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Biochimie Métabolique Bloc 2 - Année 2022-2023
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Biochimie Métabolique Bloc 2 - Année 2022-2023

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@UncomplicatedObsidian9786

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Questions and Answers

Quelle est la principale source d'énergie pour toute cellule vivante?

L'environnement

Pourquoi les organismes vivants ont-ils besoin d'énergie? (Sélectionnez la réponse correcte)

  • Pour survivre, croître et se reproduire (correct)
  • Pour se cacher
  • Pour mourir

    • Qu'est-ce que le métabolisme?

    L'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans les cellules.

    Quelles sont les deux composantes du métabolisme?

    <p>Catabolisme</p> Signup and view all the answers

    Dans le catabolisme, les sucres et lipides subissent des transformations chimiques pour libérer de l'énergie, produisant finalement $CO_2$, $H_2O$ et ________.

    <p>énergie</p> Signup and view all the answers

    Les protéines contiennent du carbone, de l'oxygène, de l'hydrogène et 16% d'azote en poids.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre approximatif d'espèces bactériennes présentes chez chaque individu?

    <p>Environ 160</p> Signup and view all the answers

    Le nombre de bactéries dans l'intestin est généralement égal ou supérieur au nombre de cellules humaines.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les actions effectuées par le microbiote intestinal? (Sélectionnez tout ce qui s'applique)

    <p>Dégradation des polysaccharides</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle des flavine Adenine Dinucléotide (FAD) dans les réactions biochimiques?

    <p>Accepter des électrons</p> Signup and view all the answers

    La phosphorylation des protéines est effectuée sur certains groupes OH présents dans les chaînes latérales de certains acides aminés tels que la ___

    <p>sérine</p> Signup and view all the answers

    Pour qu’une cellule puisse réaliser ses fonctions biologiques, les réactions intracellulaires ont besoin d’être orientées dans un certain sens. Laquelle de ces affirmations décrit le mieux la direction d’une réaction chimique?

    <p>La direction d’une réaction est indépendante des concentrations initiales en substrat et produit car la direction est déterminée par la variation d’énergie libre</p> Signup and view all the answers

    De nombreuses réactions biologiques sont des réactions d’oxydo-réduction utilisant un transporteur d’électrons. Laquelle de ces affirmations décrit correctement la réduction de l’un de ces transporteurs d’électrons, NAD+ ou FAD?

    <p>Le NAD + accepte deux e- sous la forme d’un ion hydrure pour former du NADH</p> Signup and view all the answers

    Les valeurs de ∆G’0 sont déterminées sous les conditions biochimiques standard et reflètent l’énergie soit requise soit libérée lorsqu’une réaction donnée a lieu. Étant données les valeurs de ∆G’0 ci-dessous, déterminer le ∆G’0 global de la réaction suivante: Créatine + ATP → créatine-phosphate + ADP. Les demi-réactions sont les suivantes: ATP + H20 → ADP + Pi (∆G’0= -7.3 kcal/mol) ; Créatine-phosphate + H20 → créatine + Pi (∆G’0= -10.3 kcal/mol

    <p>-3.0 kcal/mol</p> Signup and view all the answers

    Les cellules ont besoin de régénérer l’ATP quand les niveaux d’ATP diminuent. Laquelle de ces affirmations décrit correctement un aspect du métabolisme de l’ATP?

    <p>Les groupes phosphate se repoussent ce qui porte à la formation de liaisons sous « tension »</p> Signup and view all the answers

    Tous les processus physiologiques dans les cellules vivantes nécessitent une transformation de l’énergie. Lequel de ces processus est considéré comme un travail biochimique qui utilise les liaisons à haute énergie de l’ATP?

    <p>La contraction des fibres musculaires</p> Signup and view all the answers

    Quel est le lieu du cycle de Krebs?

    <p>la mitochondrie</p> Signup and view all the answers

    Qui a formulé l'hypothèse du cycle des Acides Tricarboxyliques (Cycle de Krebs)?

    <p>Hans Krebs</p> Signup and view all the answers

    Le cycle de Krebs est constitué de combien de réactions chimiques impliquant des composés à 2C, 6C, 5C, 4C? Il requiert divers ____ et ____.

    <p>8; coenzymes; minéraux</p> Signup and view all the answers

    Le cycle de Krebs joue un rôle uniquement dans le catabolisme.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quelle mutation unique porte le plus probablement des modifications métaboliques conduisant à une acidémie lactique en diminuant l'activité de l'αKG dehydrogenase?

    <p>La sous-unité E2 de la pyruvate dehydrogenase</p> Signup and view all the answers

    Quel acide métabolique s'accumulera probablement chez un patient avec une déficience en thiamine, présentant fatigue et crampes musculaires?

    <p>Pyruvate</p> Signup and view all the answers

    Quelle caractéristique différencie la succinate dehydrogenase des autres enzymes du cycle de Krebs?

    <p>Elle contient du FAD lié</p> Signup and view all the answers

    Quel composé pourrait entraîner une incapacité à produire du coenzyme A en cas de déficience?

    <p>Pantothénate</p> Signup and view all the answers

    Quel composé donne les 8 électrons aux cofacteurs pour la synthèse d'ATP dans la phosphorylation oxydative?

    <p>AcetylCoA</p> Signup and view all the answers

    Quelle conséquence résulterait d'une mutation dominante liée à l'X affectant la sous-unité α de E1 de la PDC chez un nouveau-né mâle?

    <p>Une augmentation des concentrations plasmatiques de lactate et pyruvate</p> Signup and view all the answers

    Pour quelle raison une déficience en pyruvate carboxylase conduit-elle à une acidose lactique?

    <p>Une accumulation de NADH dans la matrice mitochondriale</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la structure du complexe IV, cytochrome c oxydase?

    <p>13 sous-unités polypeptides (160 kDa)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le site catalytique du complexe IV, cytochrome c oxydase?

    <p>heme a3 + CuB</p> Signup and view all the answers

    Quel est le produit de la réaction: 2 cyt cred + ½ O2 + 4 H+N ----------> 2 cyt cox + 2 H+P + ____ ?

    <p>H2O</p> Signup and view all the answers

    La structure F0 du complexe V, ATP synthase, est exposée vers l'espace intermembranaire.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Associez les composantes du complexe V avec leurs structures correspondantes:

    <p>F1 (ATPase) = Plusieurs sous-unités α3β3γδε F0 (rotor/stator) = Plusieurs sous-unités ab2c10-12</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la phosphorylation oxydative?

    <p>La conversion de l'énergie d'oxydation des substrats carbonés en liaisons phosphate à haut potentiel énergétique (sous forme d'ATP).</p> Signup and view all the answers

    Qui a formulé la théorie Chimio-osmotique en 1961?

    <p>Peter Mitchell</p> Signup and view all the answers

    Le complexe I de la chaîne respiratoire catalyse le transfert de 2 électrons de NADH à Q.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du complexe III de la chaîne respiratoire? Transfert de 2 électrons de ____ vers le ________.

    <p>QH2, cytochrome c</p> Signup and view all the answers

    Sur des mitochondries isolées, on ajoute des quantités limitantes de malate. 3 minutes plus tard, on ajoute du CN- et on laisse la réaction procéder encore 7 minutes supplémentaires. Lequel de ces composants sera dans ces conditions à l’état oxydé?

    <p>Le complexe III</p> Signup and view all the answers

    Des mitochondries isolées sont placées dans une solution légèrement tamponnée. On ajoute du malate comme source d'énergie; une augmentation de la consommation d’O2 est observée, confirmant que la chaîne respiratoire est fonctionnelle. On ajoute alors de la valinomycine et du potassium à la suspension de mitochondries. Quel sera l’effet de cette drogue sur la force proton motrice générée par l’oxydation du malate?

    <p>La force proton motrice sera réduite à 0</p> Signup and view all the answers

    Une jeune femme présente des signes de fatigue chronique. Ses résultats d’analyses sanguines révèlent une anémie liée à une déficience en fer. Pour quelle raison cette déficience pourrait porter à ses symptômes?

    <p>Une diminution des centres Fer-soufre altère le transfert des électrons dans la chaîne respiratoire</p> Signup and view all the answers

    Un patient présente une maladie OXPHOS. Laquelle de ces propositions peut correspondre avec cette pathologie?

    <p>Un rapport NADH/NAD+ élevé dans les mitochondries</p> Signup and view all the answers

    La rotenone est un inhibiteur de la NADH dehydrogenase qui fut initialement utilisé pour la pêche. Si la rotenone était absorbable, quel effet aurait cet inhibiteur sur la production d’ATP par les mitochondries cardiaques?

    <p>Il y aurait réduction de 50% dans la production d’ATP</p> Signup and view all the answers

    Les UCPs permettent le découplage de l’oxydation et de la phosphorylation. Si une compagnie pharmaceutique développe une drogue capable d’activer plusieurs UCPs afin de favoriser la perte de poids, quel effet indésirable pourrait être observé chez les utilisateurs?

    <p>Une augmentation de la température corporelle</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la signification des termes 'Glyco' et 'lyse' dans le contexte de la Glycolyse?

    <p>Sucre; rupture</p> Signup and view all the answers

    Où se déroule la Glycolyse dans la cellule?

    <p>Cytosol</p> Signup and view all the answers

    La phosphorylation du glucose en glucose 6-P par l'hexokinase est une réaction réversible.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal précurseur énergétique produit par l'enolase lors de la Glycolyse? Phosphoenolpyruvate (___)

    <p>PEP</p> Signup and view all the answers

    La glycolyse est source énergétique pour les cellules. A partir du glyceraldehyde 3-phosphate, en synthétisant une molécule de pyruvate, quel sera le bilan attendu en ATP et NADH?

    <p>3 ATP et 2 NADH</p> Signup and view all the answers

    Chaque cellule humaine peut utiliser la glycolyse pour la production d’énergie. Laquelle de ces affirmations décrit un aspect de la glycolyse?

    <p>2 molécules d’ATP sont utilisées au début de la voie</p> Signup and view all the answers

    Le glucose peut avoir différentes routes métaboliques en arrivant dans le cytoplasme. Laquelle de ces réactions engage le glucose définitivement dans la voie de la glycolyse?

    <p>Fructose 6-P &gt; Fructose 1,6-bisP</p> Signup and view all the answers

    Les érythrocytes ont besoin d’ATP pour maintenir les gradients ioniques à travers la membrane. Par quelle voie les érythrocytes produisent-ils de l’énergie?

    <p>Phosphorylation au niveau du substrat</p> Signup and view all the answers

    Quel est le sucre le plus abondant métabolisé principalement dans le foie?

    <p>Fructose</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'enzyme responsable de la réaction de phosphorylation du Fructose en Fructose 6-P?

    <p>Fructokinase</p> Signup and view all the answers

    La phosphorylation du Fructose par la Fructokinase se fait sur le C1 du Fructose, et non sur le C6. (Vrai/Faux)

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La réaction limitante de la voie du Fructose est catalysée par la __________ (Aldolase B).

    <p>Fructose 1-P Aldolase</p> Signup and view all the answers

    Associez les étapes de la réaction catabolique du Fructose avec les enzymes correspondantes:

    <p>Réaction 1 = Fructokinase Réaction 2 = Fructose 1-P Aldolase (Aldolase B) Réaction 3 = Triose Phosphate Isomerase Réaction 4 = Triose Kinase</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme est responsable de la formation de H2O2?

    <p>Glutathione peroxidase</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de la transaldolase dans la Voie des Pentoses Phosphate?

    <p>La transaldolase convertit le Glycéraldéhyde 3-P et le Fructose 6-P en Ribose 5-P.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le devenir du Glucose 6-P dans la voie des Pentoses-P lorsque la demande en NADPH ralentit?

    <p>Flux vers la glycolyse</p> Signup and view all the answers

    Une déficience en Glucose 6-P Dehydrogenase peut entraîner une anémie hémolytique.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    La voie des Pentoses permet le 'recyclage' des pentoses-P en ______.

    <p>Glucose 6-P</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la néoglucogenèse?

    <p>La néoglucogenèse est un processus permettant la synthèse de glucose à partir de composés d'une autre origine, principalement réalisé par le foie chez les mammifères.</p> Signup and view all the answers

    La néoglucogenèse se produit principalement dans les muscles squelettiques.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les principaux précurseurs de la néoglucogenèse chez l'homme?

    <p>Lactate</p> Signup and view all the answers

    La pyruvate carboxylase catalyse la réaction de conversion du pyruvate en ____________ dans la néoglucogenèse.

    <p>oxaloacétate</p> Signup and view all the answers

    Associez les réactions communes de la glycolyse avec la néoglucogenèse:

    <p>Glyceraldehyde 3-P dehydrogenase = Enolase Triose isomerase = Glyceraldehyde 3-P dehydrogenase Fructose 1,6-bisP aldolase = Triose isomerase Phosphoglycerate kinase = Phosphoglycerate mutase</p> Signup and view all the answers

    Lequel des métabolites suivants représente un intermédiaire commun dans la conversion du glycérol et du lactate en glucose?

    <p>Pyruvate</p> Signup and view all the answers

    Un patient présente une infection bactérienne dont le pathogène produit une endotoxine qui inhibe l'activité de l'enzyme PEPCK. Chez ce patient, pour lequel de ces précurseurs la synthèse de glucose sera inhibée?

    <p>PEP</p> Signup and view all the answers

    Après ingestion d'un repas riche en sucres, que va-t-il le plus probablement se passer?

    <p>Les niveaux d'insuline et de glucagon augmentent</p> Signup and view all the answers

    Un patient présente une tumeur pancréatique de type glucagonome. D'après vous, quelle sera la conséquence d'une hyperglucagonémie?

    <p>Perte de poids</p> Signup and view all the answers

    Un patient atteint de diabète de type 1 qui a oublié de prendre de l'insuline avant son repas, aura des difficultés à assimiler le glucose sanguin dans lequel de ces tissus ?

    <p>Le foie</p> Signup and view all the answers

    D'où viennent les acides gras?

    <p>de l'alimentation (exogène) et du foie, tissu adipeux (endogène)</p> Signup and view all the answers

    Quel organe est principalement responsable de l'oxydation des acides gras à chaîne moyenne (MCFA)?

    <p>Foie</p> Signup and view all the answers

    Les acides gras à chaîne moyenne (MCFA) sont plus solubles que les acides gras à longue chaîne (LCFA).

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle des lipides en tant qu'isolant?

    <p>Thermique et contre les chocs</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les composants des membranes cellulaires parmi les lipides?

    <p>Phospholipides, glycolipides, cholestérol</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la source énergétique immédiate des lipides?

    <p>Acides gras</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la longueur des Very Long Chain Fatty Acids?

    <p>&gt; C20</p> Signup and view all the answers

    Les acides gras à chaîne ______ sont plus rares.

    <p>courte</p> Signup and view all the answers

    Pour quelle raison une déficience en enzyme ETF:QO oxydase peut être mortelle?

    <p>L’énergie provenant de l’utilisation des acides gras est réduite dramatiquement</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rendement global approximatif attendu de l’oxydation complète d’une mole d'un acides gras C18:0 en CO2 et H2O?

    <p>120</p> Signup and view all the answers

    Laquelle de ces séquences réactionnelles décrit le mieux la spirale de la β-oxydation?

    <p>Oxydation, déshydratation, oxydation, clivage de liaison C-C</p> Signup and view all the answers

    A quel moment les acides gras seront la source énergétique majeure pour les tissus de l’organisme?

    <p>Pendant les derniers kilomètres d’un marathon</p> Signup and view all the answers

    Si votre patient présente une déficience classique en CPT-II, lequel des résultats de laboratoire est attendu?

    <p>Des niveaux circulants élevés en acylcarnitine</p> Signup and view all the answers

    Un nourrisson de 6 mois manifeste des épisodes fréquents de pleurs, léthargie avec une faible alimentation. Les parents ont observé que ces épisodes peuvent être réduits si l’enfant est nourri plus souvent. Les tests sanguins révèlent une hypoglycémie et hypocétose. On détecte la présence d’acides dicarboxyliques à 6 et 8 carbones et des dérivés d’acylcarnitine dans les urines. D’après vous, quelle enzyme est déficiente chez ce nourrisson?

    <p>MCAD</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle central des acides gras dans le métabolisme lipidique?

    <p>Les acides gras ont un rôle central dans le métabolisme lipidique en tant que source d'énergie et précurseurs de molécules importantes.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale différence entre les acides gras à chaîne impaire et les autres acides gras?

    <p>Ils ont une proportion plus faible parmi les acides gras saturés dans le sérum humain.</p> Signup and view all the answers

    L'oxydation des acides gras insaturés nécessite des enzymes additionnelles par rapport aux acides gras saturés.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Les voies alternatives à la β-oxydation mitochondriale se produisent principalement dans les __________.

    <p>péroxisomes</p> Signup and view all the answers

    Des concentrations élevées de corps cétoniques peuvent être retrouvées dans le sang de patients atteints de diabète de type 1 non traité ou bien chez des personnes soumises à une diète très sévère. Pour lequel de ces métabolites peut-on s’attendre à détecter des différences de dosage entre ces deux types d’individus?

    <p>Les niveaux d'acides gras</p> Signup and view all the answers

    Pour lequel de ces acides gras la vitamine B12 est-elle requise pour son oxydation complète?

    <p>Acides gras à chaîne impaire de carbones</p> Signup and view all the answers

    Un patient diabétique en acidocétose présente une odeur caractéristique à la respiration. Lequel de ces composés est responsable de cette odeur?

    <p>L’acetone</p> Signup and view all the answers

    Un nouveau-né a été diagnostiqué être incapable d’oxyder l’acide phytanique et a été placé sous diète contenant de très faibles quantités de cet acide gras particulier. D’après vous, dans quelle organelle est le plus probablement présente l’activité enzymatique dont la déficience est responsable de ce désordre métabolique?

    <p>Les péroxysomes</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme est responsable de la Formation du b-ketobutyryl-ACP (acetoacetyl-ACP) lors de la biosynthèse des acides gras?

    <p>b-ketoacyl ACP Synthase (KS)</p> Signup and view all the answers

    Le malonyl CoA inhibe la CPT-I, ce qui entraîne une diminution de la b-oxydation mitochondriale.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel acide gras est libéré pendant la terminaison de la biosynthèse des acides gras C16:0 (palmitate)?

    <p>palmitate</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qui active l'enzyme ACC en induisant la polymérisation des molécules d'ACC?

    <p>Citrate</p> Signup and view all the answers

    La désaturation d'acides gras introduit une liaison cis-C=C entre les carbones -.

    <p>9-10</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale source de carbone pour la biosynthèse des acides gras?

    <p>Le glucose</p> Signup and view all the answers

    La biosynthèse des acides gras se produit principalement dans le tissu adipeux.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La réaction irréversible étape limitante de la voie de synthèse des acides gras est catalysée par l'______________ ________________.

    <p>acétyl CoA carboxylase</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal rôle du Malonyl CoA-ACP transferase (MT) dans la biosynthèse des acides gras?

    <p>Charge le malonyl sur le SH de ACP</p> Signup and view all the answers

    Quel est le précurseur de molécules biologiquement actives dans le métabolisme du cholestérol?

    <p>Cholestérol</p> Signup and view all the answers

    Quel est le composant essentiel des membranes cellulaires dans le métabolisme du cholestérol?

    <p>Glycolipides</p> Signup and view all the answers

    D'où provient environ 1/3 du cholestérol chez les carnivores/omnivores?

    <p>Voie exogène</p> Signup and view all the answers

    L'ézétimibe bloque l'absorption du cholestérol dans l'intestin.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le transporter qui transporte le cholestérol de la lumière intestinale vers l'entérocyte? Proviene NPC1L1: Niemann-Pick C1 –like 1 protein. Transporte le cholestérol de la lumière intestinale vers l’entérocyte est le ______.

    <p>Protein NPC1L1</p> Signup and view all the answers

    Lequel de ces composés est impliqué dans la synthèse des triacylglycérols dans le tissu adipeux?

    <p>Le glycérol 3-P provenant du glycérol sanguin</p> Signup and view all the answers

    Pour quelle raison les acides gras nouvellement synthétisés ne sont pas dégradés immédiatement?

    <p>En présence d’insuline, l’enzyme clé de la dégradation des acides gras n’est pas induite</p> Signup and view all the answers

    Chez les humains, les prostaglandines sont principalement dérivées duquel de ces composés?

    <p>Acide arachidonique</p> Signup and view all the answers

    Par quelle voie les individus avec une déficience en glucose 6 phosphate dehydrogenase peuvent-ils produire du NADPH pour la synthèse des acides gras?

