CHMI 3226 F Biochimie II - M - PowerPoint PPT Presentation

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CHMI 3226 F Biochimie II - M

Description:

CHMI 3226 F Biochimie II - M tabolisme Semaine du 20 septembre Structure et m tabolisme des glucides 2. Glycolyse E.R. Gauthier, Ph.D. Universit Laurentienne – PowerPoint PPT presentation

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Title: CHMI 3226 F Biochimie II - M


1
CHMI 3226 FBiochimie II - Métabolisme
  • Semaine du 20 septembre
  • Structure et métabolisme des glucides
  • 2. Glycolyse

2
Destin du sucre de lalimentation
3
Glycolyse
  • Dégradation dune molécule de glucose en 2
    molécules de pyruvate
  • Le pyruvate est par la suite acheminé vers
    dautres voies métaboliques
  • Conversion en lactate ou éthanol (fermentation
    anaérobique)
  • Conversion en acétyl-CoA, lui-même convertit en
    H2O et CO2 dans le cycle du citrate (aérobique)
  • Output énergétique 2 molécules dATP et 2
    molécules de NADH

4
Glycolyse
  • Implique les étapes suivantes
  • Tronçon hexose
  • Phase dinvestissement
  • Phosphorylation du glucose empêche le glucose de
    sortir de la cellule
  • Coupure dun hexose en 2 trioses
  • À ce point consommation de 2 ATP
  • Tronçon triose
  • Phase payante
  • modification des deux trioses pour former le
    pyruvate,
  • Formation de 2 NADH et 4 ATP.

5
Enzymes de la glycolyse
6
Première étape Production du glucose-6 phosphate
  • La phosphorylation du glucose prévient sa sortie
    de la cellule
  • Étape irréversible dans la cellule
  • Point de régulation de la glycolyse
  • Inhibition par le G6P (inhibiteur allostérique)

7
Première étape Production du glucose-6 phosphate
  • Hexokinase
  • Présente dans presque toutes les cellules
  • Km pour le glucose 0.1 mM
  • Saturée sous des conditions physiologiques
  • très sensible à linhibition par la G6P
  • Comme la concentration intracellulaire en glucose
    est très faible, le Km est suffisant pour
    permettre une régulation du taux de glycolyse via
    inhibition par le G6P.
  • Glucokinase
  • Isoforme de lhexokinase
  • Présente seulement dans les cellules du pancréas
    et du foie
  • Km pour le glucose 10 mM
  • beaucoup moins sensible à linhibition par G6P
  • Comme la concentration de glucose sanguin est de
    5 mM, et que le glucose entre librement dans les
    cellules du foie/pancréas, la glucokinase nest
    donc jamais saturée
  • Les cellules du foie et pancréas répondent donc
    aux élévations de la concentration sanguines en
    glucose en augmentant la production de G6P.

8
Deuxième étape Isomérisation en fructose-6
phosphate
  • Réaction existant essentiellement à léquilibre
  • Pas un point de contrôle

9
Troisième étape Production du fructose-1,6
bisphosphate
  • Étape cruciale
  • Irréversible
  • Oblige le F6P à compléter la glycolyse
  • PFK-1 est un point de régulation important
  • Activateurs (si manque dATP)
  • AMP
  • F2,6BP
  • Inhibiteur (si beaucoup dATP)
  • F1,6BP
  • citrate
  • Ces contrôles permettent dajuster le taux de
    glycolyse en fonction des besoins

10
Quatrième étape Scission du F1,6biP en
glycéraldéhyde 3-P et dihydroxyacétone phosphate
  • Réaction existant essentiellement à léquilibre
  • Pas un point de contrôle
  • La triose phosphate isomérase convertit le DHAP
    en G3P.

