Cours de Métabolisme

La glycolyse est une voie métabolique essentielle qui décompose le glucose en pyruvate, générant de l'ATP et du NADH. Elle se déroule en deux phases principales : la phase préparatoire et la phase productrice d'énergie.

La phase préparatoire de la glycolyse implique l'utilisation d'ATP pour phosphoryler le glucose et le convertir en fructose-1,6-bisphosphate. Cette phase consomme de l'énergie.

La phase productrice d'énergie de la glycolyse implique la production de pyruvate, de NADH et de 2 ATP. Cette phase libère de l'énergie.

La phosphorylation est un processus qui ajoute un groupe phosphate à une molécule. Dans la glycolyse, la phosphorylation permet de piéger les intermédiaires dans la cellule, de stocker l'énergie et d'augmenter la spécificité des enzymes.

L'hexokinase est une enzyme qui catalyse la première étape de la glycolyse, la phosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate.

L'hexokinase est une enzyme allostérique, ce qui signifie que son activité est modifiée par la liaison d'autres molécules. Elle est activée par le glucose et inhibée par un excès de glucose-6-phosphate.

Tous les intermédiaires entre le glucose et le pyruvate dans la glycolyse sont phosphorylés. Cela permet de les piéger dans la cellule, de stocker l'énergie et d'augmenter la spécificité des enzymes.

La glycolyse est une voie métabolique clé dans de nombreux organismes, y compris les humains. Elle fournit de l'énergie aux cellules et sert de point de départ pour d'autres voies métaboliques telles que le cycle de Krebs.

Le glucose est la principale source d'énergie pour le cerveau, nécessitant 120 grammes par jour chez l'adulte. Le corps entier a besoin de 160 grammes. Le corps stocke 190 grammes de glucose sous forme de glycogène, avec 20 grammes supplémentaires disponibles dans les fluides corporels. Après un jour de jeûne, le corps doit obtenir du glucose d'autres sources, ce qui est le but de la gluconéogenèse.

Le lactate, produit par le métabolisme anaérobie des sucres dans les muscles, les globules rouges et les tumeurs, est un précurseur majeur du glucose dans la gluconéogenèse.

Les acides aminés, produits de la dégradation des protéines, sont également des précurseurs majeurs du glucose dans la gluconéogenèse.

Le glycérol, produit de la dégradation des triglycérides, est également un précurseur majeur du glucose dans la gluconéogenèse.

La gluconéogenèse est la synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques, c'est-à-dire du lactate, des acides aminés et du glycérol.

La gluconéogenèse se déroule principalement dans le foie (90%) et le cortex rénal (10%).

La gluconéogenèse utilise 7 des 10 étapes de la glycolyse, mais inverse les 3 étapes irréversibles : glucose vers G6P, F6P vers F1,6P2 et PEP vers pyruvate.

Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie et est carboxylé en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase. Cette réaction est la première étape de la gluconéogenèse pour convertir le pyruvate en PEP.

La gluconéogenèse est un processus métabolique qui synthétise le glucose à partir de précurseurs non glucidiques, comme le pyruvate, le lactate ou le glycérol.

La glycolyse est un processus métabolique qui dégrade le glucose en pyruvate, produisant de l'énergie sous forme d'ATP.

Un cycle futile est un couple de réactions métaboliques opposées qui consomment de l'énergie sans produire de travail utile.

La glycolyse et la gluconéogenèse sont des voies opposées, mais elles peuvent être activement contrôlées afin d'empêcher une dissipation inutile de l'énergie cellulaire.

La présence d'enzymes clés de la gluconéogenèse dans le muscle, même si la glycolyse est nécessaire à la contraction musculaire, suggère que la fonction musculaire priorise la glycolyse, tandis que le foie utilise plus activement la gluconéogenèse.

La G6Pase (glucose-6-phosphatase) est une enzyme clé de la gluconéogenèse présente dans le foie, mais pas dans le muscle. Elle permet de libérer le glucose dans le sang.

L'activité des enzymes de la gluconéogenèse est régulée par des mécanismes complexes, incluant des modifications allostériques, la phosphorylation et la déphosphorylation, ainsi que des variations dans les taux d'intermédiaires métaboliques.

Le foie utilise la gluconéogenèse pour maintenir la concentration de glucose dans le sang, tandis que le muscle utilise la glycolyse pour fournir de l'énergie et produire du lactate.

La production d'ATP est 15 fois supérieure à celle des fermentations lactique ou éthanolique.

Le pyruvate est décarboxylé, oxydé et transformé en acétyl-CoA par un complexe enzymatique.

Le cycle de Krebs est une voie métabolique cyclique qui permet l'oxydation complète des sucres, des lipides et des protéines en CO2.

Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale.

Le cycle de Krebs génère des électrons qui alimentent la chaîne respiratoire, permettant la production d'ATP.

Le cycle de Krebs est couplé à la respiration sur O2.

Le cycle de Krebs produit du CO2, une molécule importante pour d'autres processus cellulaires.

La plupart des enzymes du cycle de Krebs sont situées dans la matrice mitochondriale.

La voie du glyoxylate est une voie métabolique qui permet à certains organismes (bactéries, levures, plantes) de synthétiser du glucose à partir d'AcCoA, en contournant le cycle de Krebs.

L'isocitrate lyase et la malate synthase sont les deux enzymes clés de la voie du glyoxylate. Elles permettent d'éviter les deux décarboxylations du cycle de Krebs.

La voie du glyoxylate permet de convertir 2 AcCoA (4C) en oxaloacétate (OAA) (4C), au lieu de produire 2 CO2 (2C) par le cycle de Krebs.

De nombreux micro-organismes et plantes utilisent la voie du glyoxylate pour synthétiser du glucose ou d'autres sucres à partir d'acides gras.

Les mammifères n'ont pas la voie du glyoxylate, ils ne peuvent donc pas synthétiser de glucose à partir d'acides gras.

La voie du glyoxylate permet de produire de l'oxaloacétate (OAA), une molécule clé dans la gluconéogenèse, la voie de synthèse du glucose.

Les kinases sont des enzymes qui catalysent l'ajout d'un groupe phosphate à une molécule, en utilisant l'ATP comme source de phosphate. Ce processus, appelé phosphorylation, est crucial pour la régulation de nombreuses voies métaboliques.

Les phosphatases sont des enzymes qui catalysent la suppression d'un groupe phosphate d'une molécule. Ce processus, appelé déphosphorylation, inverse l'action des kinases et permet de réguler les voies métaboliques.

Le fructose-2,6-bisphosphate (F2,6P2) est un effecteur allostérique qui régule la glycolyse et la néoglucogenèse. Il active la phosphofructokinase 1 (PFK1), l'enzyme clé de la glycolyse, et inhibe la fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase), l'enzyme clé de la néoglucogenèse.

Le cycle de Krebs est une voie métabolique centrale qui se déroule dans la matrice mitochondriale. Il est responsable de l'oxydation complète de l'acétyl-CoA en CO2 et en énergie sous forme de NADH et de FADH2.

L'ATP est une molécule qui stocke l'énergie chimique dans les cellules. C'est une monnaie énergétique qui alimente de nombreuses réactions métaboliques.