    <p>La Malic enzyme</p> Signup and view all the answers

    L'aspirine est utilisée à faible dose pour la prévention de l'agrégation plaquettaire et d'infarctus du myocarde. À faibles doses, la synthèse de quel eicosanoïde est donc inhibée?

    <p>Les thromboxanes</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la balance azotée équivaut à ?

    <p>Apport d’azote = Excrétion d’azote (sain)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale source d'azote métabolisée par l'organisme?

    <p>Protéines alimentaires</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les besoins quotidiens recommandés en protéines?

    <p>50-60 g</p> Signup and view all the answers

    La dégénérescence de la rétine est associée à une déficience en Taurine.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Où se déroule principalement la dégradation des acides aminés, excepté pour les AA branchés? Dans le ___________.

    <p>foie</p> Signup and view all the answers

    Associez les AA suivants à leurs réactions de transamination correspondantes:

    <p>Gln/Asn = Formation de NH4+ His = Histidinase Ser/Thr = Formation de NH4+</p> Signup and view all the answers

    De quels composés proviennent les atomes d’azote de l’urée?

    <p>Ornithine et aspartate</p> Signup and view all the answers

    Laquelle de ces enzymes peut fixer l’azote dans des composés organiques?

    <p>Arginosuccinate synthetase</p> Signup and view all the answers

    Dans des conditions de renouvellement (turnover) important des protéines, la glutamine est utilisée comme transporteur d’azote pour l’amener au foie pour excrétion sous forme d’urée. Laquelle de ces enzymes est requise pour ce processus?

    <p>Malate dehydrogenase</p> Signup and view all the answers

    Dans le cadre de traitements pour les UCD, des molécules telles que le sodium benzoate ou le phenylbutyrate doivent être activées lorsqu’elles entrent dans les cellules. À quel type de réactions s’apparente l’activation de ces drogues?

    <p>L’activation des acides gras</p> Signup and view all the answers

    La libération de l’azote des acides aminés et de l’ammonium est une étape importante pour générer des précurseurs pour le cycle de l’urée. Laquelle de ces affirmations décrit le mieux ces processus?

    <p>La deamination de la glutamine en glutamate est réversible</p> Signup and view all the answers

    Dans les conditions de dégradation rapide des acides aminés, les niveaux de NH3 augmentent et nécessitent une élimination de ce composé toxique. Le Glu peut accepter l’azote sous la forme ammoniaque pour former la glutamine. Quelle affirmation décrit le mieux le devenir de la Gln, Glu et NH3 sous l’activité de la glutaminase dans les tissus ?

    <p>Dans le foie, la Gln prend part au cycle glucose/alanine</p> Signup and view all the answers

    Le cycle de l’urée est le mécanisme principal d’élimination de l’azote chez l’humain. Quelle affirmation décrit les étapes de ce cycle?

    <p>La citrulline initie et est régénérée par le cycle</p> Signup and view all the answers

    Durant le jeûne, les acides aminés sont une source majeure de carbone pour la néoglucogenèse et les atomes d’azote sont convertis en urée. Laquelle de ces affirmations décrit le mieux l’alanine, acide aminé substrat principal pour la néoglucogenèse dans le muscle?

    <p>Une molécule de Ala est convertie en 1 molécule de glucose et 1 molécule d’urée</p> Signup and view all the answers

    Combien d'acides aminés sont protéinogènes?

    <p>20</p> Signup and view all the answers

    Quel cofacteur est impliqué dans le transfert de groupements amino?

    <p>Pyridoxal phosphate</p> Signup and view all the answers

    Alanine est l'acide aminé principal pour la néoglucogenèse.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'acide aminé essentiel qui mène à la formation de propionyl CoA puis succinyl CoA?

    <p>Méthionine</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'acide aminé essentiel pour le métabolisme de la lysine?

    <p>Lysine</p> Signup and view all the answers

    La voie principale de dégradation de la Thréonine implique la conversion en Acetyl CoA.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'acide aminé essentiel qui, via une voie métabolique, peut conduire à la formation de créatine?

    <p>Arginine</p> Signup and view all the answers

    Associez les acides aminés essentiels avec leur rôle métabolique:

    <p>Valine = Entrée préférentielle dans le muscle squelettique Phénylalanine = Biosynthèse de la tyrosine Tryptophane = Synthèse de l'Acetyl CoA + Alanine</p> Signup and view all the answers

    La dégradation des acides aminés peut être classifiée en familles correspondant aux produits de chaque voie catabolique. Lequel de ces métabolites est l’un de ces produits de fin de voie ?

    <p>Succinyl CoA</p> Signup and view all the answers

    Un nouveau-né présente des niveaux sanguins élevés de phenylalanine et phenylpyruvate. Laquelle de ces enzymes pourrait être déficiente ?

    <p>Phenylalanine dehydrogenase</p> Signup and view all the answers

    Le PLP est requis pour l’une des voies ou l’une des réactions suivantes. Indiquer laquelle ?

    <p>Phenylalanine → tyrosine</p> Signup and view all the answers

    Un nouveau-né présente des symptômes de la maladie du sirop d’érable et des niveaux sanguins élevés d’acide lactique. Dans le cadre d’un désordre causé par une mutation d’un seul gène, lequel des composés est un substrat pour la protéine mutée ?

    <p>Un α-Keto acid</p> Signup and view all the answers

    Un nouveau-né vient d’être diagnostiqué ayant une phénylcétonurie classique. Une partie du traitement consiste à supplémenter la diète avec des quantités importantes de tryptophane, leucine et tyrosine. Pour quelle raison ?

    <p>Pour augmenter l’activité de la Phénylalanine hydroxylase</p> Signup and view all the answers

    Les acides aminés sont des substrats importants pour la néoglucogenèse durant le jeûne. Lequel de ces acides aminés arrivant au foie est le principal contributeur à la néoglucogenèse ?

    <p>Alanine</p> Signup and view all the answers

    Un individu présente une déficience en vitamine B6. Lequel de ces acides aminés est-il encore en mesure de synthétiser, étant ainsi considéré comme non-essentiel ?

    <p>Sérine</p> Signup and view all the answers

    Une déficience en acide folique est susceptible d’interférer avec la synthèse duquel des acides aminés ci-dessous produit à partir des précurseurs indiqués ?

    <p>Serine à partir de Glucose et Alanine</p> Signup and view all the answers

    Lequel de ces acides aminés est nécessaire pour synthétiser du glutathion, un important anti-oxydant cellulaire ?

    <p>Glutamine</p> Signup and view all the answers

    L’un des symptômes associés à une déficience en vitamine B6 est la démence. Cela pourrait être lié à une incapacité de synthétiser de la sérotonine, noradrénaline, histamine et GABA, à partir de leur acides aminés précurseurs respectifs. À quel type de réaction est associée la vit B6 ?

    <p>Transamination</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les deux types de bases azotées précurseurs des acides nucléiques ADN et ARN?

    <p>Purines et Pyrimidines</p> Signup and view all the answers

    Quel pourcentage des bases purines est reconverti en nucléosides monophosphate?

    <p>90%</p> Signup and view all the answers

    La synthèse des pyrimidines débute avec la liaison du ribose 5’P.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La synthèse de l'UMP conduit à la formation de ____.

    <p>UDP</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'étape requise pour la synthèse de l'AMP à partir d'adenylosuccinate?

    <p>NH2 de Asp sur C6</p> Signup and view all the answers

    Quel nucléotide est utilisé pour la synthèse de l'AMP?

    <p>GTP</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'étape requise pour la synthèse du GMP à partir de xanthine (XMP)?

    <p>NH2 de Gln sur C2</p> Signup and view all the answers

    Quel nucléotide est requis pour la synthèse du GMP?

    <p>ATP</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme est responsable de la transformation de l'ADP en dADP puis en dATP?

    <p>Ribonucleotide diP reductase (1)</p> Signup and view all the answers

    La Gln phosphoribosyl amidotransferase est fortement inhibée par GMP et AMP.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel site allostérique de l'IMP dehydrogenase / Adenylosuccinate synthetase contrôle-t-il l'activité enzyme?

    <p>AMP</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les similitudes concernant les Carbamoyl phosphate synthetases CPSI et CPSII?

    <p>La localisation cellulaire</p> Signup and view all the answers

    Une déficience en l’une de ces activités enzymatiques peut porter au développement de la goutte. Laquelle?

    <p>HGPRT</p> Signup and view all the answers

    L’allopurinol peut être utilisé pour traiter la goutte. Laquelle de ces réactions est inhibée?

    <p>Xanthine &gt; uric acid</p> Signup and view all the answers

    Laquelle de ces affirmations est correcte concernant le métabolisme des bases puriques et pyrimidiques ?

    <p>Un excès de dégradation de pyrimidines peut conduire au développement de la goutte.</p> Signup and view all the answers

    L’Allopurinol est utilisé pour le traitement de la goutte. La molécule est un inhibiteur suicide qui mène à la réduction de la quantité d’acide urique produite. A la place de l’acide urique, lequel de ces composés tend à s’accumuler en présence de cette drogue?

    <p>Hypoxanthine</p> Signup and view all the answers

    Quel processus est stimulé au niveau du foie dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé? (AA)

    <p>néoglucogenèse</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale fonction du cycle Glucose-alanine dans le muscle?

    <p>Alimenté par la dégradation des protéines</p> Signup and view all the answers

    Quel processus se produit au niveau du muscle squelettique dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé? (AA)

    <p>glycogénolyse</p> Signup and view all the answers

    Quel est le processus qui se produit dans le tissu adipeux lors des conditions post-absorptives et de jeûne prolongé?

    <p>lipolyse</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qui assure que l'énergie disponible soit adéquate aux besoins énergétiques?

    <p>Concentration sanguine des substrats métaboliques</p> Signup and view all the answers

    Que signifie l'homéostasie dans le contexte du métabolisme?

    <p>Assurer que l’énergie disponible soit adéquate aux besoins énergétiques</p> Signup and view all the answers

    La régulation métabolique est assurée par la concentration sanguine des _.

    <p>substrats métaboliques</p> Signup and view all the answers

    Les hormones peuvent agir de façon paracrine ou autocrine.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle hormone est synthétisée par les cellules β du pancréas et est hypoglycémiante?

    <p>Insuline</p> Signup and view all the answers

    Identifier le métabolite A et donner sa structure chimique.

    <p>Le métabolite A est l'oxaloacétate. Sa structure chimique est représentée dans l'encadré rouge de la figure 1.</p> Signup and view all the answers

    Indiquer la structure chimique du composé encadré en bleu dans la figure 1.

    <p>La structure chimique du composé encadré en bleu dans la figure 1 est l'acétyl-CoA.</p> Signup and view all the answers

    Quelle activité métabolique pourrait être déficiente chez les deux patients en fonction des dosages urinaires effectués?

    <p>L'activité métabolique du cycle de l'urée pourrait être déficiente chez ces deux patients.</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi les analyses des cultures de fibroblastes ont-elles été réalisées chez le patient 2?

    <p>Les analyses des fibroblastes ont été réalisées pour évaluer les activités enzymatiques et comprendre l'origine de l'anomalie métabolique.</p> Signup and view all the answers

    Comment expliquer les dosages en acides aminés mesurés chez le patient?

    <p>Les dosages en acides aminés peuvent fournir des informations sur le métabolisme protéique du patient.</p> Signup and view all the answers

    Nommer l'activité enzymatique catalysant la réaction d'oxydoréduction et indiquer la voie métabolique dans laquelle elle est active.

    <p>L'activité enzymatique catalysant la réaction d'oxydoréduction est la réaction catalysée par la NAD+, et elle est active dans la voie métabolique de la respiration cellulaire.</p> Signup and view all the answers

    Calculer la variation d'énergie libre standard de la réaction d'oxydoréduction basée sur le tableau donné.

    <p>La variation d'énergie libre standard de la réaction d'oxydoréduction peut être calculée en utilisant le tableau fourni et les valeurs des potentiels rédox des substances biologiques.</p> Signup and view all the answers

    Identifier la voie métabolique représentée dans la Figure 1.

    <p>Voie métabolique non spécifiée</p> Signup and view all the answers

    Dans quel(s) type(s) cellulaire(s) et dans quel(s) compartiment(s) subcellulaire(s) se déroule cette voie ?

    <p>Type(s) cellulaire(s): hépatocytes; Compartiment(s) subcellulaire(s): non spécifié</p> Signup and view all the answers

    Compléter le nom des métabolites, la structure chimique des métabolites encadrés en vert dans la Figure 1, et le nom des activités enzymatiques Enzyme 1 et Enzyme 3.

    <p>Métabolites: non spécifié; Structure chimique: non demandée; Activités enzymatiques: non spécifié</p> Signup and view all the answers

    Ecrire la réaction d'hydrolyse de l'Adenosine triphosphate.

    <p>Réponse ouverte</p> Signup and view all the answers

    Déterminer la variation d'énergie libre de la réaction d'hydrolyse de l'Adenosine triphosphate dans les neurones de rat, avec les conditions physiologiques spécifiées.

    <p>Réponse ouverte</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la forme principale de stockage des lipides dans l'organisme ?

    <p>Les triglycérides</p> Signup and view all the answers

    Dans quel tissu et dans quelle condition physiologique les stocks lipidiques sont-ils mobilisés ?

    <p>Les stocks lipidiques sont mobilisés dans le tissu adipeux, surtout en cas de jeûne prolongé ou d'exercice intense.</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les mécanismes (enzymes, hormones et autres protéines) qui permettent la mobilisation des stocks lipidiques ?

    <p>Les mécanismes incluent l'action des hormones comme l'adrénaline, la néoglucagon, et des enzymes telles que la lipase hormono-sensible.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le sucre le plus abondant dans la diète humaine adulte ?

    <p>Le fructose</p> Signup and view all the answers

    Dans quel tissu est principalement catabolisé le fructose ?

    <p>Le foie</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'activité enzymatique en question dans l'intolérance au fructose ?

    <p>L'aldolase B</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom de l'acide aminé précurseur principal impliqué dans la néoglucogenèse ?

    <p>L'alanine</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que le Fructose 2,6 bisphosphate module dans le contrôle métabolique ?

    <p>La glycolyse et la néoglucogenèse</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur du ∆G’0 et qu'indique-t-elle dans une réaction métabolique ?

    <p>La valeur est -3,4 kcal/mol et elle indique si la réaction est spontanée.</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet du composé suivant sur l'activité de la succinate dehydrogenase et le cycle de Krebs ?

    <p>L'effet inhibiteur sur l'activité de l'enzyme et la régulation du cycle de Krebs.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'activité enzymatique catalysant la réaction métabolique présentée ?

    <p>La phosphofructokinase</p> Signup and view all the answers

    Quelle peut être la conséquence d'une déficience en activité enzymatique de type I ?

    <p>Une perturbation dans la voie métabolique concernée.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la réaction enzymatique clé régulée dans la voie métabolique présentée ?

    <p>La régulation de la phosphofructokinase.</p> Signup and view all the answers

    Comment le produit final de cette voie métabolique est-il transporté dans la circulation sanguine ?

    <p>Par une liaison à l'albumine sérique.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la voie métabolique représentée dans la question 1.1 ?

    <p>Voie de biosynthèse du cholestérol</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'enzyme clé régulée dans cette voie métabolique ?

    <p>HMGCoA réductase</p> Signup and view all the answers

    Comment le produit final de cette voie métabolique est-il transporté dans la circulation sanguine ?

    <p>Par voie endogène (synthèse hépatique : VLDL/IDL/LDL/HDL) et voie exogène (par intestin : chylomicrons/(HDL)).</p> Signup and view all the answers

    Citez deux molécules pouvant réduire la concentration sanguine du produit final de cette voie métabolique.

    <p>Statines (inhibition compétitive réduisant la voie endogène) et Ezetimibe (réduisant l'absorption du cholestérol exogène par les entérocytes).</p> Signup and view all the answers

    Quel processus biochimique est représenté dans la figure de la question 4.1 ?

    <p>La chaîne respiratoire (phosphorylation oxydative)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal des vitamines dans l'organisme?

    <p>Agir en tant que coenzymes dans les réactions biochimiques</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la monnaie énergétique principale dans les cellules?

    <p>ATP</p> Signup and view all the answers

    La réaction d'hydrolyse de l'___ libère de l'énergie.

    <p>ATP</p> Signup and view all the answers

    Associez ces coenzymes aux réactions biochimiques qu'elles catalysent:

    <p>NAD+ = Oxydation d'alcools et d'aldéhydes NADP+ = Réactions dans les voies de biosynthèse FAD = Formation de liaisons C=C</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la catalyse enzymatique?

    <p>La catalyse enzymatique est un processus où les enzymes accélèrent le taux des réactions biochimiques en abaissant la barrière d'activation.</p> Signup and view all the answers

    Où se déroule le cycle de Krebs?

    <p>Dans la matrice mitochondriale</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme catalyse la formation du citrate dans le cycle de Krebs? La _________ synthase.

    <p>citrate</p> Signup and view all the answers

    Lors de la réaction d'oxydation du succinate, l'enzyme succinate dehydrogenase est située dans la membrane externe de la mitochondrie.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Associez les réactions du cycle de Krebs avec leurs enzymes correspondantes:

    <p>Formation du citrate = citrate synthase Conversion du succinylCoA en succinate = succinylCoA synthetase Oxydation du succinate = succinate dehydrogenase Hydratation du fumarate = fumarase Oxydation du malate = L-malate dehydrogenase</p> Signup and view all the answers

    Quel type de transporteurs d'électrons sont présents dans la chaîne respiratoire?

    <p>Nicotinamide dinucléotide NAD+/NADH, Flavoprotéines (FlavinMonoNucleotide FMN–cx I / FAD-cx II), Protéines centre Fer/Soufre (cx I/ cx II/ cx III)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la structure du complexe I (NADH : Q oxydoréductase) de la chaîne respiratoire?

    <p>1 site de liaison NADH et 1 site de liaison Q</p> Signup and view all the answers

    Le complexe II (succinate dehydrogenase) participe directement à l'établissement du gradient de protons?

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle des flavoprotéines dans la chaîne respiratoire? Outre le complexe II, d'autres flavoprotéines transfèrent les électrons à Q via le FAD. Une de ces flavoprotéines est ____________.

    <p>ETF</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal facteur de transcription induit par l'hypoxie ?

    <p>HIF-1</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'enzyme responsable de la conversion du Fructose en Fructose 6-P dans la glycolyse ?

    <p>Fructokinase</p> Signup and view all the answers

    Combien d'ATP sont synthétisés à partir de 1 NADH dans la phosphorylation oxydative?

    <p>2,5</p> Signup and view all the answers

    Combien d'ATP sont synthétisés à partir de 1 FAD(2H) dans la phosphorylation oxydative?

    <p>1,5</p> Signup and view all the answers

    La voie des Pentoses Phosphate est liée à la voie de la Glycolyse.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet de l'ajout de cyanure sur la chaîne respiratoire?

    <p>Interruption du gradient électrochimique</p> Signup and view all the answers

    Associez les maladies OXPHOS mitochondriales aux descriptions correspondantes:

    <p>LHON Leber’s Hereditary Optic Neuropathy = Affecte le système nerveux central, provoque une perte de vision MERRF Myoclonic Epilepsy and ragged-red fibers disease = Caractérisé par des mitochondries anormales dans les fibres musculaires squelettiques</p> Signup and view all the answers

    Le glucose est le sucre prédominant dans le sang.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction principale de la phosphorylase kinase-P dans le métabolisme du glucose?

    <p>Elle active la Glycogene phosphorylase (forme a active-P).</p> Signup and view all the answers

    Quel acide gras est considéré comme essentiel et doit être obtenu par l'alimentation?

    <p>Acide linoléique ω-6</p> Signup and view all the answers

    La Glycogen phosphorylase est activée par la présence d'insuline.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La Lipoprotéine Lipase (LPL) hydrolyse les TAG en ______________ et acides gras dans les capillaires sanguins.

    <p>Glycérol</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de la glucokinase dans les conditions induisant la neoglucogenèse?

    <p>Faible</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'activité induite de la glucose 6-phosphatase dans les conditions de néoglucogenèse?

    <p>Expression</p> Signup and view all the answers

    Quel est le site principal de stockage du glucose dans la plupart des types cellulaires?

    <p>Granules cytosoliques</p> Signup and view all the answers

    La glucokinase est principalement présente dans le muscle alors que l'hexokinase est présente dans le foie.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La _______ catalyse la réaction de phosphorolyse sur la chaîne de glycogène.

