catabolise des acides amins.

    Le lactate est transport par le sang vers le foie dont le mtabolisme fonctionne toujours en arobiose.

    Le foie peut alimenter son mtabolisme nergtique uniquement grce la -oxydation en produisant des corps ctoniques.

    Dans ces conditions, il peut faire sortir le malate hors de la mitochondrie et resynthtiser du glucose par la gluconognse (GNG).

    Le lactate absorb par le foie est un substrat de cette gluconognse.

    Le foie libre le glucose dans la circulation qui peut nouveau tre oxyd par les muscles.

    L'association de la glycolyse anarobie des muscles et de la gluconognsedu foie constitue le cycle des CORI

    (deux biochimistes C. et G. CORI).

    40

  • 41

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : La gluconognse & Cycle des Cori

    Le cortisol est synthtis partir du cholestrol des LDL, par les corticosurrnales.

    Hormone glucocorticode, le cortisol active les facteurs de transcription des gnes de la gluconognse dans le foie (antagoniste de l'insuline) :

    cathepsines (protases des muscles)

    transaminases

    pyruvate carboxylase

    propionyl-CoA carboxylase

    phosphonolpyruvate carboxykinase

    fructose-1,6-diphosphatase

    glucose-6-phosphatase.

    42

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants : 2. GluconognseCortisol

  • Les protines qui se lient au promoteur (facteurs trans-rgulateurs) sont des effecteurs de la transcription : activateurs (squences enhancer) ou inhibiteurs (squences silencer). Leur liaison avec le promoteur dpend souvent de circonstances physiologiques qui induisent ou rpriment l'expression du gne.

    Ainsi, la squence GRE (glucocorticoid responsive element), lorsqu'elle est lie une protine spcifique (rcepteur nuclaire d'hormone glucorticode), elle-mme lie au cortisol (hormone strode hyperglycmiante), active l'expression du gne situ en aval.

    La reconnaissance de la squence GRE par le rcepteur des glucocorticodes li au cortisol induit la transcription des gnes de certaines protases endocellulaires (cathepsines), des transaminases et des enzymes propres de la gluconognse : pyruvate carboxylase, propionyl-CoA carboxylase, PEPCK, fructose 1,6-diphosphate phosphatase, glucose 6-phosphate phosphatase, ...

    43

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants : 2. GluconognseInduction par le cortisol

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants: Interconversions des oses:

    HEXOSES PENTOSES.

    PENTOSES HEXOSES.

    (Voir voie des pentoses)

    44

  • Notre organisme dispose de deux voies mtaboliques permettant de faire diminuer laconcentration de glucose dans le sang (glycmie):

    - Glycognognse

    Glycolyse

    L'augmentation de la glycmie induit un mcanisme endocrinien produisant unemolcule informationnelle (hormone) : l'insuline.

    Cette hormone agit en diminuant le taux intracellulaire d'AMPc (second messager).Les repas s'accompagnent de la digestion des hydrates de Carbone qui sont absorbssous forme de glucose libre dans le sang.

    L'insuline, scrte aprs les repas (priode post-prandiale), agit au niveau du musclepour activer la glycolyse (au cours de l'effort) ou la mise en rserve du glucose par laglycognognse (glycogne musculaire).

    L'insuline agit aussi au niveau du foie pour faciliter la captation du glucose venantdirectement de l'intestin par la veine porte et la glycognognse (glycognehpatique).

    L'insuline agit encore au niveau du foie et du tissu adipeux pour induire lesmcanismes (activation des enzymes, dphosphorylations et transcription des gnes)de la transformation du glucose sanguin en triglycrides de rserve (graisse) par lalipognse et le stockage de la graisse dans les cellules du tissu adipeux (adipocytes).

    45

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hypoglycmiants :

    Lors de la digestion, la veine porte conduit de l'intestin vers le foie des quantitsimportantes de sucres qui sont capts par les hpatocytes, transforms en glucose etmis en rserve sous forme de glycogne hpatique.

    A partir du glucose sanguin, dans les priodes de repos, les muscles reconstituentaussi leurs rserves de glycogne, de mme que toutes les cellules contenantnormalement du glycogne. Cette synthse de glycogne est la fonction des enzymesde la glycognognse.

    Le glucose entre dans la glycognognse sous forme libre ou sous forme d'esters :glucose-6-phosphate ou glucose-1-phosphate.

    L'Uridine triphosphate est un coenzyme indispensable cette voie mtabolique. Unenzyme branchant achve de donner au glycogne linaire sa structure dfinitive.

