Glycolyse PDF - Résumé de l'oxydation du glucose

lOMoARcPSD|44946836 Glycolyse : Le but de la glycolyse est la rupture du glucose. En eet, il y a une phase anaérobique de l’oxydaon du glucose pour récupérer l’énergie stockée dans les liaisons covalentes. Celle-ci se déro...

lOMoARcPSD|44946836 Glycolyse : Le but de la glycolyse est la rupture du glucose. En eet, il y a une phase anaérobique de l’oxydaon du glucose pour récupérer l’énergie stockée dans les liaisons covalentes. Celle-ci se déroule dans le cytosol. La glycolyse est connectée à d’autres foncons métaboliques comme le cycle de Krebs ou la chaine respiratoire. Il y a diérentes voies majeures d’ulisaon du glucose : La desnée du glucose : En condions aérobique, il y a une dégradaon de l’oxygène en pyruvate grâce à la glycolyse. Le pyruvate permet de conduire à l’éthanol, au lactate et au CO2+H2O. En condion anaérobique, il y aura le phénomène de fermentaon anaérobique et lacque. L’intérêt de cee fermentaon est d’avoir une possibilité de dégrader le glucose quand l’oxygène est manquant.  Caractérisé par 10 réacons et 3 phases o Phase 1 : acvaon des hexoses : consomme de l’ATP o Phase 2 : clivage du C6 en 2 C3 o Phase 3 : récupéraon de l’énergie sous forme d’ATP Le but de phosphoryler le glucose est de franchir la barrière d’acvaon qui empêche normalement la dégradaon du glucose en pyruvate.  Le glucose de l’alimentaon provient de la digeson du lactose, du saccharose ou de l’amidon. Comment le glucose rentre-t-il dans les cellules ? Via des transporteurs spéciques transmembranaires à niveau de la lumière intesnale grâce au symport glucose/NA+ : glut 1,2,3,4 L’entrée de glucose est un phénomène passif, il rentre selon son gradient de concentraon. Or le glucose ne peut pas rentrer comme ça, car la membrane est imperméable. C’est pourquoi il existe des récepteurs aux glucoses. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Etape 1 de la Glycolyse : Glucose est transformé en glucose 6P par l’hexokinase La Glucokinase se situe dans le foie. De plus, le KM de la glucokinase est plus important que celui de l’hexokinase. Ce qui signie que la glucokinase a - d’anité pour le glucose que l’hexokinase. La glucokinase est spécique des cellules du foie et du pancréas alors que l’héxokinase est spécique des cellules musculaires. En condion normale, la concentraon de glucose dans le sang sera de 5 mmolaires. La glucokinase hépaque ne va pas réussir à lier le glucose. Or les hexokinases, elles, vont pouvoir lier et uliser le glucose. Après le repas, on a une concentraon de glucose de 15 mmolaires. Le foie est l’organe qui stocke le glucose sous la forme glucose 6 P. D’où vient le phosphate ? 1 molécule d’ATP devient ADP car elle fournit de l’énergie à la réacon grâce à la rupture de la liaison phosphodiester qui va permere de transférer la molécule de phosphate sur l’autre molécule. Le phosphate permet de retenir le glucose dans le cytosol. Enn, la transformaon du glucose en glucose 6P est un carrefour métabolique car ce dernier permet l’acvaon de plusieurs voies métaboliques : Etape 2 : Glucose 6P est transformé en Fructose 6P par une isomérase Il y a un déplacement du pont oxydaf. On passe d’un cycle pyrane à un cycle furane. Il y a une transformaon d’une foncon aldéhyde en une foncon cétone. On remarque aussi un déplacement de l’oxygène. Le fructose 6P est le précurseur de la voie des hexosamines : voie nécessaire pour la glycosylaon des protéines. Le fructose 6P sera transformé en glucosamine 3P grâce à la glutamine. En eet, la O-glycosylaon (ajout de glucide au niveau de l’O de la chaine latérale de la sérine et de la thréonine) permet la producon d’UDP qui va entrer dans le Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 noyau et va contrôler le facteur de transcripon ChrEBP qui va acver l’expression des enzymes de la glycolyse. Cee voie métabolique permet donc d’adapter la quanté de glucose nécessaire à la cellule. L’ajout des sucres apportes la solubilité des protéines et donne un signal de modicaon pour l’acvité de la protéine. Etape 3 : Fructose 6P est transformé en fructose 1,6 biphosphate par une PFK = phosphofructokinase. Le PFK est le pacemaker de la glycolyse : il permet d’inuencer le tempo de la glycolyse. L’étape 3 est l’étape le plus + contrôlé de toute la glycolyse. Etape 1 : contrôle endogène de la cellule elle-même : Si la cellule possède une faible charge énergéque, alors l’AMP va acver la PFK1 an de transformer le fructose6P en fructose 1,6 bisphosphate. A contrario, si la cellule possède une forte charge énergéque, l’ATP va inhiber la transformaon pour éviter une surproducon d’énergie. Etape 2 : contrôle homéostaque interne : Le fructose 2,6 biphosphate joue le rôle d’acvateur allostérique de la PFK1. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Si glucose faible : La PFK2 va être phosphorylé par la PKA ce qui va transformer le fructose 2,6 biphosphate en fructose 6P. La PFK1 sera inhibé car il n’y a plus assez de fructose 1,6 biphosphate. Si glucose fort : La PKF2P va être déphosphorylé par la PP1 pour devenir PKF2. Cela va permere d’acver la PFK1 qui va transformer le fructose 6P en fructose 2,6 biphosphate. Cela emmène une dégradaon du sucre et une producon d’énergie. Etape 5 : dihydroxyacétone phosphate va se transformer en glycéraldéhyde 3P grâce à la phosphotriose isomérase. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 1 des molécules de l’étape 4 connuer la glycolyse. Il y a donc transformaon du dihydroxyacétone P en glycéraldéhyde 3P. C’est une réacon réversible. Le DHAP est le précurseur de la synthèse des phospholipides. Navee du glycérol 3 phosphate : La navee est un mécanisme d’échange qui permet de recycler en NAD+ le NADH + H+ issu de la glycolyse en transférant aux mitochondries ces électrons. Ils vont ensuite rejoindre la chaine respiratoire. Dans le cytosol, la GPDH soluble convert le NADH+H+ en NAD+ en réduisant la dihydroxyacétone phosphate en glycérol-3-phosphate. Dans la mitochondrie, la GPDH mitochondriale décharge les électrons du glycérol-3-phosphate sur un FAD pour donner du FADH2 et régénérer la DHAP ; le FADH2 réduit à son tour une ubiquinone, dont les électrons rejoignent ensuite le processus de phosphorylaon oxydave. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 La navee Malate Aspartate : Le NADH transfère ses deux électrons à une molécule d'oxaloacétate cytosolique sous l'acon d'une malate déshydrogénase du cytosol. Le malate cytosolique obtenu peut franchir la membrane mitochondriale externe à l'aide d'une porine mais doit emprunter un anport malate-α- cétoglutarate pour franchir la membrane mitochondriale interne. Le malate parvenu dans la matrice mitochondriale est oxydé à nouveau en oxaloacétate par une malate L’oxaloacétate est conver en aspartate sous l'acon d'une aspartate déshydrogénase mitochondriale pour aminotransférase mitochondriale par transfert d'un groupe amine du converr une molécule de NAD+ en glutamate conver en α-cétoglutarate. NADH. L’aspartate emprunte un anport glutamate-aspartate pour franchir la membrane mitochondriale interne, puis franchit la membrane mitochondriale externe via une porine pour regagner le cytosol. L'aspartate cytosolique est convere en oxaloacétate par une aspartate aminotransférase cytosolique qui produit également du glutamate à parr de l'α-cétoglutarate. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Etape 6 : La glycéraldéhyde 3P va oxyder le 1,3 bi phosphoglycérate grâce à la glycéraldéhyde 3P déshydrogénase. La phosphorylaon nécessite l’énergie qui est donné par la réacon d’oxydoréducon. 1 NAD va permere de créer 3 ATP. Soit le NADH est emmené dans la mitochondrie, soit celui-ci emmène ses électrons dans la mitochondrie. C’est pour ça qu’on va uliser des navees. Etape 7 : 1,3 biphosphoglycérate va être transformé en 3 phosphoglycérate par la phosphoglycérate kinase Producon de deux molécules d’ATP. Etape 8 : 3 phosphoglycérate va être transformé en 2 phosphoglycérate par la phosphoglycérate mutase. Il existe une isomérisaon réversible. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Etape 9 : 2 phosphoglycérate va être transformé en phosphoénolpyruvate par l’énolase Etape 10 : Phosphoénolpyruvate va être transformé en pyruvate par le pyruvate kinase. C’est une réacon très exergonique et irréversible. La voie de synthèse de la sérine et la producon de foncon méthyl : Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Le pyruvate kinase intègre les foncons anaboliques et cataboliques de la glycolyse : Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Le catabolisme du Pyruvate permet de donner de l’Alanine qui va permere d’inhiber la PKM2. La PKM2 permeant de transformer le PEP en Pyruvate. Donc, lorsqu’il y a un excès de Pyruvate, l’Alanine permet d’inhiber le catabolisme du PEP an d’empêcher la producon de Pyruvate. L’enzyme peut être soit sous forme dimérique ou sous forme tétramérique. En foncon de ces deux formes, il va y avoir des acvités diérentes : faible et forte acvité. La régulaon de cee enzyme se fait par une conversion de ces deux formes. La forme tétramérique va être stabilisé par 3 molécules :  Sérine  Fructose 1,6 biphosphate  Précurseur nucléodique Les 3 formes sont des dérivés du glucose impliqué dans la formaon de précurseurs anabolique. La forme dimérique peu acvé va être stabilisé par :  ATP  Coenzyme A Si il y a beaucoup d’énergie, il y aura donc peu de précurseurs : donc la pyruvate kinase sera sous forme dimérique et donc sous forme non acve. Les voies annexes qui ne passent pas par la glycolyse, vont permere de donner des précurseurs biosynthéques. Exemple pathologique de la régulaon exercé par le pyruvate kinase : Cee régulaon est importante dans les cellules cancéreuses : la pyruvate kinase n’est pas très acve et va donc pouvoir produire des précurseurs anaboliques. La phosphofructose kinase contrôle de manière globale la glycolyse. De plus, la pyruvate kinase contrôle les voies cataboliques et anaboliques. 