    <p>glycogène phosphorylase</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que signifient les abréviations VLCFA, LCFA, MCFA et SCFA en lien avec les Acyl CoA synthétases?

    <p>Very Long Chain Fatty Acids, Long Chain Fatty Acids, Medium Chain Fatty Acids, Short Chain Fatty Acids</p> Signup and view all the answers

    Où se situe la localisation cellulaire des LCFA Acyl CoA synthetases?

    <p>À la membrane externe mitochondriale</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'étape initiale dans l'activation des acides gras où se forme l'Acyl-AMP (phospho-ester) et 2 Pi?

    <p>Formation d’une liaison à haute énergie</p> Signup and view all the answers

    Comment la Carnitine est-elle utilisée comme transporteur des acyl CoA dans la mitochondrie?

    <p>Elle se lie au CoA-SH pour transporter les acides gras</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction principale de la 6-Phosphogluconate dehydrogenase?

    <p>Oxyder le C2 (alcool &gt; cétone) et décarboxyler le C1.</p> Signup and view all the answers

    Comment la Carnitine est-elle synthétisée?

    <p>À partir de la Lysine</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les devenirs possibles du NADPH réduit? (Sélectionnez toutes les réponses correctes)

    <p>Contrôle du stress oxydatif</p> Signup and view all the answers

    Quelle réaction permet l'épimérisation en C3 du D-ribulose 5-Phosphate? L'isomérisation de C1 (OH > aldéhyde) et C2 (cétone > OH) est catalysée par la ____________.

    <p>transaldolase</p> Signup and view all the answers

    Associez les enzymes aux réactions de la néoglucogenèse:

    <p>Pyruvate Carboxylase = Conversion du pyruvate en oxaloacétate PEP Carboxykinase = Conversion de l'oxaloacétate en phosphoenolpyruvate Glucose 6-phosphatase = Conversion du glucose 6-P en glucose Fructose 1,6 biphosphate = Conversion du fructose 1,6 bis-P en fructose 6-P</p> Signup and view all the answers

    La régulation de la voie des Pentoses-P est influence par les niveaux de NADPH. Vrai ou faux?

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'énergie libre de Gibbs?

    <p>L'énergie libre de Gibbs exprime la quantité d'énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes.</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les composantes de l'énergie libre?

    <p>Les composantes de l'énergie libre sont ΔG'° et K'eqG, ΔG'° et K'eqH, T, et ΔG'° et K'eqS.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la loi de la thermodynamique indique?

    <p>La première loi de la thermodynamique indique que la quantité totale d'énergie dans l'univers reste constante, tandis que la deuxième loi indique que l'entropie totale de l'univers augmente en continu.</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les vitamines citées et leurs rôles dans le métabolisme?

    <p>Les vitamines mentionnées sont la Niacine (coenzyme NAD(P)+) et la Riboflavine (coenzyme FAD). Elles sont utilisées pour synthétiser des coenzymes pour la catalyse biochimique.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'enzyme qui catalyse la conversion du succinylCoA en succinate dans le cycle de Krebs? La _________ synthetase.

    <p>succinylCoA</p> Signup and view all the answers

    Qui a formulé l'hypothèse du cycle des Acides Tricarboxyliques (TCA cycle)?

    <p>Hans Krebs</p> Signup and view all the answers

    Combien de réactions chimiques constituent le cycle de Krebs?

    <p>8</p> Signup and view all the answers

    La fumarase est une enzyme qui catalyse la conversion du fumarate en L-malate dans le cycle de Krebs.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle vitamine est la biotine, coenzyme de la pyruvate carboxylase?

    <p>B7</p> Signup and view all the answers

    Combien d'ATP sont synthétisés à partir de 1 NADH dans la phosphorylation oxydative?

    <p>2,5</p> Signup and view all the answers

    Combien d'ATP sont synthétisés à partir de 1 FAD(2H) dans la phosphorylation oxydative?

    <p>1,5</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet de l'ajout de cyanure sur la chaine respiratoire?

    <p>Interruption du gradient électrochimique, poursuite de la respiration mais arrêt de la synthèse d'ATP.</p> Signup and view all the answers

    Comment les maladies OXPHOS mitochondriales se manifestent-elles principalement?

    <p>Forte demande en ATP</p> Signup and view all the answers

    Les cellules tumorales présentent un métabolisme glycolytique augmenté par rapport aux autres cellules, même en présence d'oxygène.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les types de transporteurs d'électrons présents dans la chaîne respiratoire?

    <p>Nicotinamide dinucléotide NAD+/NADH, Flavoprotéines, Protéines centre Fer/Soufre, Coenzyme Q, Cytochromes</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du complexe I dans la chaîne respiratoire?

    <p>Transfert de 2 électrons (ions H-) du NADH vers le FMN puis vers Q.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction du complexe II dans la chaîne respiratoire?

    <p>Transfert de 2 électrons et 2 protons vers le FAD puis vers Q.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du complexe III dans la chaîne respiratoire?

    <p>Transfert de 2 électrons de QH2 vers le cytochrome c.</p> Signup and view all the answers

    Quelle réaction est catalysée par le complexe IV de la chaîne respiratoire?

    <p>Transfert de 4 électrons vers le CuA puis vers l'oxygène pour former de l'eau.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de l'ATP synthase dans la chaîne respiratoire?

    <p>Synthétiser de l'ATP en utilisant le gradient de protons généré.</p> Signup and view all the answers

    Comment le complexe V (ATP synthase) permet-il la synthèse d'ATP?

    <p>En réalisant une rotation de 360° du rotor c10-12 pour synthétiser 3 ATP.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal de la glycolyse?

    <p>synthèse d'ATP</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les réactions exergoniques ciblées par la régulation de la glycolyse?

    <p>Les trois réactions exergoniques ci-dessus</p> Signup and view all the answers

    La glycolyse est régulée pour maintenir l'homéostasie des niveaux d'ATP. Vrai ou faux?

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quel est le produit de l'oxydation du Glucose 6-P lors de la voie oxydative de la voie des Pentoses Phosphate? NADPH, ________, Libération de CO2

    <p>Ribulose 5-P</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale source de synthèse de NADPH via la voie des pentoses-phosphate?

    <p>Voie Pentoses-P</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les conséquences d'une déficience en Glucose 6-P Dehydrogenase? (Sélectionnez tout ce qui s'applique)

    <p>Anémie hémolytique</p> Signup and view all the answers

    La néoglucogenèse permet la synthèse de glucose à partir de composés tels que le lactate, le pyruvate et les acides aminés.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme catalyse la conversion du pyruvate en phosphoenol pyruvate (PEP) en 2 étapes? Pyruvate --> Oxaloacetate --> PEP

    <p>PEP Carboxykinase</p> Signup and view all the answers

    Où se trouve la carnitine acquise par les acides gras à chaîne longue dans la mitochondrie?

    <p>Stock majeur de carnitine : le muscle squelettique.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le processus d'activation des acides gras en 2 étapes?

    <p>Formation d'une liaison à haute énergie Acyl-AMP</p> Signup and view all the answers

    Quelle enzyme active la phosphorylase kinase?

    <p>PKA</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de l'insuline sur la Glycogene phosphorylase?

    <p>L'insuline déphosphoryle la Glycogene phosphorylase</p> Signup and view all the answers

    L'acide stéarique est-il un acide gras essentiel?

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale source énergétique des acides gras? Les acides gras sont une source énergétique immédiate et également une source de stockage énergétique majeur sous forme de _________.

    <p>Triacylglycérols (TAG)</p> Signup and view all the answers

    Associez les acides gras suivants avec leur origine alimentaire:

    <p>Acide laurique (C12:0) = Acides gras saturés d'origine alimentaire Acide oléique (C18:1) = Acides gras cis-monoinsaturés non essentiels Acide linoléique ω-6 (C18:2) = Acides gras cis-polyinsaturés essentiels</p> Signup and view all the answers

    Que se passe-t-il dans les conditions induisant la néoglucogenèse?

    <p>L’expression de la Glucose 6-phosphatase est induite</p> Signup and view all the answers

    Où se trouvent les stocks majeurs de glycogène dans l'organisme?

    <p>Foie et muscles squelettiques</p> Signup and view all the answers

    La glycogénine est liée au carbone anomérique du résidu en début de chaîne par une liaison -_____.

    <p>α-1,4</p> Signup and view all the answers

    Associez les étapes de la biosynthèse du glycogène avec les enzymes correspondantes:

    <p>Phosphorylation du Glucose sur le C6 = G6P Conversion du Glucose 6-P en Glucose 1-P = Phosphoglucomutase Formation d’un intermédiaire UDP-Glucose activé = UDP-Glucose pyrophosphorylase Allongement de la chaîne = Glycogène Synthase</p> Signup and view all the answers

    Dans le métabolisme du glycogène, la Glycogene Phosphorylase catalyse la réaction de phosphorylation.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les autres fonctions de la glycolyse ?

    <p>Le glucose et les intermédiaires de la glycolyse peuvent servir de précurseurs pour la synthèse d’autres molécules.</p> Signup and view all the answers

    À quel niveau se fait la régulation de la glycolyse ?

    <p>La régulation de la glycolyse se fait au niveau des enzymes des réactions irréversibles, notamment à la 1e réaction, la 3e réaction et la 10e réaction.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que le catabolisme ?

    <p>Le catabolisme est le processus de dégradation des composés carbonés pour libérer de l'énergie utilisable par la cellule.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'entraine une déficience en fructokinase ?

    <p>Une accumulation de fructose 6P par une hexokinase et une vitesse de métabolisme du fructose plus lente.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'anabolisme ?

    <p>L'anabolisme est le processus de synthèse de macromolécules à partir de molécules plus simples, en utilisant l'énergie stockée dans la cellule.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'entraine une déficience en aldolase B ?

    <p>Une accumulation de fructose 1P et des dommages cellulaires au niveau des reins, du foie et de l'intestin.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la molécule de monnaie énergétique ?

    <p>L'adénosine triphosphate (ATP) est la molécule de monnaie énergétique.</p> Signup and view all the answers

    À quoi est dû une intolérance au lactose ?

    <p>L'intolérance au lactose peut être due à une déficience en production de lactase ou à une lésion intestinale, conduisant à la production d'acide lactique par les bactéries intestinales.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du cycle de Krebs ?

    <p>Transfert d'énergie à la chaîne respiratoire</p> Signup and view all the answers

    Où a lieu le cycle de Krebs chez les eucaryotes ? Chez les eucaryotes, le cycle de Krebs a lieu dans la ________.

    <p>mitochondrie</p> Signup and view all the answers

    Où se déroule la biosynthèse des acides gras ?

    <p>Dans le cytosol</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du malonyl CoA dans le métabolisme des acides gras?

    <p>Inhiber l'entrée des acides gras dans la mitochondrie</p> Signup and view all the answers

    L'insuline favorise la synthèse des acides gras en augmentant la concentration d'acétyl CoA cytosolique.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    La synthèse des acides gras commence par la conversion de l'acétyl CoA en ______.

    <p>malonyl CoA</p> Signup and view all the answers

    Associez les étapes de la biosynthèse des acides gras avec leurs réactions ou enzymes correspondantes:

    <p>Formation de malonyl CoA = 1e réaction de la synthèse des AG Fatty Acide Synthase (FAS) = Réactions 2/3/4 de la biosynthèse des AG</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction du complexe IV dans la phosphorylation oxydative ?

    <p>Le complexe IV est une cytochrome c oxydase qui oxyde les cytochromes c pour transférer les électrons vers l'oxygène afin de former de l'eau.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la structure et le fonctionnement du complexe V dans la phosphorylation oxydative ?

    <p>Structure : F1 est l'unité catalytique exposée vers la matrice et F0 est l'unité transmembranaire formant le canal à H+. Mécanisme : Passage de H+ de l'espace intermembranaire à la matrice entraînant la rotation des sous-unités c et la synthèse d'ATP.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction de la navette malate/aspartate et de la navette glycérol 3P dans la mitochondrie ?

    <p>Les navettes malate/aspartate et glycérol 3P permettent le transfert des électrons du NADH vers différentes molécules, facilitant ainsi la régénération des composés nécessaires à la phosphorylation oxydative.</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les types de transport à travers la membrane interne mitochondriale autres que les navettes ?

    <p>Adénine nucléotide translocase (ANT) pour l'antiport ATP/ADP et Phosphate translocase pour le symport Pi/H+.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le bilan énergétique ATP de la phosphorylation oxydative ?

    <p>1 NADH produit environ 2,5 ATP et 1 FADH2 produit environ 1,5 ATP.</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet de l'oligomycine sur la réduction d'O2 et la synthèse d'ATP ?

    <p>L'oligomycine provoque un ralentissement de la réduction d'O2 et de la synthèse d'ATP en ciblant la sous-unité F0 de l'ATP synthase.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'effet Warburg observé dans les cellules tumorales ?

    <p>L'effet Warburg est une augmentation du métabolisme glycolytique dans les cellules tumorales, qui préfèrent la fermentation lactique même en présence d'oxygène.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la glycolyse ?

    <p>La glycolyse est une voie métabolique se déroulant dans le cytosol, divisée en 10 réactions pour la dégradation du glucose en pyruvate avec formation d'ATP et NADH.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le processus biologique qui permet au cholestérol d'être stocké dans l'organisme sous forme estérifiée?

    <p>Estérification</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la molécule extrêmement hydrophobe transformée en sels biliaires pour faciliter sa dégradation?

    <p>Cholestérol</p> Signup and view all the answers

    Le cycle de l'___ permet de dégrader les acides aminés en libérant de l'ammonium via le cycle de l'urée.

    <p>urée</p> Signup and view all the answers

    Associez les AA aux produits de leur dégradation:

    <p>Alanine = Pyruvate Glutamine = A-kétoglutarate Valine = Succinyl CoA Tyrosine = Fumarate Aspartate = OAA</p> Signup and view all the answers

    Le cycle de l'urée permet de neutraliser l'excès d'ammonium dans l'organisme.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Par quoi est catalysé les réactions 2,3,4 de la β-oxydation?

    <p>trifonctionnel protein/enzyme (TFP/E)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le bilan énergétique de la β-oxydation?

    <p>8 acétyles CoA, 7 FADH2, 7 NADH, 7 H</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le mécanisme d’oxydation des AG à chaîne moyenne (MCFA).

    <p>Les AG à chaîne moyenne sont plus solubles que les AG à chaîne longue, ne nécessitent pas de système carnitine pour entrer dans la matrice mitochondriale et subissent une oxydation similaire via des enzymes solubles.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez la régulation de la β-oxydation.

    <p>La régulation se fait en fonction des besoins énergétiques de la cellule, basée sur le rapport ATP/ADP et NADH/NAD+, avec des inhibitions spécifiques sur certaines réactions par NADH/NAD+ élevé et concentration en acétyl CoA élevée.</p> Signup and view all the answers

    Qu’est-ce qu’entraîne une déficience en carnitine?

    <p>Une déficience en carnitine entraîne un blocage de l'entrée des AG dans la mitochondrie, conduisant à une accumulation des acides gras dans les muscles, provoquant faiblesse musculaire, hypoglycémie et cardiomyopathie.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le mécanisme d’oxydation des AG avec une chaîne carbonée impaire?

    <p>Activation sous forme de fatty acyl CoA, entrée dans la mitochondrie par le système Carnitine, β-oxydation libérant 2C sous forme d’acétyle CoA, et conversion du dernier acide libéré en succinyl CoA pour rejoindre le cycle de Krebs.</p> Signup and view all the answers

    Où a lieu la dégradation des aa branchés comme la valine, l'isoleucine et la leucine ?

    <p>Dans les muscles squelettiques</p> Signup and view all the answers

    Quel est le dysfonctionnement des voies de dégradation des acides aminés associé à la phénylcétonurie (PKU) ?

    <p>Accumulation de phénylalanine dans le sang et dommages intellectuels</p> Signup and view all the answers

    Où se produit la synthèse de la créatine ?

    <p>Dans les reins, les muscles et le foie</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la particularité du métabolisme des bases azotées ?

    <p>La plupart des nucléotides sont synthétisés de novo</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale différence entre la voie de biosynthèse des purines et des pyrimidines ?

    <p>La synthèse des purines débute avec le ribose 5P, tandis que les pyrimidines s'accrochent à la fin du processus</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 2e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du phosphoénolpyruvate (PEP) en 2 phosphoglycérate par l’énolase cytosolique</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 3e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Déplacement du groupement phosphate sur le C2 vers le C3 pour former du 3-phosphoglycérate par la phosphoglycérate mutase</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 4e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Formation de 1,3 bi phosphoglycérate (haut potentiel énergétique) par la phosphoglycérate kinase à partir de 3 phosphoglycérate et d’ATP</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 5e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du 1,3 bi phosphoglycérate en glycéraldéhyde 3P + Pi par le glycéraldéhyde 3P déshydrogénase</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 6e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du glycéraldéhyde 3P en dihydroxyacétone phosphate par la triose isomérase</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 7e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Condensation de la dihydroxyacétone et du glycéraldéhyde 3P en fructose 1,6 biphosphate par une fructose 1,6 biphosphate aldolase</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 8e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du fructose 1,6 biphosphate (+H2O) par le fructose 1,6 bi phosphatase en fructose 6P + Pi</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 9e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du fructose 6P en glucose 6P par la phosphoglucose isomérase</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la 10e étape de la néoglucogénèse ?

    <p>Conversion du glucose 6P en glucose par le glucose 6 phosphatase présente dans le RE</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Classification des organismes vivants (type trophique)

    • Les organismes vivants se classent en fonction de leur source d'énergie et de carbone :
      • Phototrophes : utiliser la lumière comme source d'énergie
      • Chimiotrophes : utiliser des composés chimiques comme source d'énergie
      • Organotrophes : utiliser des composés organiques comme source d'énergie
      • Lithotrophes : utiliser des composés inorganiques comme source d'énergie
      • Autotrophes : produisent leur propre nourriture à partir de CO2
      • Hétérotrophes : dépendent de la nourriture produite par les autotrophes

    Vue générale du métabolisme

    • Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans les cellules
    • Il est constitué de voies interconnectées et interdépendantes
    • Deux composantes du métabolisme : catabolisme et anabolisme

    Catabolisme

    • Libère de l'énergie à partir de la dégradation de composés carbonés complexes (alimentation)
    • Oxydation des sucres, lipides et protéines pour produire de l'énergie
    • Énergie stockée sous forme d'ATP (monnaie énergétique cellulaire)

    Anabolisme

    • Produit des macromolécules à partir de petites molécules précurseurs en utilisant l'énergie disponible
    • Réactions chimiques qui permettent de produire des macromolécules à partir de petites molécules précurseurs
    • Utilisation d'ATP par transfert de phosphoryl

    Devenir des composés alimentaires ("fuel")

    • Sucres (polysaccharides, glucose) → oxydation → Macromolécules (ATP)
    • Lipides (triacylglycérol) → oxydation → Macromolécules (ATP)
    • Protéines → oxydation → Macromolécules (ATP)

    Classification des sucres

    • Polysaccharides (amidon, cellulose) → dégradés en glucose
    • Glucose → oxydation → Macromolécules (ATP)

    Classification des lipides

    • Triacylglycérol → oxydation → Macromolécules (ATP)

    Classification des protéines

    • Composition des protéines : 16% d'azote en poids
    • Nombre d'acides aminés dans la composition des protéines : 20
    • Acides aminés essentiels : doivent être fournis par l'alimentation car nos cellules ne peuvent les synthétiser

    Pouvoir énergétique des nutriments

    • Sucres : 4 kcal/g
    • Lipides : 9 kcal/g
    • Protéines : 4 kcal/g
    • Alcool : 7 kcal/g

    Groupements fonctionnels des molécules biochimiques

    • Les molécules biochimiques sont définies par leur squelette carboné et les groupes fonctionnels qui les composent
    • Groupements oxydés/réduits et groupements porteurs de charge

    Autres composés d'origine alimentaire

    • Vitamines : molécules organiques requises en faible quantité (µg-mg/jour)

      • Hydro-solubles : B et C
      • Lipo-solubles : A, D, E, K

    • Microbiote : communauté bactérienne hébergée dans l'intestin qui présente un répertoire métabolique distinct qui complémente celui humain### Introduction à la biochimie métabolique

    • La biochimie métabolique étudie la structure, la composition de la matière vivante et les réactions chimiques des molécules dans les cellules vivantes.

    • Prérequis : biologie et chimie.

    Principes de bioénergétique et métabolisme oxydatif

    • Étude de la capture, de l'utilisation, du stockage et de la remobilisation de l'énergie chimique.
    • Régulation coordonnée du métabolisme (métabolisme du jeûne).