    Les autres oses provenant de la digestion (galactose, fructose) entrent dans laglycognognse par des voies mtaboliques propres qui n'existent que dans le foie.

    Le dernier rsidu de glucose ajout par la glycognognse l'extrmit d'unebranche de la molcule de glycogne sera toujours le premier enlev par laglycognolyse lors de la priode de jene suivante.

    46

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hypoglycmiants : 1. Glycognognse

  • Glucokinase = Hexokinase D

    47

    Phosphoglucomutase

    48

  • Uridine Tri Phosphate = UTP

    49

    Glucose 1-phosphate uridyl transfrase

    UDP-glucose pyrophosphorylase

    50

  • Glycogne synthase

    51

    Glycognognse (schma gnral)

    52

  • Activation de la glycogne synthase

    L'insuline agit principalement en activant les protinesphosphatases qui dphosphorylent les enzymes de laglycognognse.

    La glycogne synthase active est dphosphoryle.

    La phosphorylation par la glycogne synthase kinase la renddpendante du taux du glucose 6-phosphate

    La glycogne synthase kinase elle mme est rendue active parune phosphorylation dpendant de l'AMPc.

    L'insuline active la phosphatase qui dphosphoryle la glycognesynthase kinase et donc l'empche d'inhiber la glycognesynthase.

    D'autres glycogne synthase kinases sont inhibes par l'insulinepar d'autres voies de transduction, aboutissant de multiplesdphosphorylations qui activent plus ou moins efficacement laglycogne synthase.

    53

    Activation de la glycogne synthase

    54

  • Inhibition de la glycogne synthase

    55

    Lors de la digestion, des acides gras ou du glucose en excs sont capts

    par le foie ou le tissu adipeux pour tre mis en rserve sous forme de

    graisse dans les adipocytes.

    La transformation des acides gras en triglycrides, et la synthse des

    acides gras partir des glucides sont les fonctions des voies

    mtaboliques de la lipognse.

    Le coenzyme NADPH est indispensable la synthse des acides gras.

    Les voies mtaboliques conduisent les substrats de carrefour en

    carrefour mtabolique.

    56

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hypoglycmiants : 2. Lipognse

  • Le glucose plasmatique est un nutriment pour toutes les cellules.

    Son oxydation en bicarbonate ou en lactate, dont l'nergie permet la production del'ATP, est un ensemble de voies mtaboliques : la glycolyse.

    Le substrat passe par des carrefours mtaboliques : glucose 6-phosphate, pyruvate,coenzymes transporteurs d'Hydrogne.

    On distingue entre ces carrefours les voies mtaboliques suivantes : Glycolyse cytoplasmique, du glucose-6-phosphate au pyruvate ; Cycle de KREBS, de l'actate au bicarbonate ; Chane respiratoire mitochondriale, des coenzymes transporteurs d'Hydrogne

    l'eau et de l'ADP l'ATP ; Glycognolyse, du glycogne au glucose 6-phosphate.

    Le glucose substrat de la glycolyse provient aussi de l'interconversion des oses (galactose, mannose), la digestion des polyosides alimentaires.

    57

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hypoglycmiants : 3. La glycolyse

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    La glycolyse anarobieLactate dshydrognase

  • 71

    72

    Mtabolisme du pyruvateEntre dans la mithocondrie

  • Pour expliquer le fonctionnement de l'enzyme qui va utiliser ce pyruvate, il nous faut dcrire plusieurs coenzymes que nous rencontrons pour la premire fois.

    Le pyrophosphate de thiamine (ou Thiamine pyrophosphate, en abrg TPP) est le premier de ces coenzymes.

    Le deuxime phosphate est li par une liaison covalente avec l'enzyme. La thiamine pyrophosphate est donc un coenzyme li.

    L'ensemble de la pyrimidine et du noyau thiazole constitue la thiamine, ou vitamine B1. Le besoin quotidien de vitamine B1 est de 1 2 mg/jour.

    73

    Mtabolisme du pyruvateLe pyrophosphate de thiamine = TPP

    74

  • Le pyrophosphate de thiamine est le coenzyme transporteur

    d'aldhydes, l'exception du formaldhyde.

    Grce son Hydrogne labile la thiamine peut s'additionner sur la

    double liaison de la fonction aldhyde.75

    Mtabolisme du pyruvateAldhyde + thiazole

    L'acide lipoque est un coenzyme qui a la structure d'un acide gras

    8 Carbones.

    Un noyau est form par les trois derniers Carbones et deux atomes

    de Soufre lis par une liaison covalente.

