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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 1 Le Métabolisme Une vue globale 

Le Métabolisme - lism.cnrs-mrs.fr · Lipides Polygluc. Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 4 Le Métabolisme Lysosome Golgi Noyau Mitochondrie Cytosol ... avec des machines

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 1

Le Métabolisme

Une vue globale 

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Biochimie Structurale 2.1 James Sturgis 2

Métabolisme ­ une vue globale

Anabolisme

Petites molécules

Molécules de CouplageATP, NAD(P)H

Macromolécules

Catabolisme

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Biochimie Structurale 2.1 James Sturgis 3

Métabolisme ­ une vue globale

Petites molécules

Molécules de CouplageATP NAD(P)H

MacromoléculesMacromolécules

Monoméres

Petites molécules

CO2

Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras ­tides ­ides

Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

Macromolécules

Monoméres

Petites molécules

CO2

Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras ­tides ­ides

Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

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Le Métabolisme

Lysosome GolgiNoyau

Mitochondrie

Cytosol

Réticulum endoplasmique

Les différents compartiments de la cellule sont spécialisés dans différents aspects du métabolisme

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 5

Le Métabolisme

Macromolécules

Monoméres

Petites molécules

CO2

Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras ­tides ­ides

Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

Lysosome GolgiNoyau

Mitochondrie

Cytosol

Réticulum endoplasmique

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 6

Le Métabolisme

Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

Lysosome GolgiNoyau

Mitochondrie

Cytosol

Réticulum endoplasmique

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 7

Le Métabolisme

Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

Beck et al. Science 2004

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 8

Le Métabolisme

Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

Baumeister Biol.Chem.  2004

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 9

Le Métabolisme

Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

Baumeister Biol.Chem.  2004

Un Protéosome

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Le Métabolisme

Lysosome GolgiNoyau

Mitochondrie

Cytosol

Réticulum endoplasmique

Ribosomes

Macromolécules

Monoméres

Petites molécules

CO2

Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras ­tides ­ides

Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 11

Le Métabolisme des ARN

ARN

ARN polymerase

ATP GTP CTP UTP

AMP GMP   UMP

1 ATP

2 ATP

PRPP

UracilAdenine

Guanine

Ribose 5 P

2 ATP

Glucose 6 P2 NADPH + CO

2

Le différentes interconversions et synthèses sont organisées en voie métabolique...

C'est une petite simplification pour rendre la compréhension plus facile.

Macromolécules

Monoméres

Petites molécules

CO2

Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras ­tides ­ides

Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 12

Le Métabolisme des ARN

ARN

ARN polymerase

ATP GTP CTP UTP

AMP GMP   UMP

1 ATP

2 ATP

PRPP

UracilAdenine

Guanine

Ribose 5 P

2 ATP

Glucose 6 P2 NADPH + CO

2

Beaucoup de composés phosphorylés

Beaucoup d'ATP utilisé

Plein de petites étapes simples pour faire des réactions complexes.

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Le Métabolisme

Une voie : La Glycolyse

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Une réaction chimique

Substrats

CO2

EthanolLevure et eau

Maltose

Saccarose

Amidon

Catalyseurs Produits

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Une réaction chimique

Substrats

CO2

Ethanol

Glucose

Maltose

Saccarose

Amidon

Catalyseurs Produits

Enzymes

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Une réaction chimique

Les réactions cataboliques

Glucose 

Glucose (C6H12O6) ­> 2 x CO2 + 2 x ethanol (C2H6O) Stoechiomètrie

OC

H

HHO

HH

CH2OH

HOH

OHOH

CCCC

Ethanol

CH3 CH

2OH

Gaz Carbonique

O=C=O

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Une voie métabolique – Les étapes

Les premières étapes : activation du substrat

Glucose 

OC

H

HHO

HH

CH2OH

HOH

OHOH

CCCC

Fructose 1,6 bis Phosphate 

HOHH

CH2OPO

32­

HO

OHOH

CCCC

CH2OPO

32­

Activation du substrat

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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La voie metabolique – Les reactions

Ensuite récupération d'énergie

Fructose 1,6 bis Phosphate 

HOHH

CH2OPO

32­

HO

OHOH

CCCC

CH2OPO

32­

PyruvateX2

CH3

O

OCC

O ­Activation du substrat

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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La voie metabolique – Les reactions

Elimination des déchets

Pyruvate

CH3

O

OCC

O

Ethanol +CO2

CH3

OC

CH2OH

O­Activation du substrat

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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Transport du glucose

Glucose (extracellulaire) 

OC

H

HHO

HH

CH2OH

HOH

OHOH

CCCC

Glucose (intracellulaire) 

OC

H

HHO

HH

CH2OH

HOH

OHOH

CCCC

Localisation importante pour le métabolismeActivation du substrat

Import HXT1/2

Hexokinase

Phosphoglucoisomerase

Phosphofructokinase

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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Activation du glucose

Glucose

OC

H

HHO

HH

CH2OH

HOH

OHOH

CCCC

Glucose­6­Phosphate

OC

H

HHO

HH

CH2OPO

32­

HOH

OHOH

CCCC

HexokinaseInvestissement d'énergie.

ATP ADP

Activation du substrat

Import HXT1/2

Hexokinase

Phosphoglucoisomerase

Phosphofructokinase

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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Une isomérisation

Glucose­6­Phosphate

OC

H

HHO

HH

CH2OPO

32­

HOH

OHOH

CCCC

Fructose­6­Phosphate 

HOHH

CH2OPO

32­

HO

OHOH

CCCC

CH2OH

PhosphoglucoisomeraseActivation du substrat

Import HXT1/2

Hexokinase

Phosphoglucoisomerase

Phosphofructokinase

Récupération d'énergie

Élimination des déchets

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Une deuxième activation

Fructose­6­Phosphate 

HOHH

CH2OPO

32­

HO

OHOH

CCCC

CH2OH

Fructose 1,6 bis Phosphate 

HOHH

CH2OPO

32­

HO

OHOH

CCCC

CH2OPO

32­

Phosphofructokinase

ATP ADP

Activation du substrat

Import HXT1/2

Hexokinase

Phosphoglucoisomerase

Phosphofructokinase

Récupération d'énergie

Élimination des déchets