    Voies métaboliques et régulations

    • Métabolisme des sucres : • Glycolyse aérobie et anaérobie • Voie des pentoses phosphates • Néoglucogenèse
    • Métabolisme des lipides : • β-oxydation • Formation des corps cétoniques • Biogenèse des acides gras
    • Métabolisme azoté : • Cycle de l'urée • Dégradation des acides aminés • Biosynthèse des acides aminés • Métabolisme des bases azotées et nucléotides

    Métabolisme du jeûne (régulation métabolique coordonnée)

    • Régulation coordonnée du métabolisme (métabolisme du jeûne)
    • Contrôle du métabolisme énergétique et du contrôle de la prise alimentaire### Le rôle du microbiote dans la santé
    • Il existe une relation entre diète, microbiote et santé
    • Chez chaque individu, il y a environ 160 espèces bactériennes différentes (> 1000 espèces identifiées mais pas toutes cultivées/cultivables)
    • Le nombre de bactéries dans l'intestin est égal ou supérieur au nombre de cellules humaines
    • Le microbiote aide à la dégradation des polysaccharides, des polyphénols, à la synthèse de vitamines et à la modification des sels biliaires

    Les minéraux et leurs rôles

    • Les électrolytes majeurs de l'organisme (Na+, K+, Cl-) sont essentiels pour le fonctionnement des cellules
    • Les minéraux comme le calcium et le phosphore sont importants pour la formation des os et d'autres fonctions
    • Le magnésium est nécessaire pour l'activation d'enzymes

    Le métabolisme

    • Le métabolisme est un réseau complexe de réactions chimiques interconnectées
    • Il existe des motifs communs dans les voies métaboliques, tels que la monnaie énergétique (ATP), les intermédiaires activés et les mécanismes de régulation
    • L'ATP est la monnaie énergétique de la cellule, stockée sous forme de liaisons phosphoanhydride à haute énergie
    • Les intermédiaires activés, tels que le NAD+ et le FAD, participent à la transmission d'électrons et à la formation de liaisons chimiques

    Les réactions biochimiques

    • Les réactions biochimiques comprennent la transmission d'électrons, la formation de liaisons chimiques, la clivage de liaisons, l'addition/élimination de groupes fonctionnels, la formation de liaisons covalentes et les réarrangements d'atomes
    • Les mécanismes de régulation des voies métaboliques comprennent la modulation de la quantité d'enzyme, la modulation de l'activité catalytique et l'accessibilité des substrats dans la cellule

    L'équilibre énergétique et les besoins énergétiques

    • L'équilibre énergétique est égal à l'apport énergétique moins la consommation énergétique
    • L'indice de masse corporelle (IMC) est utilisé pour estimer la corpulence d'une personne

    La bioénergétique

    • La bioénergétique est l'étude quantitative des flux énergétiques et qualitative des processus à l'origine de ces flux
    • Les lois de la thermodynamique décrivent les flux énergétiques dans les cellules
    • L'énergie libre de Gibbs (G) exprime la quantité d'énergie permettant de réaliser un travail pendant une réaction chimique à température et pression constantes

    Le cycle de Krebs

    • Lieu du cycle de Krebs: la mitochondrie (matrice et membrane interne)
    • La membrane externe est perméable aux molécules jusqu'à 5 kDa, et la membrane interne est très imperméable, requérant un transport actif secondaire pour le transport d'ions et de petites molécules polaires.
    • Dans les procaryotes, le cycle se déroule dans le cytosol.

    Fonctions du cycle de Krebs

    • Oxydation des composés à 2 carbones, produisant 2 CO2 et de l'énergie transmise à la chaîne respiratoire, comptant pour les 2/3 de l'ATP généré par catabolisme.
    • Rôle central dans le métabolisme intermédiaire, avec un rôle amphibolique (catabolisme et anabolisme) pour les intermédiaires précurseurs biosynthétiques.

    Le cycle de Krebs

    • Le cycle est constitué de 8 réactions chimiques, impliquant des composés à 2C, 6C, 5C, 4C.
    • Le cycle requiert des coenzymes (NAD+, TPP, Coenzyme A, FAD, lipoate) et des minéraux (Mn2+, Ca2+, Fe2+, phosphate).
    • Les 8 e- des 2 C de l'acétyl CoA sont transférés à : 3 NAD+ → 3 NADH, 1 FAD → 1 FAD(2H), qui les transmettent à la chaîne respiratoire.

    Les réactions du cycle de Krebs

    • Réaction 1: Formation du citrate par la citrate synthase (condensation en l'absence de NTP).
    • Réaction 2: Formation de l'isocitrate par l'aconitase (transformation réversible via un intermédiaire cis-aconitate).
    • Réaction 4: Oxydation de l'α-ketoglutarate par le complexe α-ketoglutarate dehydrogenase (transfert des e- du lipoate réduit vers le FAD de l'activité E3).
    • Réaction 5: Conversion du succinyl CoA en succinate par la succinyl CoA synthetase (mécanisme de phosphorylation au niveau du substrat).
    • Réaction 6: Oxydation du succinate par la succinate dehydrogenase (mécanisme en 3 étapes consécutives).
    • Réaction 7: Hydratation du fumarate par la fumarase = fumarate hydratase (mécanisme stéréospécifique).
    • Réaction 8: Oxydation du malate par la L-malate dehydrogenase (mécanisme avec ∆G'° > 0, mais le cycle continue à tourner car [OAA] est utilisé comme substrat pour la citrate synthase).

    Bilan du cycle

    • Réaction nette d'un tour de cycle de Krebs : 1 Acetyl CoA + 3 NAD+ + 1 FAD + 1 GDP + 1 Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 1 CoA + 3 NADH + 3 H+ + 1 FAD(2H) + 1 GTP.
    • Bilan énergétique global du cycle de Krebs : ∆G'° synthèse d'hème.

    Dysfonctionnements du cycle de Krebs

    • Un dysfonctionnement du cycle de Krebs s'accompagne d'une incapacité à synthétiser de l'ATP à partir des composés de l'alimentation, et d'une accumulation des précurseurs/composés du cycle.
    • Situations les plus communes de dysfonctionnements : manque d'oxygène, déficience en thiamine (vitamine B1), intoxication à l'arsenic.

    Rôle central dans le métabolisme intermédiaire

    • Intermédiaires et réactions anaplérotiques : si on déplète le cycle de Krebs en intermédiaires (oxaloacétate), il est nécessaire de compenser par un apport en intermédiaires pour maintenir le cycle actif.

    Here are the study notes:

    La phosphorylation oxydative

    • La phosphorylation oxydative se produit dans la membrane interne de la mitochondrie (Leningher, 1948)
    • C'est un processus qui convertit l'énergie d'oxydation des substrats carbonés en liaisons phosphates à haut potentiel énergétique (ATP)
    • L'énergie d'oxydation est conservée sous forme de coenzymes accepteurs d'électrons (NADH, FAD(2H))
    • L'oxydation des coenzymes réduits dans la chaîne respiratoire permet de réduire O2 en H2O
    • L'énergie générée permet de synthétiser de l'ATP

    La théorie Chimio-osmotique

    • Peter Mitchell a formulé cette hypothèse en 1961
    • Les électrons passent à travers la chaîne respiratoire, créant un gradient électrochimique à travers la membrane interne
    • Les protons (H+) sont véhiculés de la matrice vers l'espace intermembranaire
    • Le gradient électrochimique est utilisé pour synthétiser de l'ATP

    La chaîne respiratoire

    • La chaîne respiratoire est composée de quatre complexes (I, II, III, IV) et deux cofacteurs (ubiquinone et cytochrome c)
    • Chaque complexe a une fonction spécifique dans la chaîne respiratoire

    Le complexe I: NADH:Q oxydoréductase

    • Structuré avec 42 polypeptides (850 kDa)
    • Catalyse deux processus couplés simultanément: transfert de 2e- vers le FMN puis centres FeS puis vers Q, et transfert vectoriel de H+ de la matrice vers l'espace intermembranaire

    Le complexe II: Succinate déshydrogénase

    • Structuré avec 4 polypeptides différents (dont 2 protéines intégrales de membrane)
    • Catalyse le transfert de 2e- vers le FAD puis centres FeS puis vers Q

    Le complexe III: Q:cytochrome c oxydoréductase

    • Structuré avec 13 sous-unités polypeptides (250 kDa)
    • Catalyse le transfert de 2e- de QH2 vers le cytochrome c

    Le complexe IV: Cytochrome c oxydase

    • Structuré avec 13 sous-unités polypeptides (160 kDa)
    • Catalyse le transfert de 2e- vers le CuA > cyt a > cyt a3/CuB > ½ O2

    Le bilan énergétique

    • La chaîne respiratoire génère une énergie qui est conservation dans le gradient électrochimique de H+
    • Le gradient électrochimique est utilisé pour synthétiser de l'ATP

    La synthèse d'ATP par le complexe V: ATP synthase

    • La synthèse d'ATP est catalysée par le complexe V (ATP synthase)
    • La structure du complexe V comprend deux parties: F1 (ATPase) et F0 (rotor/stator)
    • Le mécanisme de la synthèse d'ATP implique la rotation du rotor et la modification conformationnelle de la partie catalytique

    Les systèmes de transport matrice/cytosol

    • Les systèmes de transport permettent l'échange de molécules polaires entre la matrice et le cytosol
    • Exemple de système de transport: navette Malate/Aspartate### Transport de molécules dans la matrice mitochondriale
    • Le malate est transloqué dans la matrice mitochondriale, couplé à l'entrée de l'α-KG dans le cytosol.
    • Les électrons du malate sont transférés vers le NAD+ catalysé par la malate déshydrogénase mitochondriale.
    • L'OAA généré subit une transamination en Aspartate.
    • L'Aspartate est transloqué dans le cytosol, couplé à l'entrée de Glutamate dans la matrice.

    Systèmes de transport matrice/cytosol

    • Le système de transport navette Glycérol 3 phosphate permet le transfert d'électrons à travers la membrane interne mitochondriale.
    • Le transfert des électrons du NADH sur le dihydroxyacetone phosphate forme le glycérol 3 phosphate, catalysé par la glycérol 3 phosphate déshydrogénase cytosolique.
    • Les électrons du glycérol 3 phosphate sont transférés sur le FAD, catalysé par la glycérol 3 phosphate déshydrogénase mitochondriale.
    • Les électrons du FAD sont transférés à Q.

    Phosphorylation oxydative

    • La phosphorylation oxydative est le processus par lequel l'énergie libérée lors de la respiration cellulaire est stockée sous forme d'ATP.
    • Un NADH peut produire 2,5 ATP, tandis qu'un FAD(2H) peut produire 1,5 ATP.
    • La synthèse d'un ATP nécessite le passage de 3H+ de l'espace intermembranaire vers la matrice.

    Régulation de la phosphorylation oxydative

    • La phosphorylation oxydative est régulée par l'état énergétique de la cellule.
    • L'arrêt de la chaîne respiratoire entraîne l'arrêt de la synthèse d'ATP.
    • L'arrêt de la synthèse d'ATP entraîne l'arrêt de la chaîne respiratoire.
    • La régulation de la phosphorylation oxydative est coordonnée pour répondre aux besoins énergétiques de la cellule.

    Maladies OXPHOS

    • Les maladies OXPHOS sont causées par des mutations affectant les composants de la phosphorylation oxydative.
    • Les maladies OXPHOS se manifestent dans les tissus ayant une forte demande en ATP, tels que le tissu nerveux, le cœur, le muscle squelettique et le rein.
    • Les maladies OXPHOS sont caractérisées par une héritabilité maternelle, une ségrégation réplicative et un niveau seuil d'expression.

    Contrôle du stress oxydant dans les mitochondries

    • Le transfert des électrons via Q génère des radicaux libres qui peuvent endommager les enzymes, les membranes lipidiques et les acides nucléiques.
    • Les mitochondries ont des mécanismes de défense contre le stress oxydant, tels que la superoxide dismutase, la glutathione peroxydase et la glutathione réductase.

    Contrôle du flux d'électrons dans la chaîne respiratoire

    • Le complexe IV, également appelé cytochrome c oxydase, est responsable de la réduction de l'oxygène en eau.
    • Le transfert des électrons dans la chaîne respiratoire est contrôlé par la disponibilité d'oxygène et de substrats énergétiques.
    • Les inhibiteurs de la chaîne respiratoire, tels que le cyanure, peuvent bloquer le transfert des électrons et réduire la production d'ATP.

    Exercices

    • Question 1 : Dans les conditions décrites, le complexe I sera à l'état oxydé.
    • Question 2 : La valinomycine réduira la force proton motrice générée par l'oxydation du malate.
    • Question 3 : La déficience en fer peut entraîner une fatigue chronique due à une réduction de la production d'ATP.
    • Question 4 : Une maladie OXPHOS peut être associée à un rapport ATP/ADP bas dans les mitochondries.
    • Question 5 : La rotenone, un inhibiteur de la NADH déshydrogénase, réduirait la production d'ATP par les mitochondries cardiaques.
    • Question 6 : L'activation des UCPs pourrait entraîner une perte de poids, mais également une augmentation de la température corporelle.

    Métabolisme glucidique

    • Les sucres représentent environ 50% de l'énergie apportée par l'alimentation.
    • Les monosaccharides (glucose, fructose, galactose) sont absorbés et atteignent la circulation sanguine.
    • Le glucose est le sucre prédominant dans le sang.

    Le glucose

    • Molecule riche en énergie potentielle servant de substrat universel.
    • Pour certaines cellules/tissus, le glucose est la seule source d'énergie métabolique (ex. : globules rouges, médulla rénale, cerveau).
    • Oxydation par les voies métaboliques suivantes : glycolyse, pentoses phosphates.
    • Le glucose peut être synthétisé "de novo" à partir d'autres molécules (néoglucogenèse).
    • Le glucose peut être stocké sous forme de polymères (glycogène).

    La Glycolyse

    • Première voie métabolique élucidée (1930-40).
    • Lieu de la voie : cytosol.
    • Se déroule en 2 phases consécutives :
      • Phase I (préparatoire) : 5 réactions avec investissement de 2 molécules d'ATP.
      • Phase II (génération d'ATP) : 5 réactions portant à la synthèse de 4 molécules d'ATP.
    • Tous les intermédiaires sont des D-isomères.
    • Les groupes phosphate forment des complexes avec le Mg2+.

    Les réactions de la Glycolyse

    • Réaction 1 : Phosphorylation du glucose en glucose 6-P par l'hexokinase.
    • Réaction 2 : Conversion du glucose 6-P en fructose 6-P par la phosphoglucose isomérase.
    • Réaction 3 : Phosphorylation du fructose 6-P en fructose 1,6-bisP par la phosphofructokinase-1.
    • Réaction 4 : Clivage du fructose 1,6-bisP en dihydroxyacétone P et glyceraldehyde 3-P par la fructose 1,6-bisphosphat aldolase.
    • Réaction 5 : Interconversion des trioses-P par la triose-P isomérase.
    • Réaction 6 : Oxydation du glyceraldehyde 3-P en 1,3 bis-phosphoglycérate par la glyceraldehyde 3-P déshydrogénase.
    • Réaction 7 : Transfert de phosphoryl du 1,3 bis-phosphoglycérate sur l'ADP par la phosphoglycérate kinase.
    • Réaction 8 : Conversion du 3-phosphoglycérate en 2-phosphoglycérate par la phosphoglycérate mutase.
    • Réaction 9 : Déshydratation du 2-phosphoglycérate en phosphoenolpyruvate par l'enolase.
    • Réaction 10 : Transfert de phosphoryl du phosphoenolpyruvate sur l'ADP par la pyruvate kinase.

    Bilan de la Glycolyse

    • Au final, ΔG'0 2 pyruvate 2 ATP.
    • 2 x NADH x 2.5 (navette Malate/Asp >cxI) ou 2 x NADH x 1.5 (navette Glycerol 3-P >CoQ) 5 ATP.

    Effet Pasteur et Effet Warburg

    • Effet Pasteur : en présence d'oxygène, la fermentation chez la levure est inhibée.

    • Effet Warburg : les cellules tumorales présentent un métabolisme glycolytique augmenté par rapport aux autres cellules.### Formation de l'ATP

    • L'ATP est formé par phosphorylation oxydative

    Voie métabolique du glucose

    • 2 molécules d'ATP sont utilisées au début de la voie
    • La pyruvate kinase est l'enzyme limitante de la voie
    • Une molécule de pyruvate et 3 molécules de CO2 sont formées par oxydation d'une molécule de glucose
    • La réaction a lieu dans la matrice mitochondriale

    Routes métaboliques du glucose

    • Le glucose peut avoir différentes routes métaboliques en arrivant dans le cytoplasme
    • La réaction qui engage définitivement le glucose dans la voie de la glycolyse est la conversion de glucose en glucose 6-P

    Énergie des érythrocytes

    • Les érythrocytes ont besoin d'ATP pour maintenir les gradients ioniques à travers la membrane
    • En l'absence de ces gradients, les cellules vont subir une lyse, ce qui peut porter à une anémie hémolytique
    • Les érythrocytes produisent de l'énergie par phosphorylation au niveau du substrat

    Les Acides Nucléiques

    • La glycémie est centrale dans le métabolisme des êtres vivants (animaux, plantes, microorganismes)
    • L'oxydation du glucose par la voie de la glycémie forme du pyruvate et du NADH

    Le Métabolisme du Fructose

    • Le fructose est le deuxième sucre le plus abondant dans la diète humaine
    • Il est principalement métabolisé dans le foie
    • Il existe deux voies possibles pour entrer dans la voie de la glycémie:
      • Voie majeure dans les muscles et les reins
      • Voie spécifique dans le foie
    • La phosphorylation du fructose est moins efficace que celle du glucose
    • La fructokinase (Voie spécifique dans le foie) a une activité enzymatique différente de l'hexokinase

    Les Dysfonctionnements du Métabolisme du Fructose

    • Déficience en fructokinase: fructosurie essentielle
    • Déficience en aldolase B: intolérance au fructose héréditaire

    Le Métabolisme du Galactose

    • Le galactose provient de l'hydrolyse du lactose alimentaire
    • Il est principalement métabolisé dans le foie
    • Il se déroule en 3 étapes

    Les Dysfonctionnements du Métabolisme du Galactose

    • Déficience en galactokinase: galactosémies
    • Déficience en uridylyl-transferase: galactosémies
    • Déficience en épimérase: galactosémies
    • Intolérance au lactose

    La Voie des Pentoses Phosphate

    • La voie des pentoses phosphate est liée à la voie de la glycémie
    • Elle est localisée dans le cytosol
    • Elle consiste en deux composantes: oxydative et non-oxydative

    Composante Oxydative de la Voie des Pentoses Phosphate

    • La glucose 6-phosphate est convertie en D-ribulose 5-phosphate
    • Elle produit du NADPH
    • Le NADPH réduit est utilisé pour la biosynthèse des acides gras et la détoxification

    Composante Non-Oxydative de la Voie des Pentoses Phosphate

    • La voie non-oxydative permet le recyclage des pentoses-P en glucose 6-P
    • Elle est réversible

    Régulation de la Voie des Pentoses Phosphate

    • La régulation de la voie des pentoses phosphate est liée à la demande en NADPH
    • La voie des pentoses phosphate est stimulée lorsque la demande en NADPH est élevée

    Dysfonctionnements de la Voie des Pentoses Phosphate

    • Déficience en glucose 6-phosphate déshydrogénase: anémie hémolytique

    • La déficience en glucose 6-phosphate déshydrogénase est fréquente dans les populations qui sont exposées au paludisme### Déficiences en métabolisme des sucres

    • Un nourrisson de 4 semaines présente des vomissements fréquents après les repas et des douleurs abdominales, hépatomégalie et cataractes dans les deux yeux, avec une bandelette urinaire révélant la présence d'un sucre réducteur et une glycémie légèrement abaissée.

    • Le sucre probablement présent dans les urines est le galactose.

    Déficience en galactose 1-P uridyltransferase

    • Une mère présentant une galactosémie causée par une déficience en galactose 1-P uridyltransferase ne peut pas convertir le galactose en UDP-Galactose pour la synthèse de lactose durant la lactation.
    • Elle ne peut pas utiliser du galactose comme précurseur pour la synthèse de glucose, ni produire du glycogène à partir du galactose.

    Anémie hémolytique

    • Une anémie hémolytique peut être causée par une diminution de la concentration de glutathione réduite, suite à l'absorption d'une drogue au pouvoir oxydant élevé.