3 réacons chimique irréversibles : celle qui font intervenir l’ATP  Réacon 1 Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836  Réacon 3  Réacon 10 La réacon 7 est une réacon praquement irréversible. 1.2 Le carrefour métabolique du pyruvate : Si le pyruvate est décarboxylé, on va créer de l’acétaldéhyde. Cee molécule sera ensuite réduite en éthanol par l’alcool déshydrogénase. Le NADH sera oxydé en NAD. Ce processus se trouve majoritairement dans les levures. Cee fermentaon de type alcoolique se trouve en condion anaérobie. La seule source d’énergie possible sera la glycolyse lorsque la cellule manque d’oxygène. Lors de la transformaon du GAP en PEP, la cellule consomme du NAD. S’il y a plus de NAD dans la cellule, toute la glycolyse va s’arrêter car elle n’aura plus d’énergie. C’est à ce moment-là que la fermentaon va devenir importante : le NADH qui permet de transformer le pyruvate en éthanol va être transformer en NAD. Ce NAD va revenir vers le GAP an de connuer le ux. Le but sera de régénérer le NAD pour que la glycolyse puisse connuer de fonconner. Le Cycle De Cori : Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Chez l’homme cela correspond à la fermentaon lacque. Elle aura lieu uniquement en condion anaérobie. Cee fermentaon va se faire au niveau musculaire. Un cycle métabolique va se mere en place entre organe. Le lactate va aller vers le foie, ces hépatocytes vont absorber le lactate depuis la circulaon sanguine et vont grâce à la néoglucogenèse, à parr du lactate, créer du glucose : c’est le cycle de Cori. La dégradaon du glucose va produire 2 ATP, or lors de la producon de l’ATP on va consommer 6 ATP. Ce gaspillage de 4 ATP va assurer les besoins d’un organe. Cela ne pose pas de problème parculier. Le Cycle Glucose Alanine : Un deuxième cycle fonconne un peu de manière similaire : en parallèle à la fermentaon, le pyruvate peut être transformé en alanine. Celui-ci va passer dans le sang, et va servir de précurseur à la formaon de glucose. Ce cycle va consommer + d’énergie que le cycle de Cori = 10 ATP et lorsque le pyruvate est transformé en alanine, il n’y a pas de régénéraon du glucose. Cependant, cee réacon de transaminaon implique la parcipaon d’un autre acide aminé : c’est la perte d’une foncon amine. L’acide carboxylique est produit via les acides aminées et est une énergie pour le muscle. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Le pyruvate va pouvoir être décarboxylé soit : en acétyl coenzyme A grâce à la pyruvate déshydrogénase. L’acétyl coa sera le point de départ du cycle de Krebs qui va permere de nir l’oxydaon du carbone. Ou bien, le pyruvate sera décarboxylé en acétaldéhyde, et celui-ci sera ensuite transformé en éthanol par l’alcool déshydrogénase. Enn, le pyruvate peut aussi se transformer en lactate grâce au cycle de Cori. Téléchargé par May May ([email protected])  lOMoARcPSD|44946836 Ulisaon d’autres sucres par la voie de la glycolyse : Le sucrose/ saccarose : dimère de glucose + fructose 1 ère réacon : coupure du dimère par une sucrose Le ssu adipeux absorbe le fructose. Le fructose sera conver directement en Fructose 6P par l’hexokinase. Le foie peut aussi absorber le glucose : le fructose 1P sera directement pris en compte par l’aldolase qui va créer du DHAP qui va former du glycéraldéhyde. La triose kinase va nir de transformer le GAP en DHAP. En terme physiologique, le glucose ne sera jamais transformé en fructose 6P. On classe les sucres via l’indice glycémique : l’indice glycémique du fructose est 3X plus grand que l’indice glycémique du glucose. Le lactose est aussi un dimère entre le glucose et le galactose. Le lactose va être transformer en lactase. La lactase est exprimée seulement à l’état de nourrisson. Or encore maintenant, il y a des populaons qui sont intolérant au lactose. Le nombre de villosité va être réduite suite à la prise de ce lactose. Ce sont les bactéries de l’intesn qui vont dégrader le lactose en acide lacque. En eet, l’intolérance au lactose est due à une décience en lactase. Sans cee lactase, ce sont les bactéries de l’intesn qui vont dégrader le lactose en acide lacque. Cela va induire des problèmes intesnaux. Téléchargé par May May ([email protected])