    La fonction acide du Carbone 1 est lie par une liaison amide une

    lysine de l'enzyme : le lipoamide est donc un coenzyme li.76

    Mtabolisme du pyruvateLe lipoamide

  • Le lipoamide est un coenzyme transporteur d'Hydrogne. En

    rduisant la liaison qui unit les deux atomes de Soufre on fixe deux

    atomes d'Hydrogne. La forme rduite est appele

    dihydrolipoamide.77

    Mtabolisme du pyruvateDihydrolipoamide / Lipoamide

    Le coenzyme A est un cofacteur trs important dont la structure s'apparente celle des coenzymes nuclotidiques de la chane respiratoire.

    On y trouve d'abord la structure de l'AMP : adnine, ribose et acidephosphorique. Une deuxime molcule d'acide phosphorique estrifie leCarbone 3 du ribose.

    L'acide pantoque est amidifi par la -alanine. Ils forment ensemble l'acidepantothnique ou vitamine B5.

    78

    Mtabolisme du pyruvate

    Coenzyme A

  • La partie active du coenzyme A est la fonction thiol de la cystamineterminale. C'est pour cela qu'on crit CoA-SH pour indiquer la forme libre du coenzyme.

    Le coenzyme A est un transporteur de radicaux acides.

    La plupart des acides carboxyliques du mtabolisme ont une forme active lie au coenzyme A. On les appelle acyl-coenzyme A. Par exemple l'acide actique est activ en actyl-coenzyme A.

    79

    Mtabolisme du pyruvate

    Acyl - Coenzyme A

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    Mtabolisme du pyruvatePyruvate dshydrognase (bilan)

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  • Le cycle de KREBS est une voie mtabolique de la mitochondrie,

    qui oxyde l'acide actique de l'actyl-CoA en bicarbonate, en

    prsence de coenzymes qui transportent les Hydrognes vers la

    chane respiratoire mitochondriale.

    85

    Cycle de Krebs (schma gnral)

    Sources d'nergie du muscle

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  • 87

    Le cycle de Krebs

    88

  • 89

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  • 93

    La nucloside diphosphate kinase est une enzyme prsente dans toutes les

    cellules.

    Elle catalyse le transfert du troisime phosphate et de sa liaison riche en nergie

    d'un nucloside triphosphate vers un nucloside diphosphate.

    Elle permet ainsi l'change d'nergie entre l'ATP et les autres coenzymes

    transporteurs d'nergie : GTP principalement, mais aussi UTP et CTP.

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  • 97

    La chane respiratoire mitochondriale roxyde les

    coenzymes transporteurs d'Hydrogne et cette oxydation

    est couple avec la phosphorylation de l'ATP.

    Ainsi la roxydation d'un NADH produit par les

    dshydrognases du cycle de KREBS, consomme 1/2 mol

    d'Oxygne et produit 3 liaisons riches en nergie dans

    l'ATP et 125 kJ de chaleur.

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    Le cycle de KrebsChane respiratoire mitochondriale

    (NADH) (bilan)

  • 99

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    Dans le cas o la glycolyse se fait partir d'un glucose dtach duglycogne, le bilan se calcule en faisant la somme des bilans de laglycognolyse, de la glycolyse cytoplasmique, de la pyruvatedshydrognase, du cycle de KREBS et de la chane respiratoiremitochondriale.

    L'oxydation de ce glucose produit 39 liaisons riches en nergie aulieu de 38, soit un rendement en ATP peine plus lev que celuidu glucose libre.

    Dans ce bilan, l'nergie de l'oxydation du glucose apparat sousforme d'ATP, mais aussi de chaleur. Le calcul est fait dans desconditions standard, mais les concentrations relles des substratsdemandent plus d'nergie pour permettre la synthse des liaisonsriches en nergie de l'ATP et librent donc moins de chaleur.

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    Le cycle de KrebsChane respiratoire mitochondriale

    (NADH) (bilan)

  • 105

    Voie des pentoses-phosphates

    Voie des pentoses-phosphates (schma gnral)

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  • La voie des pentoses phosphates, dite aussi shunt des pentoses,est une voie mtabolique du cytoplasme partiellement rversible,entre deux carrefours mtaboliques de la glycolyse cytoplasmique :le glucose-6-phosphate et le fructose-6-phosphate.

    Elle peut fonctionner pour : oxyder du glucose en bicarbonate pour rduire le NADP+ en NADPH

    convertir le fructose en pentoses (ribose, ribulose, xylulose) pour lasynthse des acides nucliques, par exemple

    (chez les vgtaux ses enzymes participent la photosynthse).

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