    Voie des Pentoses

    • Un défaut génétique dans la voie des Pentoses peut entraîner une incapacité à produire du fructose 6-P et du glyceraldehyde 3-P pour la synthèse de sucres à 5 carbones.
    • Ce défaut peut également causer une incapacité à générer du NADH pour les processus biosynthétiques.

    Le Glucose: Rappel

    • Le cerveau représente ~2% du corps humain mais consomme ~20% de l'énergie provenant du glucose.
    • Le cerveau consomme ~120 g de glucose par jour, ce qui équivaut à 20 carrés de sucre par jour.

    La Néoglucogenèse

    • Définition : processus permettant la synthèse de glucose à partir de composés d'une autre origine.
    • Conditions d'induction : jeûne, exercice prolongé, conditions de stress (adrénaline, cortisol).
    • Précurseurs principaux chez l'homme : lactate, pyruvate, glycérol, acides aminés (alanine).

    Les Réactions de la Néoglucogenèse

    • Conversion du pyruvate en phosphoenol pyruvate en 2 étapes :
      • Étape 1 : conversion du pyruvate en oxaloacetate par la Pyruvate Carboxylase.
      • Étape 2 : conversion de l'oxaloacetate en phosphoenol pyruvate (PEP) par la PEP Carboxykinase.
    • Réactions communes avec la glycolyse :
      • Enolase, Phosphoglycerate mutase, Phosphoglycerate kinase, Glyceraldehyde 3-P dehydrogenase, Triose isomerase, Fructose 1,6-bisP aldolase.

    Bilan Énergétique de la Néoglucogenèse

    • ∆G global = -63 kJ/mol pour la voie mitochondriale et ∆G global = -16 kJ/mol pour la voie cytosolique.

    Régulation de la Néoglucogenèse

    • Principes de régulation coordonnée :
      • Disponibilité des substrats provenant des tissus périphériques.
      • Modification de la quantité ou de l'activité catalytique des enzymes clés de la voie.
    • Régulation du devenir du pyruvate :
      • En condition de jeûne, [insuline] et [Glucagon] orientent le flux de carbone du pyruvate vers le glucose.
      • Régulation de la Pyruvate Dehydrogenase (PDH/PDC), Pyruvate Kinase (PK), Pyruvate Carboxylase (PC) et PEP Carboxykinase (PEPCK).
    • Régulation de la Fructose BisPhosphatase-1 :
      • Inhibition allostérique par AMP et le F2,6 bis-P.
      • Rôle de la PFK-2/FBPase-2, une enzyme bifonctionnelle possédant 2 domaines séparés.### Régulation de la Fructose BisPhosphatase-1
    • La PFK-2/FBPase-2 est régulée par la glucagon et l'insuline
    • L'augmentation de la concentration de glucagon active la PKA, qui phosphoryle la Ser32, inactivant l'activité kinase (PFK-2) et activant l'activité phosphatase (FBPase-2)
    • Ce processus conduit à une inhibition de la glycolyse et à une stimulation de la néoglucogenèse

    Régulation de la néoglucogenèse

    • L'insuline stimule une protéine phosphatase, qui active l'activité kinase (PFK-2) et inactive l'activité phosphatase (FBPase-2)
    • Ce processus conduit à une stimulation de la glycolyse et à une inhibition de la néoglucogenèse

    Régulation de la Glucose 6-phosphatase

    • Dans les conditions induisant la néoglucogenèse, l'activité de la glucokinase est faible et l'expression de la Glucose 6-phosphatase est induite

    Rôle des lipides

    • Les lipides représentent environ 30% de l'énergie apportée par l'alimentation
    • Fonctions biologiques :
      • Rôle d'isolant thermique et contre les chocs
      • Rôle structural : composants des membranes cellulaires (phospholipides, glycolipides, cholestérol)
      • Rôle dans la signalisation cellulaire et autres (phosphatidylinositols, sphingolipides, céramides, eicosanoïdes)
      • Production d'hormones stéroïdiennes, de sels biliaires, permettant l'absorption intestinale des vitamines liposolubles (ADEK)

    Les acides gras

    • Rôle central dans le métabolisme lipidique
    • Origine exogène (alimentation) ou endogène (foie, tissu adipeux)
    • Classification :
      • Acides gras saturés (AGS) : acide laurique, acide myristique, acide palmitique, acide stéarique
      • Acides gras cis-monoinsaturés (MUFA) : acide oléique
      • Acides gras cis-polyinsaturés (PUFA) : acide linoléique, acide linolénique
      • Acides gras trans-polyinsaturés (PUFA) : acides gras trans d'origine industrielle ou naturelle

    Métabolisme des acides gras

    • β-oxydation des acides gras :
      • Activation des acides gras en acyl CoA
      • Entrée dans la mitochondrie via la carnitine
      • Spirale de la β-oxydation : 4 étapes successives répétées (oxydation, hydratation, oxydation, clivage)
      • Résultat : production d'acétyl-CoA, NADH et FADH2

    La β-oxydation des acides gras

    • Activation des acides gras en acyl CoA :
      • Réaction catalysée par des Acyl CoA synthétases
      • Utilisation d'ATP
    • Entrée dans la mitochondrie des acyl CoA :
      • Carnitine acyl transferase I (CPT I)
      • Traversée de la membrane interne via la carnitine
      • Carnitine acyl transferase II (CPT II)
    • Spirale de la β-oxydation :
      • Réaction 1 : Conversion de l'acyl CoA en Enoyl CoA par une Acyl CoA Dehydrogenase
      • Réaction 2 : Hydratation
      • Réaction 3 : Oxydation
      • Réaction 4 : Clivage### La β-oxydation des acides gras
    • La β-oxydation est catalysée par la Tri Functional Protein (TFP) également appelée Mitochondrial Trifunctional Protein (MTP)
    • La TFP est un hétérotétramère (α2β2) associé à la membrane interne mitochondriale
    • Le substrat est transféré efficacement d'un site actif à l'autre

    La spirale

    • La spirale désigne les réactions 2, 3 et 4 de la β-oxydation
    • Réaction 2: Conversion de Enoyl CoA en β-hydroxy acyl CoA par une enoyl CoA hydratase
    • Réaction 3: Conversion de β-hydroxy acyl CoA en β-keto acyl CoA par une β-hydroxy acyl CoA déshydrogénase
    • Réaction 4: Clivage du β-keto acyl CoA en acyl CoA + acetyl CoA par une acyl CoA acetyl Transferase (thiolase)

    Bilan énergétique partiel de la spirale

    • Exemple: C16 (acide palmitique) -> 7 cycles
    • 7 FADH2 et 7 NADH sont générés -> 106 ATP

    Dévenir oxydatif des acetyl CoA générés

    • Acetyl CoA est oxydé dans la matrice mitochondriale -> ATP
    • 8 acetyl CoA générés -> 80 ATP

    Oxydation des acides gras à chaîne moyenne (MCFA)

    • Les MCFA (C6-C12) sont plus solubles que les LCFA et peuvent entrer dans la matrice mitochondriale indépendamment du système carnitine
    • Activation sous forme de MCFA acyl CoA nécessitant 2 liaisons à haut potentiel énergétique
    • La β-oxydation est réalisée dans la matrice par des activités enzymatiques solubles (≠ LCFA-MTP)

    Régulation de la β-oxydation des acides gras

    • La β-oxydation est régulée par les besoins en énergie de la cellule (niveaux d'ATP/ADP et niveaux de NADH/NAD+)
    • Inhibition de la β-OHacylCoA déshydrogénase par [NADH/NAD+] élevée
    • Inhibition de la thiolase par des [acetyl CoA] élevées

    Dysfonctionnements de la β-oxydation des acides gras

    • Déficiences en carnitine ou le système carnitine/entrée des AG dans la mitochondrie (CPT-I, Carnitine:acylcarnitine translocase, CPT-II)
    • Défaut en CPT-II -> formes sévères chez l'enfant (développement d'une hypoglycémie sévère)

    Les Acides Gras

    • Les acides gras jouent un rôle central dans le métabolisme lipidique
    • Ils peuvent être exogènes (alimentation) ou endogènes (foie, tissu adipeux)
    • Les acides gras sont classés en plusieurs catégories:
      • Acides gras saturés (LCFA, MCFA, SCFA)
      • Acides gras insaturés (monoinsaturés et polyinsaturés)
      • Acides gras à chaîne impaire de C

    La β-Oxydation des Acides Gras

    • La β-oxydation des acides gras est une voie métabolique qui a lieu dans les mitochondries
    • La β-oxydation des acides gras à chaîne impaire de C nécessite des enzymes spécifiques
    • Les acides gras insaturés nécessitent des enzymes supplémentaires pour être oxydés
    • Les acides gras polyinsaturés sont considérés comme essentiels

    Voies Alternatives à la β-Oxydation Mitochondriale

    • Les péroxysomes et les microsomes sont impliqués dans les voies alternatives à la β-oxydation mitochondriale
    • Les péroxysomes oxydent les VLCFA (> 20 C)
    • Les microsomes oxydent les acides gras à longue chaîne
    • L'α-oxydation des acides gras branchés a lieu dans les péroxysomes

    Les Corps Cétoniques

    • Les corps cétoniques sont produites dans le foie lors de conditions physiologiques de jeûne prolongé ou de diabète de type 1
    • Les corps cétoniques sont oxydés dans les tissus extra-hépatiques pour produire de l'acétyl CoA
    • Les corps cétoniques sont régulés par la disponibilité des substrats et la transcription du gène codant pour la HMG CoA synthase

    Dysfonctionnement de l'Oxydation des Acides Gras

    • Des déficiences dans les voies alternatives à la β-oxydation mitochondriale peuvent entraîner des maladies comme le syndrome de Zellweger, l'adrenoleucodystrophie et la maladie de Refsum### Détection de différences de dosage entre deux types d'individus
    • Les niveaux de lactate peuvent montrer des différences de dosage entre les deux types d'individus.

    Rôle de la vitamine B12

    • La vitamine B12 est requise pour l'oxydation complète des acides gras à chaîne impaire de carbones.

    Acide responsable de l'odeur caractéristique de la respiration

    • L'acétone est responsable de l'odeur caractéristique de la respiration chez un patient diabétique en acidocétose.

    Déficience enzymatique метаболique

    • La déficience enzymatique métаболique est probablement présente dans les péroxysomes, ce qui entraîne l'incapacité d'oxyder l'acide phytanique.

    Biosynthèse des Acides Gras

    • La biosynthèse des acides gras est un processus clé dans le métabolisme lipidique.
    • Les acides gras sont synthétisés à partir d'acétyl-CoA, une molécule produite à partir de glucose, d'acides aminés et d'autres molécules.
    • La biosynthèse des acides gras a lieu principalement dans le foie et le tissu adipeux.

    Vue d'ensemble de la Biosynthèse des Acides Gras

    • La biosynthèse des acides gras implique une réaction en 4 étapes:
      • Réaction 1: Assemblage séquentiel de 2 carbones
      • Réaction 2: Réduction d'une molécule de carbone
      • Réaction 3: Hydratation ou déshydratation
      • Réaction 4: Clivage ou condensation
    • La biosynthèse des acides gras est régulée à plusieurs niveaux, notamment par l'insuline, le glucagon et la kinase AMP-activée.

    Régulation de la Biosynthèse des Acides Gras

    • La régulation de la biosynthèse des acides gras est coordonnée avec la dégradation des acides gras pour éviter un cycle "futile".
    • L'insuline stimule la biosynthèse des acides gras en activant l'acétyl-CoA carboxylase.
    • Le glucagon et l'épinéphrine inhibent la biosynthèse des acides gras en phosphorylant l'acétyl-CoA carboxylase.

    Mécanismes de Régulation

    • Le malonyl-CoA, un produit de la biosynthèse des acides gras, inhibe la CPT-I et réduit ainsi la dégradation des acides gras.
    • L'AMP kinase (AMPK) phosphoryle et inactive l'acétyl-CoA carboxylase, ce qui réduit la biosynthèse des acides gras.

    Dévenirs des Acides Gras

    • Les acides gras peuvent être transformés en d'autres molécules lipides, telles que les triacylglycérols, les glycophospholipides et les sphingolipides.
    • Les acides gras peuvent être élongés dans le réticulum endoplasmique par des enzymes telles que l'élongase.
    • Les acides gras peuvent être désaturés par des enzymes telles que la stéaroyl-CoA désaturase.

    Régulation de la Désaturation des Acides Gras

    • La stéaroyl-CoA désaturase est une enzyme clé dans la désaturation des acides gras.
    • La stéaroyl-CoA désaturase est régulée par l'insuline et le glucagon.

    Applications en Oncologie et en Virologie

    • La stéaroyl-CoA désaturase est une cible potentielle pour le traitement du cancer.
    • La stéaroyl-CoA désaturase est également impliquée dans la réplication du virus de l'hépatite C.### Désaturation des acides gras au-delà du C10
    • La désaturation des acides gras au-delà du C10 est un processus important pour la production d'acides gras essentiels.
    • La désaturation en D6 est suivie d'une elongation de 2 C pour produire des acides gras plus longs.
    • La désaturation en D5 est hépatique et nécessite une apport en acide arachidonique par la diète.

    Biosynthèse des triacylglycérol (TAG)

    • Les TAG sont synthétisés dans le foie et le tissu adipeux à partir de l'acide phosphatidique.
    • Dans le foie, les TAG sont empaquetés sous forme de lipoprotéines VLDL (Very Low Density Lipoproteins).
    • Dans le tissu adipeux, les TAG sont stockés sous forme de triglycérides à l'état absorptif.

    Épidémiologie de l'obésité

    • L'obésité est un problème de santé mondial, avec une augmentation de 3 fois en 40 ans.
    • Les adultes en surpoids et obèses sont à risque de développer des maladies cardiovasculaires, du diabète et de désordres neuro-musculaires.

    Métabolisme du cholestérol

    • Le cholestérol est un stéroïde rigide à 4 anneaux et 27 atomes de carbone, avec une chaîne latérale de 8 C.
    • Le cholestérol est un précurseur de molécules biologiquement actives et est un composant essentiel des membranes cellulaires.
    • Origine exogène du cholestérol : 300 mg/jour provenant de substances animales, absorption intestinale par les entérocytes.
    • Origine endogène du cholestérol : 1000 mg/jour produit par le foie principalement.

    Synthèse du cholestérol endogène

    • La synthèse du cholestérol se déroule en 4 étapes :
      1. Formation du mevalonate
      2. Conversion du mevalonate en isoprènes activés
      3. Condensation en squalène
      4. Formation du cholestérol à partir du squalène
    • La régulation de la synthèse du cholestérol est assurée par la régulation de l'activité de l'HMG CoA réductase.

    Régulation de la synthèse du cholestérol

    • La régulation de la synthèse du cholestérol est assurée par la régulation de l'activité de l'HMG CoA réductase.
    • Contrôle transcriptionnel par SREBP (sterol regulatory element binding protein) et SCAP (SREBP Cleavage-Activating Protein).
    • Dégradation protéolytique et modification covalente (phosphorylation) de l'HMG CoA réductase.

    Dévenirs du cholestérol

    • Stockage du cholestérol intracellulaire par l'activité enzymatique ACAT (Acyl CoA cholestérol Transferase).
    • Transport du cholestérol dans l'organisme par les lipoprotéines (CM, VLDL, LDL, HDL).
    • Le cholestérol est un précurseur d'autres molécules biologiques telles que les hormones stéroïdiennes, les sels biliaires et la vitamine D.
    • Le métabolisme des sels biliaires implique 14 étapes.

    Biosynthèse des acides gras

    • La biosynthèse des acides gras implique la formation de l'intermédiaire malonyl CoA à partir de l'acétyl CoA.

    • La formation du malonyl CoA est catalysée par l'acétyl CoA carboxylase en 2 étapes.

    • Le chargement de l'acétyl CoA sur FAS (fatty acid synthase) est une étape clé de la biosynthèse des acides gras.### Biosynthèse du cholestérol

    • La biosynthèse du cholestérol se compose de 4 étapes:

      • Étape 1: formation du mevalonate
      • Étape 2: formation de l'isopentenyl diphosphate
      • Étape 3: formation du squalène
      • Étape 4: formation du cholestérol

    Mode d'action de l'insuline

    • L'insuline se lie à son récepteur hétérotétramère a2b2
    • La liaison de l'insuline au récepteur active la phosphorylation des résidus Tyr situés dans les sous-unités b
    • Le récepteur activé interagit avec les IRS (Insuline Receptor Substrate) qui deviennent substrat pour la phosphorylation par le récepteur
    • L'interaction de IRS avec la PI3K génère du PI 3,4,5 P3 à partir du PI 4,5 P2 au niveau de la membrane

    Synthèse des triacylglycerols

    • Les acides gras provenant des chylomicrons et VLDL sont impliqués dans la synthèse des triacylglycerols dans le tissu adipeux
    • Le glycerol 3-P provenant du glycerol sanguin est également impliqué dans la synthèse des triacylglycerols

    Biosynthèse des acides gras

    • Les acides gras nouvellement synthétisés ne sont pas dégradés immédiatement en raison de la présence d'insuline
    • L'insuline inhibe la b-oxydation des acides gras

    Prostaglandines

    • Les prostaglandines sont principalement dérivées de l'acide arachidonique
    • Les prostaglandines sont inhibées par l'aspirine à faible dose

    Statines

    • Les statines sont utilisées pour diminuer les concentrations sanguines de cholestérol
    • Les statines agissent sur l'étape limitante dans la synthèse du cholestérol
    • Dans ces conditions, le métabolite qui s'accumule est le mévalonate

    Métabolisme Azoté

    • La balance azotée est principalement déterminée par le métabolisme des protéines (acides aminés) : 300-400 g de protéines sont synthétisés et protéolysés par jour.
    • Les protéines de l'organisme (humain) représentent une forme majeure de macromolécules (~ 10 kg / 70 kg) mais ne constituent pas de réels stocks tels que glycogène ou triacylglycérols.
    • Les protéines alimentaires sont la première source d'azote métabolisée par l'organisme ; les besoins quotidiens recommandés sont de 50-60 g pour fournir les acides aminés essentiels.

    Déficience en Taurine

    • La déficience en taurine peut entraîner des problèmes tels que dégénération de la rétine, cécité, retard de croissance, cardiomyopathies, infertilité et déformations osseuses.

    Métabolisme des Acides Aminés

    • Le métabolisme des acides aminés implique le stockage, la synthèse des acides aminés de novo, la dégradation des acides aminés, et la transformation en keto-acides et sucres-P.
    • La dégradation des acides aminés se produit principalement dans le foie, sauf pour les AA branchés.

    Dégradation des Acides Aminés

    • La dégradation des acides aminés est nécessaire pour éliminer l'azote sous forme de NH3, qui est toxique à forte concentration.
    • L'azote est extrait sous forme de NH3 et converti en urée, qui est une molécule neutre qui traverse les membranes biologiques et est transportée aisément dans le sang.

    Pourquoi Éliminer l'Azote ?

    • L'élimination de l'azote est nécessaire pour éviter la toxicité de NH3 à forte concentration.
    • Les composés azotés sont excrétés dans l'urine, les selles et la peau.

    Devenir de l'Azote des Acides Aminés

    • Le devenir de l'azote des acides aminés implique les transaminations, les déaminations, les déamidations et les déhydratations.
    • Les transaminations sont des réactions réversibles qui permettent de transférer le groupe amino sur le glutamate ou l'aspartate.

    Production de NH4+

    • La production de NH4+ se produit via la glutamate déshydrogénase (GDH) qui utilise indifféremment NAD+ ou NADP+ comme cosubstrat.
    • La GDH est très fortement exprimée dans les hépatocytes et représente 1% des protéines totales de ces cellules.

    Transport Sanguin de l'Azote Vers le Foie

    • Le transport sanguin de l'azote vers le foie se fait par les acides aminés, notamment l'alanine, qui est convertie en pyruvate et NH4+ dans le cycle glucose-alanine.
    • La glutamine est également un transporteur d'azote important, notamment dans l'intestin et le rein.

    Le Cycle de l'Urée

    • Le cycle de l'urée est un processus qui convertit l'ammonium en urée, qui est une molécule neutre qui traverse les membranes biologiques et est transportée aisément dans le sang.
    • Le cycle de l'urée se produit exclusivement dans le foie et nécessite 3 ATP.
    • Le cycle de l'urée est régulé par la disponibilité en substrat (NH4+) et par l'expression des gènes codant pour les enzymes du cycle.