11
Cinquième étape Conversion du DHAP en G3P
12
Tronçon triose
13
Sixième étapeConversion du G3P en
1,3-bisphosphoglycérate
  • Étape payante de la glycolyse
  • Génération de NADH produira beaucoup dATP
  • Génération de 1,3 bPG composé riche en énergie
    qui mènera à la production dATP à létape
    suivante.
  • Catalysée par la glycéraldéhyde-3 phosphate
    déshydrogénase (GAPDH)
  • Cofacteur crucial NAD/NADH

14
NAD(P) et NAD(P)H
15
NAD(P) et NAD(P)H
  • Loxidation/réduction de métabolites par le
    NAD/NADPH se fait toujours deux électrons à la
    fois
  • En biochimie
  • Réduction gain de H
  • Oxydation perte de H
  • Les enzymes déshydrogénases transfèrent un ion
    hydride (H-) dun substrat vers lanneau
    pyridine du NAD/NADP
  • La réaction globale est
  • NAD(P) 2e- 2H NAD(P)H H

16
NAD(P) et NAD(P)H
  • Les déshydrogénases peuvent donc, avec le
    NAD/NADH, oxyder ou réduire des molécules
  • Le NADH sert dans le catabolisme et mène à la
    synthèse de beaucoup dATP
  • Le NADPH est plutôt utilisé dans les réactions
    anaboliques.

17
Sixième étapeCatalyse par la GAPDH
1
2
4
18
Sixième étapeConversion du G3P en
1,3-bisphosphoglycérate
Pi
4
5
19
Septième étapeConversion du 1,3 bPG en
3-phosphoglycérate
  • Catalysé par la Phosphoglycérate kinase
  • Ce type de réaction (où un composé riche en
    énergie ici le 1,3-bPG mène à la production
    dATP) est appelé phosphorylation au niveau du
    substrat.
  • Se produit à léquilibre donc pas un point de
    contrôle
  • Mène à la production dune molécule dATP.

20
Pourquoi larsenic est-il si toxique?
  • Larsenic est très similaire au phosphore
  • As formera de larsenate (AsO4-3), qui prendra la
    place du phosphate dans la réaction catalysée par
    la GAPDH, formant le 1-Arseno-3-phosphoglycérate
  • Comme le 1-Arseno-3-phosphoglycérate est
    instable, il formera spontanément le
    3-phosphoglycérate, empêchant la production dATP
    à létape catalysée par phosphoglycérate kinase
  • La conséquence ultime est que la production nette
    dATP par la glycolyse est nulle.

21
Huitième étapeConversion du 3-PG en
2-phosphoglycérate
  • Catalysé par la Phosphoglycérate mutase
  • Se produit à léquilibre donc pas un point de
    contrôle

22
Neuvième étapeConversion du 2-PG en
phosphoénolpyruvate
  • Catalysé par lénolase
  • Se produit à léquilibre donc pas un point de
    contrôle
  • Produit le PEP, un composé riche en énergie
  • Lénolase est inhibée par les ions fluorure (F-).

23
Dixième étapeFormation du pyruvate à partir du
PEP
  • Catalysée par la pyruvate kinase
  • Réaction irréversible
  • Point de contrôle
  • Activée par le F1,6bP
  • Produit 1 ATP.

24
Question
  • Où se retrouvera le C3 du glucose lors de sa
    conversion en pyruvate? Le C5?

25
Destin du pyruvate
  • En présence doxygène (conditions aérobiques), le
    pyruvate entre dans le cycle de lacide citrique,
    pour être converti en CO2, H2O, et beaucoup
    dATP.
  • En absence doxygène (conditions anaérobiques),
    le pyruvate suit une voie alternative
    (fermentation) où il est converti en éthanol
    (chez les microorganismes) ou en lactate (le
    muscle, érythrocytes, cornée de loeil).
  • La fermentation a les conséquences suivantes
  • ne produit pas dATP (autres que ceux déjà
    obtenus par la glycolyse)
  • et sert à obtenir du NAD à partir du NADH
    produit par la glycolyse (et donc à sassurer que
    la glycolyse ne manquera pas de NAD).

26
Fermentation chez les microorganismes
27
Fermentation chez les animaux
28
Déficience en LDH
  • Maladie héréditaire (autosomale récessive)
    affectant particulièrement les muscles
  • Résulte en une réduction de la capacité à
    utiliser le glucose exercice en conditions
    anaérobiques est impossible
  • Intolérance à lexercice, épisodes de
    myoglobinurie (urine de couleur rouille,
    indiquant la dégradation du tissu musculaire).

