Chapitre 1 à 3 Questions de Biochimie PDF

- COURS 1 : - Qu'est-ce que le catabolisme ? Des transformations chimiques de composé carboné permettent de libérer l'énergie potentielle qu’ils contiennent afin qu’elle soit utilisable par la cellule pour du travail. Cette énergie est véhiculée par des transporteurs comme le NADH, FAD...

- COURS 1 : - Qu'est-ce que le catabolisme ? Des transformations chimiques de composé carboné permettent de libérer l'énergie potentielle qu’ils contiennent afin qu’elle soit utilisable par la cellule pour du travail. Cette énergie est véhiculée par des transporteurs comme le NADH, FADH2, NADPH, est stocker par l’ATP et est perdu sous forme de chaleur. - Qu’est-ce-que l’anabolisme ? Transformations chimiques permettant de produire des macromolécules à partir de petite molécules plus simple grâce à l’énergie stocké et disponible de la cellule. Cette énergie est utilisée par utilisation d’ATP (transfert du phosphoryle) et est véhiculer par des transporteurs comme le NADH, FADH2, NADPH. - À quoi correspond 1 kcal ? Correspond à la quantité d’énergie requise pour élever de 1°C la température d’1l d’eau. - De quoi dépend l’oxydation ? La capacité d’une molécule à être oxydée dépend de son état de réduction initiale, déterminer par la structure et nature des groupement fonctionnels. L'oxydation = perte d’e- résultant en la perte de H ou gain de O. Réduction = gain d’e- résultant en le gain de H ou perte de O. - Définissez le métabolite et métabolome ? Un métabolite est une petite molécule (100-500 Da) en permanence produite et consommer dans le métabolisme de la cellule. Le métabolome est l’ensemble des métabolites de la cellule. - Qu'elle est la molécule de monnaie énergétique ? L'adénosine triphosphate (ATP), car cette molécule possède des liaison phosphoanhydride P-O-P qui sont à haut potentiel énergétique car instable. Lors de l’hydrolyse d’ATP c’est le groupement phosphoryle 𝛾 qui est transféré sur l’intermédiaire métabolique.  - Qu'est-ce que qu’un intermédiaire activé ? Le nicotinamide adénine dinucléotide NAD+, capable d’accepter 2 e- sous forme d’ions hydrure pour former du NADH, H+ (oxydation d’alcool et d’aldéhyde). Le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate NADP+, capable d’accepter 2e- sous forme d’ions hydrure pour former du NADPH, H+ (voie des pentose phosphates, biosynthèse des AG). La flavine adénine dinucléotide FAD+, capable d’accepter 2e- sous la forme d’ions hydrure pour former du FADH2 (formation de liaisons double). - Qu'elles sont les différents mécanismes de régulation des voies métaboliques ? Le but de la régulation est d’assurer un contrôle du métabolisme rigoureux et flexible suivant les conditions cellulaires. Ce contrôle se fait à différents niveaux : - Modulation de la quantité d’enzyme -> taux de synthèse/dégradation. - Modulation de l’activité catalytique de l’enzyme -> contrôle allostérique, phosphorylation, contrôle hormonale. - Accessibilité du substrat dans la cellule -> transfert entre cytosol et organite, compartimentalisation des voies cataboliques/anaboliques, état énergétique cellulaire. - COURS 2 : bioénergétique. - Qu'est-ce-que la bioénergétique ? C'est l’étude quantitative des flux d’énergie, et l’étude qualitative des processus à l’origine de ces flux énergétique. Ce sont les lois de la thermodynamique qui décrivent les flux énergétiques. - Citez 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. - Citez la deuxième loi de la thermodynamique ? L'entropie totale de l’univers augmente en continu, évolution spontanée vers une augmentation du désordre. - Qu'est-ce-que l’énergie libre de Gibbs ? G (joules/moles ou calories/moles) exprime la quantité d’énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constante. Pour qu’un travail puisse se dérouler spontanément il faut que l’énergie potentiel de départ soit supérieure à celle d’arrivé. ΔG = G finale - G initiale -> si ΔG0 alors le processus est non spontané (endergonique). - Formule de l’énergie de Gibbs ? - Qu'est-ce-que l’énergie standard de Gibbs transformer ? C'est sous les conditions physiologiques donc à un pH de 7. - Qu'indique la valeur de ΔG° ? Si la réaction libère ou requiert de l’énergie, la quantité d’énergie impliquée et la proportion de substrats et produits à l’équilibre. - Expliquez la réaction de phosphorylation au niveau du substrat ? Réactions impliquant l’hydrolyse de composé instable avec un ΔG° c’est le réservoir énergétique pour la synthèse d’ATP. - L'acétyl CoA -> par sa liaison thioester très réactive. - Le coenzyme A -> avec son grpmnt SH. - Qu'est-ce que le potentiel redox, donner sa formule ? E° indique la tendance d’un composé à capter des e-, au plus il est grand au plus il capte les e-. - Cours 3 : cycle de Krebs - Où a lieu le cycle de Krebs ? Chez le procaryote il a lieu dans le cytosol et chez les eucaryotes il a lieu dans la mitochondrie, au niveau de la matrice on va retrouver tous les enzymes nécessaires au cycle sauf la succinate déshydrogénase associer à la membrane interne. - Pourquoi également appeler le cycle des acides tricarboxylique ? On y retrouve le citrate et l’isocitrate qui sont des TCA. - Rôles du cycle de Krebs ? Tout