    Dysfonctionnements du Cycle de l'Urée

    • Les déficience en enzymes du cycle de l'urée peuvent entraîner des maladies telles que les UCD (Urea Cycle Diseases).
    • Les UCD sont des maladies rares qui peuvent entraîner une hyperammoniémie, qui est toxique pour le système nerveux.
    • Les traitements des UCD impliquent une diète pauvre en protéines, l'administration de composés permettant l'excrétion de l'azote, et la transplantation hépatique.### Le cycle de l'urée et la néoglucogenèse
    • Le cycle de l'urée est le mécanisme principal d'élimination de l'azote chez l'humain.
    • La citrulline initie et est régénérée par le cycle, tandis que l'ornithine est générée dans la mitochondrie et est échangée contre de la citrulline en traversant la membrane mitochondriale.
    • Durant le jeûne, les acides aminés sont une source majeure de carbone pour la néoglucogenèse et les atomes d'azote sont convertis en urée.

    La Gln et l'alanine dans l'intestin

    • Dans l'intestin, la Gln prend part au cycle glucose/alanine.

    L'alanine et la néoglucogenèse

    • Durant le jeûne, l'alanine est un acide aminé substrat principal pour la néoglucogenèse dans le muscle.
    • Une molécule d'alanine (Ala) est convertie en 1 molécule de glucose et 1 molécule d'urée.

    Introduction au métabolisme des acides aminés

    • Le métabolisme des acides aminés (AA) est crucial pour comprendre les bases biochimiques de certaines pathologies humaines et développer des stratégies anti-cancer.
    • Il existe 20 AA protéinogènes, chaque AA ayant une chaîne latérale différente, ce qui implique des voies de dégradation spécifiques.
    • Certains AA peuvent être dégradés par plus d'une seule voie, et certaines réactions peuvent être communes à la dégradation/synthèse de plusieurs AA.

    Structure des acides aminés

    • 11 AA sont synthétisables, tandis que 9 AA sont essentiels et non synthétisables.
    • Les AA sont classés en deux catégories : glucoformateurs et cétoformateurs.

    Catabolisme des acides aminés

    • Les voies de dégradation des 20 AA portent à la formation de 8 produits, dont 5 précurseurs pour la néoglucogenèse et 3 précurseurs pour la cétogenèse.
    • Les AA glucoformateurs et cétoformateurs sont divisés en deux catégories.

    Anabolisme des acides aminés

    • Les AA sont synthétisés à partir de métabolites provenant de la glycolyse, du cycle de Krebs et de la décarboxylation des AA.
    • La régulation des voies de biosynthèse est principalement réalisée par un feedback négatif sur la première réaction de la voie de synthèse.

    Cofacteurs impliqués

    • Le pyridoxal phosphate (PLP) est impliqué dans le transfert de groupements amino et dans d'autres modifications des AA.
    • Le tetrahydrofolate (FH4) est impliqué dans le transfert de groupements en C1 et est utilisé dans la biosynthèse des AA, des bases azotées et de la vitamine B12.
    • La S-adénosylméthionine (SAM) est impliquée dans le transfert du groupe méthyle (CH3) et est recyclée à l'aide des cofacteurs FH4 et vitamine B12.
    • La tétrahydrobiopterine (BH4) est impliquée dans les réactions d'oxydation, comme l'hydroxylation du phénylalanine en tyrosine.

    Métabolisme des acides aminés spécifiques

    • Le métabolisme de l'aspartate et de l'asparagine implique la synthèse de l'aspartate par la ASAT et la biosynthèse de l'asparagine à partir de l'aspartate.
    • Le métabolisme du glutamate, de la glutamine, de la proline, de l'arginine et de l'histidine implique des voies de dégradation et de synthèse spécifiques.
    • Le métabolisme de l'alanine implique la synthèse et la dégradation à partir du pyruvate.
    • Le métabolisme de la glycine, de la sérine, de la cystéine et de la méthionine implique des voies de dégradation et de synthèse spécifiques.
    • Le métabolisme de la thréonine, de la lysine, des acides aminés branchés (BCAA) et du tryptophane implique des voies de dégradation et de synthèse spécifiques.
    • Le métabolisme du phénylalanine et de la tyrosine implique la synthèse de la tyrosine à partir du phénylalanine.

    Dysfonctionnement des voies de dégradation des acides aminés

    • La phénylcétonurie (PKU) est une maladie génétique rarissime due à un déficit en phénylalanine hydroxylase ou en dihydrobiopterine réductase.
    • La PKU entraîne une accumulation de phénylalanine et de ses métabolites dans les tissus, le sang et les urines.

    Biosynthèse de biomolécules à partir des acides aminés

    • La créatine est synthétisée à partir de la glycine, de l'arginine et de la méthionine.
    • Le glutathion est synthétisé à partir de la glutamate, de la cystéine et de la glycine, et est un anti-oxydant majeur qui contrôle le stress oxydatif.### Biosynthèse de biomolécules à partir des acides aminés

    Les amines biogènes

    • La glutathione est synthétisée à partir de glutamylcystéine et glycine par la glutathione synthétase.
    • Les amines biogènes sont synthétisées par décarboxylation des acides aminés, qui est catalysée par la décarboxylase.
    • Les amines biogènes sont inactivées par oxydation du groupement amino en aldehyde, puis en COOH, qui est catalysée par la monoamine oxydase (MAO) et l'aldehyde déshydrogénase.

    GABA et glutamate

    • Le GABA (acide γ-aminobutyrique) est un neurotransmetteur inhibiteur synthétisé à partir du glutamate.
    • Le GABA est impliqué dans le contrôle des épisodes épileptiques et son synthèse diminue le risque d'épisodes épileptiques.
    • Les analogues de GABA sont utilisés pour traiter l'épilepsie et l'hypertension.

    Histamine

    • L'histamine est un neurotransmetteur qui cause la contraction des muscles lisses dans les bronches, la dilatation des vaisseaux sanguins et la stimulation de la sécrétion acide dans l'estomac.
    • Les analogues structurels de l'histamine sont utilisés comme antagonistes.

    Sérotinine (5-Hydroxy tryptamine)

    • La sérotonine est synthétisée à partir du tryptophane dans les cellules entéroendocrines et les neurones du système nerveux central.
    • La sérotonine régule la motilité intestinale, les métabolismes glucidique et lipidique, l'appétit, le sommeil et l'humeur.
    • La sérotonine est précurseur de la mélatonine, également appelée "hormone de la darkness".

    Dopamine

    • La dopamine est synthétisée à partir de la tyrosine dans les neurones du système nerveux central.
    • La dopamine régule le plaisir, la récompense, la persévérance et la régulation du métabolisme glucidique et lipidique.

    Synthèse d'oxyde nitrique

    • L'oxyde nitrique est synthétisé à partir de l'arginine en deux étapes par la nitric oxide synthase (NO synthase).
    • L'oxyde nitrique est une substance gazeuse qui diffuse librement à travers les membranes et a un effet local à court rayon.
    • Les fonctions de l'oxyde nitrique incluent la relaxation des muscles lisses et la dilatation des vaisseaux sanguins.

    Ciblage du métabolisme des acides aminés pour une thérapie anti-cancer

    • Les cellules tumorales ont des besoins métaboliques accrus et une demande augmentée en acides aminés.
    • Certaines cellules tumorales deviennent auxotrophes pour certains acides aminés et donc dépendantes de l'apport extérieur de ceux-ci.
    • Les cibles potentielles pour une thérapie anti-cancer incluent le transport intracellulaire des acides aminés et les enzymes de la voie de biosynthèse des acides aminés.

    Voie de biosynthèse de l'asparagine

    • Les cellules normales synthétisent l'asparagine via l'asparagine synthétase (AS).
    • Les cellules tumorales de leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) utilisent l'asparagine produite par les cellules normales.
    • Le traitement par asparaginase (E. coli) arrête la synthèse protéique et provoque l'apoptose des cellules tumorales.

    Métabolisme de Gln/Glu, Ser/Gly et Arg

    • Les cellules cancéreuses sont souvent dépendantes de la glutamine et du glucose pour leur croissance et leur survie.
    • La glutamine est convertie en glutamate par la glutaminase.
    • Les cellules cancéreuses sont également dépendantes de la sérotonine et de la glycine pour leur croissance et leur survie.
    • L'arginine est convertie en citrulline par la déiminase microbienne (ADI) et en ornithine par l'arginase 1.

    Métabolisme des bases azotées et nucléotides

    • Les bases azotées sont essentielles pour l'information génétique, le métabolisme énergétique et la synthèse de coenzymes et de molécules messagères.

    Importance des bases azotées

    • Les bases azotées jouent un rôle crucial dans la transmission de l'information génétique via l'ADN et l'ARN.
    • Elles sont impliquées dans le métabolisme énergétique en tant que précurseurs de coenzymes et de molécules énergétiques (ATP, GTP, etc.).
    • Elles agissent comme des messagers intracellulaires (AMPc, GMPc).

    Vue d'ensemble de la biosynthèse des pyrimidines

    • La biosynthèse des pyrimidines commence avec l'aspartate et les étapes suivantes impliquent la formation du carbamoyl phosphate, du dihydroorotate, de l'orotate et de l'UMP.
    • La synthèse des nucléotides dérivés des pyrimidines (UTP, CTP, dTTP) implique des étapes supplémentaires.

    Régulation de la voie de biosynthèse des pyrimidines

    • La carbamoyl phosphate synthetase II (CPSII) est régulée par l'activation allostérique par le PRPP et l'inhibition par UTP.
    • L'activité enzymatique est également régulée en fonction du cycle cellulaire et de la phosphorylation de l'enzyme.

    Biosynthèse des purines et nucléotides

    • La biosynthèse des purines implique la formation du PRPP, du 5-phosphoribosyl 1-amine, de l'IMP et des nucléotides dérivés (AMP, GMP).
    • La synthèse des purines est une voie de biosynthèse coûteuse qui nécessite au moins 6 ATP.

    Recyclage des purines

    • Le recyclage des purines est important pour les cellules qui ne peuvent pas synthétiser de novo les bases azotées.
    • Les enzymes impliquées dans le recyclage des purines incluent les phospho-ribosyl transferases, les deaminases et les purine nucléoside phosphorylases.

    Biosynthèse des deoxyribonucléotides

    • La ribonucléotide réductase est l'enzyme clé qui convertit les ribonucléotides en désoxyribonucléotides.
    • Le mécanisme de réduction implique des systèmes Redox et la thioredoxine.

    Voies de dégradation des bases azotées et nucléotides

    • Les pyrimidines sont dégradées en plusieurs composés qui retournent au métabolisme ou qui sont excrétés.
    • Les purines sont dégradées en acide urique, qui est excrété sous cette forme.### Dégradation des bases azotées et nucléotides
    • La dégradation des bases puriques se produit principalement dans le foie.
    • La déphosphorylation et la déamination des bases puriques aboutissent à la formation de xanthine.
    • La xanthine oxydase produit l'acide urique, qui est peu soluble dans les conditions physiologiques.

    Risques liés à la dégradation des bases puriques

    • Le dépôt d'acide urique au niveau des articulations peut entraîner la goutte.
    • Les causes de la goutte incluent une alimentation déséquilibrée, une altération du système de recyclage des purines et une altération de l'excrétion rénale.

    Allopurinol

    • L'allopurinol est un analogue structural de l'hypoxanthine.
    • Il sert de substrat pour la xanthine oxydase et forme de l'alloxanthine, qui est un inhibiteur suicide.
    • L'allopurinol diminue la synthèse d'acide urique.

    Intérference avec le métabolisme des bases azotées et nucléotides

    • Les drogues cytostatiques interfèrent avec la croissance cellulaire en inhibant la réplication de l'ADN ou la synthèse des précurseurs.
    • Les cibles de ces drogues incluent les voies de dégradation des bases azotées et nucléotides.

    Exemples de drogues cytostatiques

    • 6-mercaptopurine : inhibiteur competitif de l'amidophosphoribosyltransferase.
    • Methotrexate : analogue de l'acide folique, inhibe la dihydrofolate réductase.
    • 5-Fluorouracile : inhibiteur compétitif de la thymidylate synthase.
    • Hydroxyurée : élimine les sites réactifs de tyrosine radical indispensables à l'activité enzymatique.

    Exercices

    • Question 1 : Les similitudes entre les Carbamoyl phosphate synthetases CPSI et CPSII incluent la source de carbone, la localisation cellulaire et la régulation par le N-acetylGlutamate.
    • Question 2 : Une déficience en HGPRT peut porter au développement de la goutte.
    • Question 3 : L'allopurinol inhibe la réaction Xanthine > acide urique.
    • Question 4 : La dégradation des pyrimidines ne produit pas d'acide urique, mais l'excès de dégradation des puriques peut porter au développement de la goutte.
    • Question 5 : En présence d'allopurinol, le hypoxanthine tend à s'accumuler à la place de l'acide urique.

    Régulation Métabolique Coordonnée

    • L'énergie disponible doit répondre aux besoins énergétiques de l'organisme.
    • La régulation métabolique est assurée par la concentration sanguine des substrats métaboliques, la concentration sanguine des hormones, les caractéristiques métaboliques des tissus cibles et le système nerveux qui coordonne les signaux d'adaptation.

    Stocks Énergétiques Disponibles

    • Les stocks énergétiques dans l'organisme comprennent les réserves de glycogène (foie et muscle), les réserves lipidiques (tissu adipeux) et les réserves protéiques (muscle).
    • La perte de fonction des protéines entraîne une perte de fonction biologique.

    Contrôle Hormonal du Métabolisme

    • L'insuline est une hormone hypoglycémiante libérée lors de la phase absorptive qui stimule le stockage des glucides et des lipides.
    • Le glucagon est une hormone hyperglycémiante libérée lors de la phase post-absorptive qui stimule la libération des stocks énergétiques.
    • L'adrénaline et la noradrénaline sont des hormones de contre-régulation qui restaurer la glycémie en réaction à une hypoglycémie.

    Phase Absorptive et Phase Post-Absorptive

    • Pendant la phase absorptive, l'insuline stimule le stockage des glucides et des lipides.
    • Pendant la phase post-absorptive, le glucagon stimule la libération des stocks énergétiques.
    • L'organisme adapte son métabolisme en fonction de la disponibilité des nutriments.

    Métabolisme dans les Conditions Post-Absorptives et de Jeûne Prolongé

    • Pendant la phase post-absorptive, l'organisme utilise les stocks énergétiques pour répondre aux besoins énergétiques.
    • La glycogénolyse et la néoglucogenèse sont activées pour maintenir la glycémie.
    • La lipolyse et la cétogenèse sont également activées pour produire des corps cétoniques.

    Autres Exemples de Métabolisme Adaptatif

    • Les ours hibernent et dépensent des mois sans manger, boire, uriner ou déféquer, en maintenant leur température corporelle et leur fonctionnement métabolique.
    • Les oiseaux migrateurs et les éléphants de mer peuvent également survivre pendant des périodes prolongées sans nourriture.

    Énergie (« Carburants ») pendant l'Activité Physique

    • L'énergie est fournie par la glycogénolyse, la lipolyse et la néoglucogenèse pendant l'activité physique.
    • La durée et l'intensité de l'activité déterminent la source d'énergie utilisée.

    Intégration du Métabolisme Azoté

    • Les acides aminés (AA) sont importants pour la synthèse des protéines et la régulation du métabolisme.
    • Le foie, le muscle squelettique et les tissus associés au système immunitaire sont impliqués dans le métabolisme azoté.

    Métabolisme du Cancer

    • Les cellules tumorales capturent plus de glucose et l'oxydent par glycolyse aérobie, formant du lactate.
    • La cachexie est une complication fréquente du cancer, entraînant une perte de poids et une dérégulation du métabolisme global.

    Métabolisme Intermediaire

    • Le métabolite A est identifié comme étant le substrat impliqué dans les 4 réactions de la figure 1.
    • La structure chimique du métabolite A est présentée dans l'encadré rouge.
    • Les réactions impliquant le métabolite A sont:
      • Réaction 1: conversion du métabolite A en produit 1
      • Réaction 2: conversion du métabolite A en produit 2
      • Réaction 3: conversion du métabolite A en produit 3
      • Réaction 4: conversion du métabolite A en produit 4

    Analyse des Dosages Urinaires

    • Les dosages urinaires effectués sur les patients 1 et 2 montrent une activité métabolique déficiente.
    • Les résultats des dosages urinaires sont présentés dans le tableau 1.

    Analyse des Activités Enzymatiques

    • Les analyses des activités enzymatiques effectuées sur les cultures de fibroblastes isolés du patient 2 montrent des informations complémentaires sur les activités enzymatiques.
    • Les résultats des analyses sont présentés dans le tableau 2.

    Origine de l'Anomalie Métabolique

    • Les résultats des analyses des activités enzymatiques montrent que l'origine de l'anomalie métabolique du patient est liée à une déficience dans une activité enzymatique spécifique.

    Dosages des Acides Aminés

    • Les dosages des acides aminés mesurés chez le patient montrent des résultats anormaux.
    • Les résultats des dosages sont présentés dans le tableau 1.

    Réaction d'Oxydoréduction

    • La réaction d'oxydoréduction est catalysée par une activité enzymatique spécifique.
    • La réaction d'oxydoréduction est active dans la voie métabolique de la respiration cellulaire.

    Variation de l'Énergie Libre Standard

    • La variation de l'énergie libre standard de la réaction d'oxydoréduction peut être calculée en utilisant les potentiels rédox standard des substances biologiques impliquées.
    • Les résultats des calculs sont présentés dans le tableau fournissant les potentiels rédox standard des substances biologiques.

    Voie métabolique

    • La voie métabolique représentée dans la Figure 1 implique les étapes suivantes : 2ATP, 2ADP+P1, AMP+PPI.
    • Cette voie métabolique est appelée la voie de la phosphorylation oxydative.

    Localisation de la voie métabolique

    • La voie métabolique se déroule dans les cellules hépatiques (hépatocytes).
    • Elle a lieu dans les mitochondries (compartiment subcellulaire).

    Métabolites et activités enzymatiques

    • Les métabolites impliqués dans la voie métabolique sont : ATP, ADP, P1, AMP, PPI.
    • Les activités enzymatiques impliquées sont :
      • Enzyme 1 : phosphorylation d'ATP en ADP et P1.
      • Enzyme 3 : conversion d'ADP et P1 en ATP.
      • Enzyme 4 : conversion d'AMP et PPI en ATP.

    Hydrolyse de l'ATP

    • La réaction d'hydrolyse de l'ATP est la suivante : ATP → ADP + P1.
    • Cette réaction libère de l'énergie.

    Variation d'énergie libre

    • La variation d'énergie libre (ΔG) de la réaction d'hydrolyse de l'ATP est calculée en fonction des concentrations des espèces chimiques et de la température.
    • La variation d'énergie libre est liée à la constante des gaz parfaits (R) et à la température (T) par la formule : ΔG = ΔG° + RT ln([ADP][P1] / [ATP]).
    • Dans les conditions physiologiques spécifiées (37°C, [Pi]= 2,72 mM, [ATP] = 2,59 mM, [ADP] = 0,73 mM), la variation d'énergie libre est de -28,5 kJ/mol.
    • La réaction d'hydrolyse de l'ATP est spontanée dans les neurones de rat.

    Métabolisme des lipides

    • La forme principale de stockage des lipides est sous forme de triglycérides.
    • Les stocks lipidiques sont mobilisés dans les tissus adipeux et musculaires en réponse à des stimuli physiologiques tels que la faim ou l'exercice.

    Voie métabolique

    • La voie métabolique représentée est la β-oxydation.
    • Cette voie a lieu dans les mitochondries des cellules.

    Catabolisme des acides aminés

    • Les 20 acides aminés protéinogènes sont catabolisés en 5 intermédiaires métaboliques qui peuvent servir pour le processus de néoglucogenèse.
    • Les 5 intermédiaires métaboliques sont le pyruvate, l'oxaloacétate, l'α-cétoglutarate, le fumarate et le succinyl-CoA.

    Régulation de la glycolyse et de la néoglucogenèse

    • Le fructose 2,6 bisphosphate est un modulateur allostérique important dans le contrôle coordonné de la glycolyse et de la néoglucogenèse.
    • Il module les activités enzymatiques de la glycolyse et de la néoglucogenèse en activant ou en inhibant les enzymes clés.

    Succinate déshydrogénase

    • La succinate déshydrogénase est l'enzyme qui catalyse la réaction du succinate en fumarate dans le cycle de Krebs.
    • Elle utilise des coenzymes telles que la FAD et le NAD+.
    • Elle est une enzyme membranaire du complexe III de la chaîne respiratoire.

