MÉTABOLISME GLUCIDIQUE

• Le métabolisme est l'ensemble des réactions qui soutiennent la vie d'une cellule et d'un organisme.
• Le métabolisme regroupe l'utilisation d'énergie pour les fonctions biologiques, incluant synthèse et consommation.
• La source d'énergie est la lumière pour les phototrophes et l'oxydation de biomolécules pour les chimiotrophes.
• L'ATP contient l'énergie chimique, et les voies métaboliques produisent et consomment l'ATP.

Catabolisme

• Dégrade les métabolites complexes et produit de l'ATP.
• Implique l'oxydation de molécules comme le glucose, les acides gras et les acides aminés.
• La réduction du NAD en NADH.

Anabolisme

• Synthétise les molécules complexes en consommant de l'ATP (qui devient ADP + phosphate).

• Implique la réduction des métabolites simples.

• L’oxydation du NADH en NAD.

• Les réactions d'oxydo-réduction sont dominantes dans le métabolisme.

• La glycolyse est une voie centrale du métabolisme des glucides, produisant de l'ATP.

• L'association de la glycolyse avec le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative augmente la production d'ATP.

• Tous les métabolismes convergent vers le cycle de l'acide citrique afin de produire du NADH et du FADH2.

• Ces cofacteurs alimentent la phosphorylation oxydative pour la synthèse d'ATP.

Introduction aux Glucides

• Les glucides sont la principale source d'énergie, et sont métabolisés rapidement.
• Dans l'alimentation, les glucides sont présents sous forme de polysaccharides et d'oligosaccharides.
• Le glucose, le galactose, le mannose et le fructose intègrent les voies métaboliques pour la production d'énergie.
• Les monosaccharides modifiés ingérés dans l'alimentation ne sont pas métabolisés et sont éliminés sous forme de fibres.
• Le glucose est la molécule centrale, servant de source d'énergie rapide via la glycolyse.
• Il existe trois voies principales d'utilisation du glucose qui seront détaillées dans le cours: la formation de pyruvate, la formation de glycogène et la voie des pentoses.

Glycolyse et ses Voies

• Le glucose peut former du pyruvate ou être re synthétisé à partir du pyruvate (gluconéogenèse).
• Le glucose peut être stocké sous forme de glycogène (glycogène synthèse), et se retransformer en glucose par la glycogénolyse.
• La voie des pentoses oxyde le glucose pour générer du NADPH, un transporteur d'électrons pour la synthèse de biomolécules.

Glycolyse

• Toutes les cellules sont capables de la glycolyse.
• La glycolyse est une voie métabolique qui produit de l'ATP et du NADH sans oxygène, même dans les cellules sans mitochondries.
• Au cours de la glycolyse, le glucose (6C) est transformé en deux molécules de pyruvate (3C).
• Le glucose peut être remplacé par d'autres monosaccharides, comme le mannose ou le galactose.
• Le fructose peut également entrer dans la glycolyse après isomérisation.
• L'ATP est une molécule à haute énergie.
• Elle est synthétisée en phosphorylant l'ADP, un processus alimenté par l'énergie dérivée de la consommation de glucose lors de la glycolyse.

Étapes de Syntèse Glycolyse

• La première étape est la phosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate (G6P), retenant ainsi le glucose dans la cellule.
• La glycolyse vise à créer un composé capable de transférer un phosphate sur l'ADP.
• La glycolyse vise à synthétiser un intermédiaire possédant plus d'énergie que l'ATP afin de transférer le phosphate.
• Chaque réaction métabolique a une perte énergétique.
• L'hydrolyse d'un composé phosphorylé permet la synthèse d'ATP.

ATP et NAD

• L'ATP comporte une base azotée (adénine avec ribose), trois groupements phosphates et deux liaisons anhydride haute énergie.
• L'hydrolyse de ces liaisons libère -30 kJ/mol.
• La glycolyse permet de générer des molécules capable de transférer un phosphate à l'ADP.
• Le NAD est une Nicotinamide Adénine Dinucléotide (dérivée de la vitamine B3) composée d'un ADP lié à un ribose et une nicotinamide.
• La nicotinamide est un noyau aromatique avec un azote chargé positivement et un groupement amide.