d’abord l’oxydation des composés à deux carbones comme l’acétyle CoA ce qui forme 2CO2 et de l’énergie qui est transmise à la chaine respiratoire pour former les 2/3 d’ATP généré par catabolisme. Ensuite, il a un rôle central dans le métabolisme intermédiaire en permettant la formation de précurseurs biosynthétiques et anaplérotiques. Il a donc une rôle amphibolique -> à la fois catabolique et anabolique. - Décrivez le cycle en gros ? Ce cycle est composé de 8 réactions chimiques et il requiert des minéraux et coenzyme comme le NAD+ (provenant de la Vit B3), TPP (provenant de la Vit B1), le coenzyme A (provenant de la Vit B5), le FAD (provenant de la vit B2) et la lipoate. Lors de ce cycle, les 8e- de l’acétyle CoA vont être transféré à 3NAD+ et 1FAD pour former 3NADH et 1FADH2, qui les transmettent ensuite à la chaine respiratoire pour former de l’ATP. Ce cycle permet également la formation d’1 GTP. - Quel est la première réaction du cycle de Krebs ? C'est la formation de citrate (6C) à partir d’OAA (4C) et d’acétyl-CoA (2C) via le citrate synthase. C'est une réaction de condensation spontané (amorce le cycle) -> l’OAA se lie à l’enzyme ce qui entraine un changement de conformation de l’enzyme permettant la création d’un site de liaison à l’acétyle CoA. (!!! Ne pas confondre avec une synthétase qui nécessite des NTP). - Quel est la 2e réaction du cycle de Krebs ? C'est la formation d’isocitrate à partir du citrate via l’aconitase. C'est une réaction d’isomérisation (non spontané/réversible) -> déplace le groupement OH du carbone β au carbone α via le passage d’un intermédiaire le cis-aconitate. - Quel est la 3e réaction du cycle de Krebs ? C'est l’oxydation de l’isocitrate en α-ketoglutarate via l’isocitrate déshydrogénase. C'est une décarboxylation oxydative irréversible -> NAD+ reçoit 2e- sous forme d’ion hydrure, la fonction acide carboxylique du carbone β est éliminé sous forme de CO2 et la fonction alcool du carbone α devient une fonction cétone. - Quel est la 4e réaction du cycle de Krebs ? C'est l’oxydation de l’α-ketoglutarate en succinyl CoA via le complexe α-ketoglutarate déshydrogénase. C'est une réaction de décarboxylation oxydative irréversible -> fonction carboxylique est libérée sous forme de CO2 puis fixation S-CoA et formation de NADH. Énergie d’oxydation est conservé par la liaison thioester former avec le S-CoA. - Quel est la 5e réaction du cycle de Krebs ? C'est la conversion du succinyl CoA en succinate via la succinyl CoA synthétase. L’énergie d’hydrolyse de la liaison thioester est conservée dans la formation de la liaison phosphoryle (à haut potentiel énergétique) de GTP. C'est l’unique réaction de phosphorylation au niveau du substrat du cycle de Krebs. - Quel est la 6e réaction du cycle de Krebs (1e étape) ? C'est l’oxydation du succinate en fumarate via la succinate déshydrogénase et faisant intervenir le FAD -> formation d’une double liaison et de FADH2. - Quel est la 7e réaction du cycle de Krebs (2e étape) ? C'est l’hydratation du fumarate en malate par la fumarase, une enzyme stéréospécifique donc seul le malate et fumarate sert de substrat.  - Quel est la 8 e réaction du cycle de Krebs (3e étape) ? C'est l’oxydation du malate en oxaloacétate par la malate déshydrogénase -> la fonction hydroxyle est convertie en fonction cétone + formation de NADH et H+. C'est une réaction défavorable mais la concentration en OAA est très faible et la réaction qui suit est la première réaction du cycle qui est très favorable donc le cycle est tiré vers l’avant. - Expliquez la structure et le fonctionnement de l’α-ketoglutarate, donnez d’autres enzymes fonctionnant de la même façon ? L'α-ketoglutarate (α-ketoglutarate –> succinyl CoA) fait partit de la famille des déshydrogénases ou l’on retrouve la pyruvate déshydrogénase (PDC/PDH) et la branched-chain α-ketoacid déshydrogénase. Ces enzymes ont la même structure avec trois domaines enzymatiques : - E1 -> portant un grpmnt prosthétique, la thiamine pyrophosphate (TPP), c’est cette partie qui porte la spécificité au substrat. - E2 -> a activité transacétylase, lié à la lipoate portant un grpmnt thiol oxydé et réactif. - E3 -> à activité déshydrogénase lié à FAD. Mécanisme : 1. Le substrat, un α-kétoacide (cétone au Cα et fct carboxylique associé) se lie au TPP de E1 via une liaison entre son carbone partiellement positif et le carbanion de TPP. 2. Le lipoate sur E2 possède une liaison S-S, il va prendre en charge les e- sous forme d’H donc un S devient SH et il prend également en charge le reste du substrat sous forme d’un 3. groupement acétyle via l’autre atome S, entrainant la formation d’un liaison thioester à haut potentiel énergétique. 4. Intervention du coenzyme A qui libère la molécule sous forme de succinyl CoA en réduisant la liaison thioester. Réoxydation du lipoate qui présente deux groupements réduit SH pour revenir à deux S, cette réaction fait intervenir E3 qui prend en charge ces deux atomes d’H pour former du FADH2 (réduit) qui cèdera ces e- au NAD+ (cosubstrat) -> formation de NADH et d’un H+. - Représentez tout le cycle de Krebs ? - Quel est le bilan du cycle de Krebs ? Le bilan énergétique global du cycle est favorable donc le ∆G’°