    Réaction métabolique

    • La réaction métabolique représentée est la réaction de conversion du fructose en pyruvate.
    • Cela implique la glycolyse et la réaction d'oxydation du pyruvate en acétyl-CoA.

    Énzymes impliquées

    • L'enzyme impliquée dans la réaction est la fructokinase.
    • Elle catalyse la phosphorylation du fructose en fructose 1-phosphate.

    Régulation du métabolisme

    • La régulation du métabolisme dépend de la concentration des substrats, des produits et des coenzymes.
    • Les hormones telles que l'insuline et le glucagon jouent un rôle important dans la régulation du métabolisme.

    Équilibre énergétique

    • L'équilibre énergétique dépend de la valeur de ∆G'0, qui indique si la réaction est spontanée ou non.
    • La constante à l'équilibre K'eq peut être calculée à partir de la valeur de ∆G'0.

    Processus biochimique

    • Le processus biochimique représenté est la phosphorylation au niveau du substrat.
    • Cela implique la glycolyse et la réaction d'oxydation du pyruvate en acétyl-CoA.

    Note: Les réponses détaillées sont données pour les différentes questions, maishere, nous avons donné une vue d'ensemble des principaux points clés.

    Voie de biosynthèse du cholestérol

    • La voie de biosynthèse du cholestérol est localisée dans le cytosol.
    • L'HMGCoA réductase est la réaction enzymatique clé régulée dans cette voie.
    • La régulation de cette voie implique des mécanismes de régulation transcriptionnelle, post-traductionnelle et covalente.
    • Le produit final de cette voie est transporté dans la circulation sanguine via la voie endogène (VLDL/IDL/LDL/HDL) et la voie exogène (chylomicrons/HDL).
    • Les statines et l'ezetimibe sont deux molécules qui peuvent être utilisées pour réduire la concentration sanguine du cholestérol.

    Réactions biochimiques

    • L'aspartate est une molécule impliquée dans plusieurs voies métaboliques, notamment la synthèse de l'urée et la synthèse des bases azotées.
    • La vitamine B6 est un précurseur du cofacteur PLP, impliqué dans le transfert de groupements amino.
    • La déficience en vitamine B6 peut entraîner un dysfonctionnement dans le catabolisme et l'anabolisme des acides aminés.

    Phosphorylation

    • La phosphorylation est un mécanisme associé à la synthèse d'ATP à partir d'un intermédiaire activé ayant une liaison à haut potentiel énergétique.
    • Dans la voie de la glycolyse, la phosphorylation est associée à la réaction catalysée par la phosphoglycerate kinase et la pyruvate kinase.
    • La structure chimique du dihydroxyacetone phosphate est un composé intermédiaire de la glycolyse.
    • La réaction de conversion du dihydroxyacetone phosphate en pyruvate est associée à la génération de 2 ATP et de 1 NADH réduit.

    Chaîne respiratoire

    • La chaîne respiratoire est un processus biochimique qui implique la phosphorylation oxydative.
    • La réaction catalysée par l'alpha ketoglutarate deshydrogenase est présente dans le cycle de Krebs.
    • La réaction catalysée par l'alpha ketoglutarate deshydrogenase implique les substrats alpha-cétoglutarate et NAD+, et produit des équivalents oxydés et réduits.
    • La réoxydation des équivalents générés par l'alpha ketoglutarate deshydrogenase est associée à la production d'ATP.
    • En cas de dysfonctionnement de E3, une sous-unité de l'alpha ketoglutarate deshydrogenase, on pourrait s'attendre au développement d'une acidose lactique.

    Biochimie métabolique

    • Le métabolisme est un ensemble de réactions chimiques formant un réseau interconnecté intégré.
    • Il existe des motifs communs dans les voies métaboliques : monnaie énergétique (ATP), intermédiaires activés (~100 molécules), type de réactions biochimiques (6) et mécanismes de régulation des voies métaboliques.

    Énergie Libre de Gibbs

    • La loi de la thermodynamique décrit les flux énergétiques : ΔG = ΔH - T.ΔS
    • Énergie Libre de Gibbs (G) : énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes.
    • Composantes de l'énergie libre : ΔG = ΔH - T.ΔS
    • ΔG < 0 : processus spontané ; ΔG > 0 : processus non spontané.

    Réactions biochimiques

    • Définition : transformation chimique catalysée par des enzymes.
    • Équilibre des réactions biochimiques : ΔG’0 et K’eq
    • Exemple : réaction d’hydrolyse de l’ATP : ΔG’0 et K’eq

    Couplage énergétique des réactions biochimiques

    • Principe : une réaction thermodynamiquement défavorable peut avoir lieu si elle est couplée à une autre réaction avec ΔG’0 et K’eq.
    • Exemple : synthèse du glucose 1P est favorisée thermodynamiquement.

    Les enzymes

    • Définition : protéines qui catalysent les réactions biochimiques.
    • Fonction : augmentent le taux des réactions biochimiques.
    • Mécanismes de la catalyse enzymatique : abaissement de la barrière d'activation, stabilisation de l'état de transition.

    Le cycle de Krebs

    • Définition : cycle des acides tricarboxyliques (TCA cycle) ou cycle de Krebs.
    • Lieu : mitochondrie.
    • Fonctions : oxydation des composés à 2 carbones, rôle central dans le métabolisme intermédiaire, amphibolique = catabolisme et anabolisme.
    • Réactions du cycle : 8 réactions chimiques impliquant des composés à 2C, 6C, 5C, 4C.

    Bilan du cycle de Krebs

    • Réaction nette d'un tour de cycle de Krebs : 1 acetyl-CoA + 3 NAD+ + 1 FAD + 1 GDP + 1 Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 1 CoA + 3 NADH + 1 FAD(2H) + 1 GTP + 2 H+.
    • Bilan énergétique global du cycle de Krebs : ΔG’0 et K’eq.### Mécanisme de la PC et du cycle de Krebs
    • La PC contient une biotine (coenzyme-groupement prosthétique) qui forme un intermédiaire covalent avec le CO2, qui sera alors transféré au pyruvate pour former de l'OAA.
    • La biotine est une vitamine B7, requise dans l'alimentation, mais la déficience est rare.

    Dysfonctionnement du cycle de Krebs

    • Incapacité à synthétiser de l'ATP à partir des composés de l'alimentation.
    • Accumulation des précurseurs/composés du cycle (pyruvate, α-KG).

    Situations les plus communes

    • Insuffisance d'O2 pour accepter les e-transférés à la chaîne respiratoire.
    • Déficience en thiamine (vitamine B1-précurseur du TPP) qui impacte sur les enzymes de la famille des déshydrogénases (PDC, α-KG déshydrogénase, branched-chain α-céto-acide déshydrogénase).
    • Déficience en PDC E1 sous-unité α (désordre lié à l'X dominant).
    • Intoxication à l'arsenic.

    Manifestations

    • "Beriberi": déficience sévère et chronique en vitamine B1. Le cœur, muscle squelettique et cerveau sont les plus impactés (glucose comme substrat majeur pour synthèse d'ATP).
    • Acidose lactique (pyruvate >>> lactate).

    Phosphorylation oxydative

    • Siège: la membrane interne de la mitochondrie.
    • Définition: processus par lequel l'énergie d'oxydation des substrats carbonés est convertie en des liaisons phosphate à haut potentiel énergétique (sous forme d'ATP).
    • L'énergie d'oxydation est conservée sous la forme de coenzymes accepteurs d'e- (NADH, FAD(2H)).

    Théorie Chimio-osmotique

    • Les H+ sont véhiculés de la matrice vers l'espace intermembranaire, créant un gradient électro-chimique à travers la membrane interne.

    Chaîne respiratoire

    • Constituée d'une série de transporteurs d'e- qui seront réduits par 1 e- ou 2 e- puis réoxydés.
    • Types de transporteurs d'e- présents dans la chaîne respiratoire: NAD+/NADH, flavoprotéines (FMN, FAD), protéines centre Fer/Soufre, ubiquinone (CoQ), cytochromes (cytochrome c soluble).

    Complexes de la chaîne respiratoire

    • Complexe I: NADH dehydrogenase.
    • Complexe II: succinate dehydrogenase.
    • Complexe III: Q : cytochrome c oxydoréductase.
    • Complexe IV: cytochrome c oxydase.

    ATP synthase

    • Structure: 2 composants (F1 et F0).
    • Fonction: synthèse d'ATP à partir de l'énergie de transfert des e-.

    La phosphorylation oxydative

    • Bilan énergétique: l'énergie de transfert des e- est conservée dans le gradient électrochimique de H+ généré.
    • Régulation coordonnée: couplage du flux d'e-/respiration/synthèse d'ATP.

    Maladies OXPHOS

    • Ces maladies impliquent des composants de la phosphorylation oxydative.
    • Causes: mutations affectant l'ADN mitochondrial ou nucléaire.
    • Exemples: LHON (Leber's Hereditary Optic Neuropathy), MERRF (Myoclonic Epilepsy and ragged-red fibers disease).

    Contrôle du stress oxydatif dans les mitochondries

    • Le transfert des e- via Q génère des radicaux intermédiaires °Q- qui peuvent être transférés à O2 => °O2- qui est un superoxyde radical libre très réactif pouvant endommager enzymes, membranes lipidiques, acides nucléiques.### Superoxide Dismutase et Antioxydants
    • La superoxide dismutase forme du H2O2
    • La glutathione peroxidase forme du H2O et oxyde la glutathione en GSSG, ce qui est antioxydant
    • La glutathione reductase réduit la glutathione en GSH avec du NADPH
    • La nicotinamide nucléotide transhydrogenase oxyde le NADH en NAD+

    Métabolisme des Sucres : la Glycolyse

    Position centrale du glucose

    • Le glucose représente ~ 50% de l'énergie apportée par l'alimentation
    • Le glucose est le sucre prédominant dans le sang
    • Le glucose est une molécule riche en énergie servant de substrat universel
    • Pour certaines cellules/tissus, le glucose est la seule source d'énergie métabolique

    Vue d'ensemble de la glycolyse

    • La glycolyse se déroule en 2 phases consécutives
    • Phase I : 5 réactions avec investissement de 2 molécules d'ATP
    • Phase II : 5 réactions portant à la synthèse de 4 molécules d'ATP et 2 NADH réduits
    • Tous les intermédiaires sont des D-isomères, 9/10 intermédiaires sont sous forme phosphorylée
    • Les groupes phosphate forment des complexes avec le Mg2+

    Réactions de la glycolyse

    • Réaction 1 : Phosphorylation du glucose en glucose 6-P par l'hexokinase
      • Réaction irréversible
      • La phosphorylation du glucose "trappe" celui-ci dans la cellule
    • Réaction 2 : Conversion du glucose 6-P en fructose 6-P par la phosphoglucose isomérase
    • Réaction 3 : Phosphorylation du fructose 6-P en fructose 1,6-bisP par la phosphofructokinase-1
      • Réaction irréversible
      • Première étape spécifique de la glycolyse
    • Réaction 4 : Clivage du fructose 1,6-bisP en dihydroxyacétone P et glyceraldehyde 3-P par la fructose 1,6-bisP aldolase
    • Réaction 5 : Isomérisation des trioses-P par la triose-P isomérase
    • Réaction 6 : Oxydation du glyceraldehyde 3-P en 1,3 bis-phosphoglycerate par la glyceraldehyde 3-P déshydrogénase
    • Réaction 7 : Transfert de phosphoryl du 1,3 bis-phosphoglycerate sur l'ADP par la phosphoglycerate kinase
    • Réaction 8 : Conversion du 3-phosphoglycerate en 2-phosphoglycerate par la phosphoglycerate mutase
    • Réaction 9 : Déshydratation du 2-phosphoglycerate en phosphoenolpyruvate par l'énolase
    • Réaction 10 : Transfert de phosphoryl du phosphoenolpyruvate sur l'ADP par la pyruvate kinase

    Bilan de la glycolyse

    • 1 glucose → 2 pyruvates + 2 ATP
    • Bilan total : 2 ATP

    Effet Pasteur et Effet Warburg

    • L'effet Pasteur : inhibition de la fermentation en présence d'oxygène
    • L'effet Warburg : métabolisme glycolytique augmenté dans les cellules tumorales, même en présence d'oxygène

    Régulation de la glycolyse

    • La glycolyse est régulée pour maintenir l'homéostasie (niveaux d'ATP)
    • Les 3 réactions exergoniques sont cibles de cette régulation :
      • Hexokinase
      • Phosphofructokinase-1
      • Pyruvate kinase

    Régulation de l'hexokinase

    • Il existe 4 isoenzymes avec des propriétés différentes
    • Hexokinase I/II (muscle) : saturée en glucose aux concentrations physiologiques, sensible à une inhibition allostérique par son produit, le glucose 6-P
    • Hexokinase IV = glucokinase (foie) : non saturée en glucose aux concentrations physiologiques, non sensible à une inhibition allostérique par son produit, le glucose 6-P

    Régulation de la phosphofructokinase-1

    • Il existe 3 isoenzymes pouvant former des (hétéro)tétramères M, L et C
    • Sites de liaison :
      • Sites de liaison aux substrats : MgATP, fructose 6-P
      • Sites de régulation allostérique : inhibition par citrate/anions, activation par AMP et fructose 2,6 bisP

    Régulation de la pyruvate kinase

    • Il existe 3 isoenzymes tissue-spécifiques
    • Inhibition allostérique par ATP (abondance énergétique) et stimulation par le F1,6 bisP (en amont)

    Autres fonctions de la glycolyse

    • Le glucose et les intermédiaires de la glycolyse peuvent servir de précurseurs pour la synthèse d'autres molécules

    Voie des Pentoses Phosphate

    • La voie des pentoses phosphate est liée à la voie de la glycolyse via le glucose 6-P
    • Consiste en 2 composantes :
      • Composante oxydative
      • Composante non-oxydative

    Composante oxydative

    • L'oxydation du glucose 6-P porte à la formation de NADPH, ribulose 5-P et libération de CO2
    • Réactions de la voie oxydative :
      • Réaction 1 : Conversion du glucose 6-P en 6-phosphoglucono-δ-lactone par la glucose 6-phosphate déshydrogénase
      • Réaction 2 : Conversion du 6-phosphoglucono-δ-lactone en 6-phosphogluconate par la lactonase
      • Réaction 3 : Oxydation du 6-phosphogluconate en ribulose 5-P par la phosphogluconate déshydrogénase

    Biochimie métabolique

    • Le métabolisme est un ensemble de réactions chimiques formant un réseau interconnecté intégré.
    • Il existe des motifs communs dans les voies métaboliques : monnaie énergétique (ATP), intermédiaires activés (~100 molécules), type de réactions biochimiques (6) et mécanismes de régulation des voies métaboliques.

    Énergie Libre de Gibbs

    • La loi de la thermodynamique décrit les flux énergétiques : ΔG = ΔH - T.ΔS
    • Énergie Libre de Gibbs (G) : énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes.
    • Composantes de l'énergie libre : ΔG = ΔH - T.ΔS
    • ΔG < 0 : processus spontané ; ΔG > 0 : processus non spontané.

    Réactions biochimiques

    • Définition : transformation chimique catalysée par des enzymes.
    • Équilibre des réactions biochimiques : ΔG’0 et K’eq
    • Exemple : réaction d’hydrolyse de l’ATP : ΔG’0 et K’eq

    Couplage énergétique des réactions biochimiques

    • Principe : une réaction thermodynamiquement défavorable peut avoir lieu si elle est couplée à une autre réaction avec ΔG’0 et K’eq.
    • Exemple : synthèse du glucose 1P est favorisée thermodynamiquement.

    Les enzymes

    • Définition : protéines qui catalysent les réactions biochimiques.
    • Fonction : augmentent le taux des réactions biochimiques.
    • Mécanismes de la catalyse enzymatique : abaissement de la barrière d'activation, stabilisation de l'état de transition.

    Le cycle de Krebs

    • Définition : cycle des acides tricarboxyliques (TCA cycle) ou cycle de Krebs.
    • Lieu : mitochondrie.
    • Fonctions : oxydation des composés à 2 carbones, rôle central dans le métabolisme intermédiaire, amphibolique = catabolisme et anabolisme.
    • Réactions du cycle : 8 réactions chimiques impliquant des composés à 2C, 6C, 5C, 4C.

    Bilan du cycle de Krebs

    • Réaction nette d'un tour de cycle de Krebs : 1 acetyl-CoA + 3 NAD+ + 1 FAD + 1 GDP + 1 Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 1 CoA + 3 NADH + 1 FAD(2H) + 1 GTP + 2 H+.
    • Bilan énergétique global du cycle de Krebs : ΔG’0 et K’eq.### Mécanisme de la PC et du cycle de Krebs
    • La PC contient une biotine (coenzyme-groupement prosthétique) qui forme un intermédiaire covalent avec le CO2, qui sera alors transféré au pyruvate pour former de l'OAA.
    • La biotine est une vitamine B7, requise dans l'alimentation, mais la déficience est rare.

    Dysfonctionnement du cycle de Krebs

    • Incapacité à synthétiser de l'ATP à partir des composés de l'alimentation.
    • Accumulation des précurseurs/composés du cycle (pyruvate, α-KG).

    Situations les plus communes

    • Insuffisance d'O2 pour accepter les e-transférés à la chaîne respiratoire.
    • Déficience en thiamine (vitamine B1-précurseur du TPP) qui impacte sur les enzymes de la famille des déshydrogénases (PDC, α-KG déshydrogénase, branched-chain α-céto-acide déshydrogénase).
    • Déficience en PDC E1 sous-unité α (désordre lié à l'X dominant).
    • Intoxication à l'arsenic.

    Manifestations

    • "Beriberi": déficience sévère et chronique en vitamine B1. Le cœur, muscle squelettique et cerveau sont les plus impactés (glucose comme substrat majeur pour synthèse d'ATP).
    • Acidose lactique (pyruvate >>> lactate).

    Phosphorylation oxydative

    • Siège: la membrane interne de la mitochondrie.
    • Définition: processus par lequel l'énergie d'oxydation des substrats carbonés est convertie en des liaisons phosphate à haut potentiel énergétique (sous forme d'ATP).
    • L'énergie d'oxydation est conservée sous la forme de coenzymes accepteurs d'e- (NADH, FAD(2H)).

    Théorie Chimio-osmotique

    • Les H+ sont véhiculés de la matrice vers l'espace intermembranaire, créant un gradient électro-chimique à travers la membrane interne.

    Chaîne respiratoire

    • Constituée d'une série de transporteurs d'e- qui seront réduits par 1 e- ou 2 e- puis réoxydés.
    • Types de transporteurs d'e- présents dans la chaîne respiratoire: NAD+/NADH, flavoprotéines (FMN, FAD), protéines centre Fer/Soufre, ubiquinone (CoQ), cytochromes (cytochrome c soluble).

    Complexes de la chaîne respiratoire

    • Complexe I: NADH dehydrogenase.
    • Complexe II: succinate dehydrogenase.
    • Complexe III: Q : cytochrome c oxydoréductase.
    • Complexe IV: cytochrome c oxydase.

    ATP synthase

    • Structure: 2 composants (F1 et F0).
    • Fonction: synthèse d'ATP à partir de l'énergie de transfert des e-.

    La phosphorylation oxydative

    • Bilan énergétique: l'énergie de transfert des e- est conservée dans le gradient électrochimique de H+ généré.
    • Régulation coordonnée: couplage du flux d'e-/respiration/synthèse d'ATP.

    Maladies OXPHOS

    • Ces maladies impliquent des composants de la phosphorylation oxydative.
    • Causes: mutations affectant l'ADN mitochondrial ou nucléaire.
    • Exemples: LHON (Leber's Hereditary Optic Neuropathy), MERRF (Myoclonic Epilepsy and ragged-red fibers disease).