NAD Formes Oxydées et Réduites

• Le NAD est la forme oxydée et le NADH est la forme réduite où le NAD a capté deux électrons et un proton.
• Le NADH est un transporteur d'électrons qui peut intégrer la chaîne respiratoire dans les mitochondries.
• La glycolyse comporte une unique réaction d'oxydo-réduction lors du passage du glycéraldéhyde phosphate (GAP) au 1,3 bi-phosphoglycérate (1,3BPG).
• Le rendement de la glycolyse est de l'ATP et du NADH.
• Si la cellule est en anaérobiose (sans mitochondries), le NADH doit être régénéré en NAD pour que la glycolyse se poursuive.
• La lactate déshydrogénase catalyse la régénération du NAD en transformant le pyruvate en lactate.
• Le lactate peut être transféré au foie pour la resynthèse du glucose par gluconéogenèse.
• Cette réaction qui ne demande pas d'oxygène est, la fermentation lactique, catalysée par la lactate déshydrogénase.

Les Réactions de la Glycolyse

• La glycolyse consomme initialement de l'ATP comme investissement pour faciliter la production ultérieure d'ATP.
• Deux molécules d'ATP sont consommées lors de la première étape.
• La glycolyse produit ensuite 4 molécules d'ATP et 2 molécules de NADH.
• Le bilan total est donc de 2 molécules d'ATP et 2 NADH.
• La glycolyse transforme une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules à 3 carbones.

La consommation d'énergie de la glycolyse

• La première étape de la glycolyse est catalysée par l'hexokinase (HK), une enzyme transférase(classe 2).
• L'hexokinase (HK) n'est pas spécifique au glucose, agissant aussi sur le galactose et le mannose.
• La HK consomme une molécule d'ATP pour phosphoryler le glucose, le retenant dans la cellule.
• Le glucose peut sortir de la cellule via un transporteur s'il n'est pas phosphorylé.
• La deuxième étape est catalysée par la phosphoglucose isomérase (enzyme classe 5 = isomérase), qui transforme le glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate.
• Le fructose est un isomère du glucose.
• Cette étape n'implique aucun échange énergétique.
• Le fructose-6-phosphate est phosphorylé en position 1 pour former le fructose-1,6-biphosphate, nécessitant de l'ATP.
• La réaction est catalysée par la phosphofructokinase (PFK-1).
• L'hexokinase et la phosphofructokinase sont deux enzymes importantes, ce sont les points de contrôle de la glycolyse.
• Aprés ces réactions, la phase d'investissement avec la consommation de 2 ATP est terminée.

Les réactions de la glycolyse: Production d'énergie

• Après la phase de production d'énergie.
• Le fructose-1,6-biphosphate est catalysé par l'aldolase, ouvrant et séparant la molécule en glycéraldéhyde-3-phosphate et dihydroxyacétone-phosphate.
• Le glycéraldéhyde-3-phosphate et le dihydroxyacétone-phosphate sont isomères de fonctions.

Isomérisation et catalysation

• La phosphotriose isomérase convertit les deux molécules, mais surtout le dihydroxyacétone-phosphate en glycéraldéhyde-3-phosphate, pour permettre la suite de la glycolyse.
• Par une réaction d'oxydo-réduction, le glycéraldéhyde est oxydé en acide, produisant l'énergie pour la liaison avec un phosphate.
• Avec l'oxydation du glycéraldéhyde réduit le NAD en NADH.
• Le phosphate de cette étape est libre et le glycéraldéhyde devient la molécule 1,3-biphosphoglycérate d'haute énergie.
• Étant une molécule de haute énergie, le phosphoglycérate peut transférer un phosphate à l'ADP, formant notre première molécule d'ATP.
• La réaction catalysée par la phosphoglycérate kinase produit le 3-phosphoglycérate qui n'est plus une molécule à haute énergie(puisque son énergie a permis de former un ATP).
• L'isomérisation du 3-phosphoglycérate en di-phosphoglycérate via la phosphoglycérate mutase ne consomme pas d'énergie.

Énolase et la production d’énergie

• Le 2-phosphoglycérate devient phosphoénolpyruvate sous l'action de l'énolase.
• Elle ne consomme pas d'énergie mais retire de l'eau.
• La réaction de l'énolase créé un des composés à plus haute énergie dans la cellule.
• Le phosphoénolpyruvate est en mésure de phosphoryler l'ADP.
• Et grace à la pyruvate kinase (PK) une molécule d'ATP est détâchée.
• La pyruvate kinase est un point de contrôle de la glycolyse.
• Les étapes sont répétés à partir de l'étape 4 ce qui donne 2 produits de glycéraldéhyde-3-phosphate et dihydroxyacétone-phosphate.
• Le glycolyse dans son ensemble consomme un glucose, pour créer avec la production de 4 molécules d'ATP, 2 molécules de NADH et 2 pyruvates.
• Le rendement n'est pas énorme mais la voie est rapide et elle n'est pas dependante d'oxygène .