29
LDH et crise cardiaque
  • LDH fonctionnelle tétramère
  • Deux gènes produisent la LDH
  • LDHA
  • Muscle squelettique et foie
  • Protéine LDH M
  • LDHB
  • Cœur
  • Protéine LDH H
  • Donc plusieurs combinaisons sont possible, tout
    dépendant des isoformes exprimées
  • Cependant la forme H4 nest retrouvée que dans
    le coeur
  • La présence de la forme H4 dans le sang révèle un
    infarctus.

30
Régulation de la glycolyse
  • ATP est en quantité suffisante
  • La glycolyse est ralentie
  • Inhibition de la PFK par lATP et le citrate
  • Inhibition de lhexokinase par le glucose-6
    phosphate
  • Inhibition de la pyruvate kinase par lATP
  • ATP est en quantité insuffisante
  • La glycolyse est accélérée
  • PFK est activée par lAMP et le fructose
    2,6-bisphosphate
  • La pyruvate kinase est activée par le F1,6bP

31
Régulation de la glycolyse
32
Rôles du glucose-6 phosphate
33
Régulation de la glycolyse
34
Régulation de la PFK1 effet de lAMP
35
PFK-1Régulation par le F2,6BP
  • Le F2,6BP est un puissant activateur de la PFK-1
  • Produit par la PFK-2
  • 2 types dactivité enzymatique
  • phosphorylation du F6P (PFK2)
  • Inhibée par le citrate
  • déphosphorylation de F2,6BP (F2,6 phosphatase)
  • Inhibée par le F6P
  • En cas de grande consommation de glucose, le G6P
    augmente, menant à davantage de F6P
  • Le F6P augmentera considérablement la
    concentration de F2,6bP de deux façons
  • Activation de la PKF-2
  • Inhibition de lactivité phosphatase de la F2,6
    phosphatase
  • Donc quand le glucose est en quantité
    suffisante la glycolyse est stimulée par
    lactivation de la PFK-1 par le F2,6bp.

36
PFK-1Rôle du glucagon
  • Glucagon hormone pancréatique sécrétée lorsque
    le taux sanguin de glucose est trop bas
  • Le glucagon agit en stimulant la phosphorylation
    de la PFK-2. Ceci a deux conséquences
  • Inhibition de lactivité kinase
  • Stimulation de lactivité phosphatase
  • Ceci conduit à une diminution de la concentration
    de F2,6bP, une diminution de lactivité de la
    PFK-1, et un ralentissement de la glycolyse
  • Le F6P est converti en glucose par
    gluconéogenèse
  • Le glucose peut alors être sécrété dans le sang.

37
Leffet Pasteur
  • Sous des conditions anaérobiques, la conversion
    du glucose en pyruvate est beaucoup plus élevée
    quen conditions aérobiques
  • Leffet Pasteur est un ralentissement de la
    glycolyse en présence doxygène
  • Plus dATP est produit en conditions aérobiques
    quen conditions anaérobiques donc la cellule a
    besoin de consommer moins de glucose en présence
    doxygène afin de produire son ATP.

38
Dégradation du fructose
39
Dégradation du galactose
40
Le 2,3 biphosphoglycérate
  • Produit en abondance dans les globules rouges
  • Régulateur allostérique (inhibition) de
    loxygénation de lhémoglobine
  • Produit via la biphosphoglycérate mutase
  • diversion de la glycolyse
  • 20 du flux de la glycolyse est ainsi dévié pour
    produire le 2,3bPG
  • Activation par un manque doxygène (hypoxie)
    causée par lanémie, la cigarette et la haute
    altitude.
  • Conséquence facilite la relâchement de O2 dans
    les tissus lorsque la pO2 est plus faible que la
    normale
  • Méchanisme qui permet à la cellule de sadapter à
    des changements chroniques de pO2.

41
Régulation de la glycolyse
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