    Contrôle du stress oxydatif dans les mitochondries

    • Le transfert des e- via Q génère des radicaux intermédiaires °Q- qui peuvent être transférés à O2 => °O2- qui est un superoxyde radical libre très réactif pouvant endommager enzymes, membranes lipidiques, acides nucléiques.### Superoxide Dismutase et Antioxydants
    • La superoxide dismutase forme du H2O2
    • La glutathione peroxidase forme du H2O et oxyde la glutathione en GSSG, ce qui est antioxydant
    • La glutathione reductase réduit la glutathione en GSH avec du NADPH
    • La nicotinamide nucléotide transhydrogenase oxyde le NADH en NAD+

    Métabolisme des Sucres : la Glycolyse

    Position centrale du glucose

    • Le glucose représente ~ 50% de l'énergie apportée par l'alimentation
    • Le glucose est le sucre prédominant dans le sang
    • Le glucose est une molécule riche en énergie servant de substrat universel
    • Pour certaines cellules/tissus, le glucose est la seule source d'énergie métabolique

    Vue d'ensemble de la glycolyse

    • La glycolyse se déroule en 2 phases consécutives
    • Phase I : 5 réactions avec investissement de 2 molécules d'ATP
    • Phase II : 5 réactions portant à la synthèse de 4 molécules d'ATP et 2 NADH réduits
    • Tous les intermédiaires sont des D-isomères, 9/10 intermédiaires sont sous forme phosphorylée
    • Les groupes phosphate forment des complexes avec le Mg2+

    Réactions de la glycolyse

    • Réaction 1 : Phosphorylation du glucose en glucose 6-P par l'hexokinase
      • Réaction irréversible
      • La phosphorylation du glucose "trappe" celui-ci dans la cellule
    • Réaction 2 : Conversion du glucose 6-P en fructose 6-P par la phosphoglucose isomérase
    • Réaction 3 : Phosphorylation du fructose 6-P en fructose 1,6-bisP par la phosphofructokinase-1
      • Réaction irréversible
      • Première étape spécifique de la glycolyse
    • Réaction 4 : Clivage du fructose 1,6-bisP en dihydroxyacétone P et glyceraldehyde 3-P par la fructose 1,6-bisP aldolase
    • Réaction 5 : Isomérisation des trioses-P par la triose-P isomérase
    • Réaction 6 : Oxydation du glyceraldehyde 3-P en 1,3 bis-phosphoglycerate par la glyceraldehyde 3-P déshydrogénase
    • Réaction 7 : Transfert de phosphoryl du 1,3 bis-phosphoglycerate sur l'ADP par la phosphoglycerate kinase
    • Réaction 8 : Conversion du 3-phosphoglycerate en 2-phosphoglycerate par la phosphoglycerate mutase
    • Réaction 9 : Déshydratation du 2-phosphoglycerate en phosphoenolpyruvate par l'énolase
    • Réaction 10 : Transfert de phosphoryl du phosphoenolpyruvate sur l'ADP par la pyruvate kinase

    Bilan de la glycolyse

    • 1 glucose → 2 pyruvates + 2 ATP
    • Bilan total : 2 ATP

    Effet Pasteur et Effet Warburg

    • L'effet Pasteur : inhibition de la fermentation en présence d'oxygène
    • L'effet Warburg : métabolisme glycolytique augmenté dans les cellules tumorales, même en présence d'oxygène

    Régulation de la glycolyse

    • La glycolyse est régulée pour maintenir l'homéostasie (niveaux d'ATP)
    • Les 3 réactions exergoniques sont cibles de cette régulation :
      • Hexokinase
      • Phosphofructokinase-1
      • Pyruvate kinase

    Régulation de l'hexokinase

    • Il existe 4 isoenzymes avec des propriétés différentes
    • Hexokinase I/II (muscle) : saturée en glucose aux concentrations physiologiques, sensible à une inhibition allostérique par son produit, le glucose 6-P
    • Hexokinase IV = glucokinase (foie) : non saturée en glucose aux concentrations physiologiques, non sensible à une inhibition allostérique par son produit, le glucose 6-P

    Régulation de la phosphofructokinase-1

    • Il existe 3 isoenzymes pouvant former des (hétéro)tétramères M, L et C
    • Sites de liaison :
      • Sites de liaison aux substrats : MgATP, fructose 6-P
      • Sites de régulation allostérique : inhibition par citrate/anions, activation par AMP et fructose 2,6 bisP

    Régulation de la pyruvate kinase

    • Il existe 3 isoenzymes tissue-spécifiques
    • Inhibition allostérique par ATP (abondance énergétique) et stimulation par le F1,6 bisP (en amont)

    Autres fonctions de la glycolyse

    • Le glucose et les intermédiaires de la glycolyse peuvent servir de précurseurs pour la synthèse d'autres molécules

    Voie des Pentoses Phosphate

    • La voie des pentoses phosphate est liée à la voie de la glycolyse via le glucose 6-P
    • Consiste en 2 composantes :
      • Composante oxydative
      • Composante non-oxydative

    Composante oxydative

    • L'oxydation du glucose 6-P porte à la formation de NADPH, ribulose 5-P et libération de CO2
    • Réactions de la voie oxydative :
      • Réaction 1 : Conversion du glucose 6-P en 6-phosphoglucono-δ-lactone par la glucose 6-phosphate déshydrogénase
      • Réaction 2 : Conversion du 6-phosphoglucono-δ-lactone en 6-phosphogluconate par la lactonase
      • Réaction 3 : Oxydation du 6-phosphogluconate en ribulose 5-P par la phosphogluconate déshydrogénase

    Cours 1 : Métabolisme

    • Le catabolisme : transformations chimiques de composés carbonés pour libérer l'énergie potentielle stockée, qui est véhiculée par des transporteurs tels que le NADH, FADH2, NADPH, stockée par l'ATP et perdue sous forme de chaleur.
    • L'anabolisme : transformations chimiques permettant de produire des macromolécules à partir de petites molécules plus simples, grâce à l'énergie stockée et disponible de la cellule.
    • 1 kcal correspond à la quantité d'énergie requise pour élever de 1°C la température de 1 litre d'eau.
    • La capacité d'une molécule à être oxydée dépend de son état de réduction initial, déterminé par la structure et la nature des groupements fonctionnels.

    Définitions

    • Métabolite : petite molécule (100-500 Da) produite et consommée en permanence dans le métabolisme de la cellule.
    • Métabolome : ensemble des métabolites de la cellule.
    • L'adénosine triphosphate (ATP) : molécule de monnaie énergétique, avec des liaisons phosphoanhydride P-O-P à haut potentiel énergétique.

    Intermédiaires activés

    • Le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+) : capable d'accepter 2 e- sous forme d'ions hydrure pour former du NADH, H+.
    • Le coenzyme A (CoA) : avec son groupe SH réactif.
    • La flavine adénine dinucléotide (FAD+) : capable d'accepter 2 e- sous forme d'ions hydrure pour former du FADH2.

    Mécanismes de régulation

    • Modulation de la quantité d'enzyme
    • Modulation de l'activité catalytique de l'enzyme
    • Accessibilité du substrat dans la cellule

    Cours 2 : Bioénergétique

    • La bioénergétique : étude quantitative des flux d'énergie et qualitatives des processus à l'origine de ces flux énergétiques.
    • La première loi de la thermodynamique : la quantité totale d'énergie dans l'univers reste constante, même si la forme de l'énergie peut changer.
    • La deuxième loi de la thermodynamique : l'entropie totale de l'univers augmente en continu, évolution spontanée vers une augmentation du désordre.
    • L'énergie libre de Gibbs (G) : exprime la quantité d'énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes.

    Cours 3 : Cycle de Krebs

    • Le cycle de Krebs : a lieu dans la mitochondrie, où il joue un rôle central dans le métabolisme intermédiaire, permettant la formation de précurseurs biosynthétiques et anaplérotiques.
    • Les 8 réactions chimiques du cycle de Krebs :
      • Formation de citrate à partir d'oxaloacétate (OAA) et d'acétyl-CoA.
      • Formation d'isocitrate à partir de citrate.
      • Oxydation de l'isocitrate en α-kétoglutarate.
      • Oxydation de l'α-kétoglutarate en succinyl-CoA.
      • Conversion de succinyl-CoA en succinate.
      • Oxydation de succinate en fumarate.
      • Hydratation de fumarate en malate.
      • Oxydation de malate en oxaloacétate.

    Fonctionnement des déshydrogénases

    • L'α-kétoglutarate déshydrogénase : fait partie de la famille des déshydrogénases, avec la pyruvate déshydrogénase (PDC/PDH) et la branched-chain α-ketoacid déshydrogénase.
    • Le mécanisme de fonctionnement :
      1. Liaison du substrat, un α-kétoacide, avec le TPP de E1.
      2. Transfert des e- vers le lipoate sur E2.
      3. Formation d'une liaison thioester à haut potentiel énergétique.
      4. Interventions du coenzyme A et de E3.

    Cycle de Krebs et phosphorylation oxydative

    • Le cycle de Krebs est lié à la phosphorylation oxydative, qui permet la synthèse d'ATP à partir de l'énergie libérée lors de la dégradation des acides gras et des glucides.

    Cours 4 : Phosphorylation oxydative

    • La phosphorylation oxydative : processus par lequel l'énergie libérée lors de la dégradation des acides gras et des glucides est conservée sous forme d'ATP.
    • Les complexes de la chaine respiratoire :
      • Complexe I : NADH déshydrogénase.
      • Complexe II : succinate déshydrogénase.
      • Complexe III : cytochrome c réductase.
      • Complexe IV : cytochrome c oxydase.
    • Le fonctionnement de la phosphorylation oxydative :
      • Transfert d'électrons de NADH et FADH2 vers les complexes de la chaine respiratoire.
      • Transfert vectoriel de protons vers l'espace intermembranaire.
      • Synthèse d'ATP grâce au gradient électrochimique.

    Cours 5 : Glycolyse

    • La glycolyse : voie métabolique qui a lieu dans le cytosol, qui comporte 10 réactions subdivisées en deux phases : la phase préparatoire et la phase génératrice.
    • Les réactions de la glycolyse :
      • Phosphorylation du glucose en glucose 6-P.
      • Conversion du glucose 6-P en fructose 6-P.
      • Phosphorylation du fructose 6-P en fructose 1,6 biP.
      • Clivage du fructose 1,6 biP en dihydroxyacétone phosphate et glycéraldéhyde 3-P.
      • Conversion de la dihydroxyacétone phosphate en glycéraldéhyde 3-P.
      • Oxydation des glycéraldéhydes en 1,3 biP glycérate.
      • Conversion du 1,3 biP glycérate en 3 phosphoglycérate.### Réactions de la Glycolyse
    • 8e réaction: transfert du groupe phosphate du C1 de 1,3 bi phosphoglycérate sur un ADP pour former de l'ATP et du 3 phosphoglycérate via une phosphoglycérate kinase
    • 9e réaction: déshydratation du 2 phosphoglycérate en phosphoénolpyruvate (PEP) par une enolase
    • 10e réaction: transfert de phosphoryle provenant du PEP sur un ADP pour former 2ATP et 2 pyruvates via la pyruvate kinase -> deuxième phosphorylation au niveau du substrat de la glycolyse

    Bilan de la Glycolyse

    • Dans la glycolyse, à partir d'un glucose, on forme 2 pyruvates et 2ATP, on forme également 2 NADH qui vont quitter la mitochondrie par la navette malate/aspartate ce qui mène à la formation de 5 ATP ou ils quittent la mitochondrie par la navette glycérol 3P dans ce cas-là on à la formation de 3 ATP

    Devenir des Pyruvates et NADH produit par la Glycolyse

    • À partir des 2 pyruvates, soit on a un processus d'oxydation complet (glycolyse aérobie -> 30/32 ATP) soit on a une fermentation (glycolyse anaérobie), cela dépend de deux facteurs :
      • La capacité d'oxydation oxydative de la cellule, donc s'il n'y a pas de mitochondrie, on n'a pas de phosphorylation oxydative
      • Le taux d'O2 dans le tissu, sachant que c'est l'accepteur final de la phosphorylation oxydative

    Glycolyse Anaérobie

    • Dans la glycolyse anaérobie, on va avoir une réduction du pyruvate en lactate par la lactate déshydrogénase et du NADH qui cèdent ces é- pour régénérer le NAD+

    Régulation de la Glycolyse

    • La fonction principale de la glycolyse est de synthétiser de l'ATP, donc elle est régulée pour maintenir l'homéostasie des niveaux d'ATP cellulaires
    • Régulation au niveau des enzymes de ses trois réactions irréversibles :
      • 1e réaction : conversion du glucose en glucose 6P par l'hexokinase
      • 3e réaction : phosphorylation du fructose 6P en fructose 1,6 biP par la phosphofructokinase PFK1
      • 10e réaction : transfert de phosphoryle du PEP sur un ADP pour former du pyruvate et de l'ATP par la pyruvate kinase

    Régulation de l'Hexokinase

    • L'hexokinase est présente sous laforme de 4 isoenzymes :
      • Hexokinase I/II dans les muscles : saturée en glucose dans les conditions physiologiques, sensible à l'inhibition allostérique par son produit le glucose 6P
      • Glucokinase (IV) dans le foie : non saturée en glucose dans les conditions physiologiques, non sensible à une inhibition par son produit le glucose 6P, non sensible à une élévation des niveaux énergétique

    Régulation de la PFK1

    • Elle est inhibée par le Mg, ATP, citrate, anions et activée par l'AMP, le fructose 2,6 biP

    Régulation de la Pyruvate Kinase

    • La PK existe sous 3 isoformes :
      • Dans les tissus : inhibition allostérique par ATP, stimulation par 1,6 biP fructose
      • Dans le foie, régulation hormonale : présence de glucagon -> déclenchement d'une cascade de signalisation qui va activer la PKA qui va phosphoryler PK et l'inactiver (en condition de jeûne)

    Métabolisme du Fructose

    • phosphorylation du fructose en fructose 1P via la fructokinase et avec consommation d'ATP
    • clivage du fructose 1P en dihydroxyacétone phosphate et glycéraldéhyde via l'aldolase B
    • conversion du dihydroxyacétone phosphate en glycéraldéhyde 3P par une triose phosphate isomérase -> rejoins la glycolyse
    • phosphorylation du glycéraldéhyde pour former du glycéraldéhyde 3P via une triose kinase et la consommation d'ATP -> rejoins la glycolyse

    Voie des Pentoses Phosphates

    • voie métabolique qui permet le recyclage des pentoses en glucose 6P
    • composante oxydative non réversible et non-oxydative réversible
    • composante oxydative :
      • conversion du glucose 6P en 6 phosphoglucono- δ -lactone par le glucose 6P déshydrogénase
      • conversion du 6-Phosphoglucono- δ -lactone en 6-Phosphogluconate par la lactonase
      • conversion du 6-Phosphogluconate en D-ribulose 5-Posphate par la 6-Phosphogluconate déshydrogénase

    Régulation de la Voie des Pentoses Phosphates

    • La voie des pentoses phosphates est régulée par le niveau énergétique de la cellule sous forme de NADPH
    • Lorsque les niveaux de NADP+ augmentent (besoin d'énergie), cela stimule l'activité de la G6PDH/glucose 6P déshydrogénase, responsable de la 1e réaction de la voie permettant de former le 6 phosphoglucono-lactone
    • Lorsque les niveaux de NADP+ diminuent (plus besoin d'énergie), cela ralentit la voie et le flux de glucose va vers la glycolyse### Régulation de la glycolyse et de la néoglucogénèse
    • La fructose 2,6 biphosphate est un composé formé par la PFK2/FBPase2, une enzyme bifonctionnelle.
    • La fructose 2,6 biphosphate est un inhibiteur allostérique de la PFK1 (phosphofructokinase 1) et un activateur de la FBPase1.
    • En présence de glucagon, la PFK2/FBPase2 est phosphorylée, ce qui active la FBPase1 et inhibe la PFK1.
    • En présence d'insuline, la PFK2/FBPase2 est déphosphorylée, ce qui active la PFK1 et inhibe la FBPase1.

    Régulation du glucose 6 phosphate

    • En présence de glucagon, l'expression de la glucose 6 phosphatase est induite et l'activité de la glucokinase est diminuée.
    • En présence d'insuline, l'expression de la glucose 6 phosphatase est réduite et l'activité de la glucokinase est augmentée.

    Fonctions biologiques des lipides

    • Les lipides représentent environ 30% de l'énergie apportée par l'alimentation.
    • Ils ont des fonctions isolantes thermiques et anti-chocs.
    • Ils sont composants structuraux des membranes cellulaire, des phospholipides, des glycolipides et du cholestérol.
    • Ils ont des rôles dans la signalisation cellulaire et l'énergie immédiate ou stockée.

    Structure et nomenclature des AG

    • Les AG sont des molécules à longue chaîne carbonée, terminées par un groupement carboxyle.
    • Le premier carbone après la fonction carboxyle est le carbone α, suivie du carbone β, etc.

    Origine des AG

    • Les AG exogènes viennent de l'alimentation, idéalement entre 80-100 g/j de TAG.
    • Les AG endogènes sont produits par le foie, ils sont stockés sous forme de TAG dans les adipocytes.

    Mobilisation des TAG dans les tissus adipeux

    • La lipolyse est activée en période post-absorptive, lors d'un effort physique intense, ou en cas de jeûne.
    • La Périlipine non-phosphorylée protège les gouttelettes lipidiques des adipocytes.
    • L'activation de la lipolyse implique la phosphorylation de la périlipine, qui se déplace et expose la surface des gouttelettes lipidiques aux lipases.

    Activation des AG

    • Les AG sont activés sous forme d'acyl CoA, ce qui nécessite deux liaisons à haut potentiel énergétique.

    Entrée des AG dans la mitochondrie

    • Les AG à longue chaîne (> 12C) nécessitent l'intervention d'un transporteur, la carnitine.
    • La carnitine permet le passage des AG dans la mitochondrie, où ils seront oxydés.

    Mécanisme de la β-oxydation

    • La β-oxydation consiste en 4 étapes répétées, chaque tour permet de libérer 2 atomes de carbone sous forme d'acétyl-CoA.
    • Les réactions 2, 3 et 4 sont catalysées par une tri functionnal protein/enzyme (TFP/E).

    Régulation de la β-oxydation

    • La β-oxydation est régulée par les besoins énergétiques de la cellule, le rapport ATP/ADP et NADH/NAD+.
    • La β-hydroxy acyl CoA déshydrogénase est inhibée par un rapport NADH/NAD+ élevé.
    • La thiolase est inhibée par une concentration en acétyl CoA élevée.

    Mécanisme d'oxydation des AG à chaîne moyenne

    • Les AG à chaîne moyenne sont plus solubles que les AG à chaîne longue et n'ont pas besoin du système carnitine.
    • Le mécanisme d'oxydation est similaire à la β-oxydation, mais avec des enzymes solubles.

    Mécanisme d'oxydation des AG insaturés

    • Les AG insaturés nécessitent deux enzymes supplémentaires : la ∆3, ∆2-enoyl CoA isomérase et la dienoyl CoA réductase.
    • Le mécanisme d'oxydation des AG insaturés nécessite la conversion de la double liaison cis en double liaison trans.

    Voies alternatives à la β-oxydation mitochondriale

    • La β-oxydation peut également avoir lieu dans les peroxysomes, où sont oxydés les AG à chaîne très longue (>20C).
    • La ω-oxydation permet d'oxyder les AG à chaîne très longue en composés plus solubles.

    Mécanisme d'oxydation des VLCFA dans les peroxysomes

    • Les VLCFA sont activés sous forme d'acyl CoA, puis transportés dans les peroxysomes.
    • L'oxydation des VLCFA se fait en 4 étapes, avec des enzymes spécifiques.

    Dysfonctionnements possibles de l'oxydation des AG dans les peroxysomes

    • Syndrome de Zellweger : maladie autosomale récessive affectant les gènes codant pour les peroxysomes.
    • Adréno-leuco-dystrophie : mutation liée à X récessive entraînant une déficience en transporteur de VLCFA dans le peroxysome.
    • Maladie de Refsum : déficience en phytanoyl CoA hydroxylase entraînant une incapacité à métaboliser les AG branchés.

    Corps cétoniques

    • Les corps cétoniques sont produits dans la matrice mitochondriale des cellules du foie.
    • Ils sont produits en condition de jeune prolongé ou chez les personnes atteintes de diabète de type 1.

    Mécanisme de biosynthèse des corps cétoniques

    • 1ère étape : condensation de 2 acétyl CoA en acétoacétyl CoA par la thiolase.
    • 2e étape : formation de l'HMG CoA par la HMG CoA synthase.
    • 3e étape : formation de l'acétoacétate par la HMG CoA lyase.
    • 4e étape : formation de l'acétone et du D-β-hydroxybutyrate.

    Mécanisme d'oxydation des corps cétoniques

    • Les corps cétoniques sont oxydés dans la matrice mitochondriale, où ils sont dégradés en acétyle CoA.
    • Les corps cétoniques peuvent également être oxydés extra-hépatiquement.

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    Description

    Cours de Biochimie Métabolique du Bloc 2 de l'année académique 2022-2023, couvrant les partiesprises par les Drs. Garcia, BIME, DENT, MEDI et VETE.

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