Glycolyse, bilan

• Glucose + 2NAD+ + 2P; + 2ADP → 2 pyruvates + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

La régulation de la glycolyse

• Les voies métaboliques sont des séries de réactions partant d'un substrat pour aboutir à un produit final, et sont régulées.
• La régulation des voies métaboliques se produit via la transcription ou via le substrat de l'enzyme ou não.
• Les enzymes régulées sont principalement des enzymes opérant dans des réactions à haute énergie.
• Dans la glycolyse, les points de contrôle important sont: l'hexokinase, le phosphofructokinase et la pyruvate kinase.
• L'hexokinase est inhibée allostériquement par son produit, le glucose-6-phosphate (G6P).
• Cette liaison cause un changement conformationnel qui rend l'HK inactive.
• La PFK est régulée par plusieurs molécules allostériques : l'ATP, le citrate et le phosphoénolpyruvate (PEP) qui inhibent la PFK.

Activation et Présence d'ATP

• La présence d'ATP indique que le besoin énergétique cellulaire est comblé, inhibant la fabrication d'énergie.
• Un niveau élevé de citrate indique que le cycle de Krebs, le point central du métabolisme, est en ralentissement.
• Le citrate s'accumule dans le cytoplasme cela veut dire que le cycle de Krebs est au ralentit.
• Le PEP, inhibe la PKF car il représente l'un des derniers produits de la glycolyse, et que son accumulation indique que la glycolyse a besoin de ralentir.
• La PFK est activée par l'ADP et l'AMP,des marqueurs de la consommation d'énergie.
• L'AMPc (cyclique) active également la PFK via une régulation hormonale.
• La PFK est activée aussi par le Fructose-2,6-biphosphate.

Les Inhibiteurs et Activateurs et les Enzymes

• Si on a les inhibiteurs ATP, Citrate et PEP il va inhiber la PFK.
• Si on a les activivateurs ADP,AMP.CAMP F2,6BP,F6P, NH4+, Pi a va activer la PFK.
• La PK (pyruvate kinase) est inhibé par l'ATP.
• La première enzyme et que engage le glucose dans la glycolyse c’est la hexokinase (HK).
• Cet enzyme n'est pas spécifique du glucose mais son affinité avec le glucose est élevée.
• Elle est présente dans toutes les cellules de notre organisme.
• La Glucokinase (GK) Est une enzyme hépatique qui est spécifique du glucose amis qui a Basse affinité pour le glucose.
• La Basse affinité signifie qu'il est besion beucoup de glucose pour l'activer!
• La GK phosphoryle le glucose pour évite sa sortie dans le sang.
• Et permet le controle de la glycémie.

Régénération et Comparaison

• Au court de la glycolyse il y aune production d'ATP mais il y a aussi en même temps la consomation de NAD.
• La consomation, pour pouvoir oxyder la glycéraldéhyde phosphate en diphosphoglycérate par l'enzyme glycéraldéhyde phosphate deshydrogénase.
• Le NADH peux être réoxédé , il y a 2 façon , la , l'oxydation mitochondriale et la fermentation.
• La fermentation et un porcessus en anaerobiose .
• La fermentation homolactique( cellule animale et alcoolique (bactérie).
• Le bilan énergétiqie restera assez faible.
• L'oxydation mitochondriale, la ou la molecule s'oxyde et deviens NADH.
• Elle permettent a la production de la grande quantité d'ATP , 32 molécules.

La comparaison du Cycle de Krebs

• Le cycle de krebs permet la production de la quantité superieur de l'ATP parce que le cycle va produire d avantage des molécules de NADH.
• Pour produire l'ATP , le rendement et 30-32.

Néoglucénèse

• Néoglucénèse ou gluconéogenèse : Production de glucose en partant du pyruvate.
• C’est une réaction métabolique l’inverse de la glycolyse, qui dans le foie essentiellement, et la rein.
• La réaction est le synthèse du glucose à partir de précuseurs non-chocolates.
• La néoglucénèse Utilise majorité des enzymes de la glycolyse en sens inverse( 3 étapes).
• P pour générer il faut consommer des molécules à haute énergie (= 2 molécules d’ATP).
• La néoglucénèse du pyruvate , pour donne il faut un intermédiaire qui est extrêmement important en biochimique qui est l’oxaloacétate (1 ATP et 1 GTP.

La Pyruvate et son contournement

• Quand on a du pyruvate dans la cellules et il peux se dirige vers le Cycle de Kerbs.
• Par ce que pour générer des acides gras / ou corps cétonique
• La transformation pour former de l'oxaloacétate, une réaction très importante qui et le Pyruvate.
• Carboxylé pour former de l’oxaloacétate : première réaction demande de l'énergie.
• et il est carboxylé par le pyruvate.

Réaction médiée et Carboxylation

• Réaction médiée par le pyruvate carboxylase ( Carboxylé ) et C’est une réaction qui se passe dans la mitochondrie.
• Le pyruvate carboxylase est une enzyme qui utilise les bicarbonate des carbone.
• C’est une réaction qui se passe la mitochondrie.
• Réaction médiée par la PEP carboxykinase ; décarboxylé et consomme aussi du GTP( guanosine Triphosphate) .
• Et il a 2 réaction qui eu lieu dans mitochondrie et l'autre a eu lieu dans le cytoplasme.

Les Réactions de la néoglucogenèse et Lactate

• Les phosphotases et la glycolyse, c’ez que la glycolyse ne peux pas avoir au même ton que la néoglucogenèse. Et pour évité les deux en même temps l’un il inhibée .
• Le Lactate et il relation d'oxydo réduction ( lactate déshydrogénase (LDH) et l’inverse de la réaction.
• En plus génération NADH et 2 L'enzyme pyruvate carboxylase C’est la réaction mitochondriale, mais le reste de e la néoglucogenèse se passe dans le cytosol.
• Les lactate en besoin que l'on transfer avec du aspartate.

Alaaine et Les Aas

• Alanine et une fonction qui ressemble ou pyruvates le différenciant est la groupe amine.
• alanine et son a un structure similaire à la pyruvate, ce qui différencient est un Groupe amine.

Le glycerol

• et 3 carbons, et structure reductio
• Elle et glycosidique et la plus long.

La Gylcogénèse et son Métabolisme

• Le glycolyse à lieu en même temps et pas facile.
• le cycle futile ( ou ni consommation.
• cycle futile ; le G6p
• Elle peux prendre cycle de Krebs.

Les voies de Syntheses

• La voie opposée est la glycogénèse.
• Synthèse a partie du glucose
• Et il faut l’énergie dans les liaisons
• À partir du glucose 1 on va formée le UDP
• Et étape une et libre PP1 .

Les Enzymes a la Glycogénèses

• L e glucose est catalyse pas enzymes qui se nomme glycogène synthase Les.
• Les autres étapes font l'Utilisation de Glycogénine ou ramification en 2. La phosphorylation fait L’équilibre dans le cycle de glycogène synthétases ou phosphorylase.

Les Hormones et les Contrôles de Phosphorylase

• L’insuline.
• Le G6P Et le contrôler et à l’inverse.
• La contrôle, pour les contrôles hormonaux

Phosphatation et Gène

• Quant le glycogène Synthèse est phosphorylase et actif .
• Activation de phosphorylation et pour que L'insuline 6 P.
• Et pour son passage de kinase GS et GSK3. La régularisation et opposée glycogène, adrénaline et AMP
• Cest l’équilibre des synthèses

Le Glucose et L'Insuline

• Adrénaline va augmenter la quantité AMP cyclique
• L'AMP cyclique , il vas synthétiser la glycogène
• Inisuline la effet opposes il va diminuer la quantitee des AMP et inhiber tous, a synthse.
• Tous ce synthesis va le le foie et le muscles ( le cycle différents)
• Syt nhèse des rôle de Les glycogène.

Les Réactions du foie et les muscles

• Elles dépend du cycle ou dans le muscles
• Le règle de la Glycemie
• dans les muscle plus contrôle est plus en rapport avec Calcium 2 et la phosphorylation
• dans le muscle avec plus AMP

Les réactions et les glucoses

• Le glucose es besoin dans le foie .
• Le muscle il consommé glucoses
• avec le cycle Cori le les muscles sont consommateurs et le hepatocytes productrices.

La Synthèse Phosphates

• Dans cette étape on voit la gyclolyse et devenir des des des riboses et de l'ADN et du les protéines, une le G6P est important .