Les Grandes Voies Métaboliques - Partie 1 PDF

UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h I - Les grandes voies métaboliques : partie 1 /!\ A chaque fois, le prof lit les métabolismes qui apparaissent sur son diapo. Ils sont donc à savoir mê...

UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h I - Les grandes voies métaboliques : partie 1 /!\ A chaque fois, le prof lit les métabolismes qui apparaissent sur son diapo. Ils sont donc à savoir même s’ils ne sont pas réécrits tel quel sur le poly. Généralités sur le métabolisme : métabolisme énergétique, métabolisme des glucides, métabolisme des lipides et corps cétoniques, métabolisme des acides aminés et des nucléotides : TOUS CES COURS SONT DES RAPPELS DE PREMIÈRE ANNÉE ET NE FERONT PAS L’OBJET DE QCMs DURANT L’EXAMEN SAUF LA PARTIE DUPLIQUÉ ET EXPLICITÉ DANS LE COURS SUR LES ANOMALIES DU MÉTABOLISME (PATHOLOGIES). I. Les métabolismes, généralités A. Définitions, description générale Le métabolisme est un réseau de réactions chimiques en constante évolution et mouvement (pas fixe mais très actif sans arrêt) qui ont lieu en permanence et qui doit constamment : ❖ Générer de l’énergie (sous forme d’ATP = monnaie universelle chez les mammifères) pour assurer : - Un travail mécanique o Les mouvements cellulaires et la contraction musculaire ont besoin d’énergie. - Transfert actif de molécules et d’ions o Par exemple : les pompes Na+/K+/ATPases qui ont besoin d’énergie (transferts actifs), permettant la conduction électrique des axones dans les neurones. - La synthèse de macromolécules à partir des précurseurs o Tous les constituants du soi nécessitent une synthèse active qui demande de l’énergie. ❖ Générer du pouvoir réducteur (rendre les électrons disponibles) conséquence du précédent rôle : Les produits de la biosynthèse sont habituellement plus réduits (captent des électrons) que les précurseurs. o Ex : les macromolécules vont être réduites grâce au pouvoir réducteur de certaines molécules comme le FAD, NAD et NADP Cela est autant nécessaire que l’ATP, sans cela la synthèse n’a pas lieu. ❖ Synthétiser des « blocs de construction » (= des précurseurs des macromolécules) pour les macromolécules et la synthèse des macromolécules elles-mêmes : Les métabolismes vont générer des blocs de construction afin de synthétiser les macromolécules. Elles doivent être synthétiser, pour beaucoup d’entre elles, à partir d’autres molécules plus petites. Ces blocs de construction doivent donc être élaborés sans arrêt. o Par exemple en utilisant des AG (acide gras) pour former des TG (Triglycérides) une fois qu’on a de l’ATP et des électrons dispos. 1 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h B. Deux classes de voie métabolique a. Le catabolisme Dégradation des macromolécules = transforme les macromolécules en CO2, H2O, e- et ATP 3 stades : 1er stade : Les macromolécules (lipides, glucides et protéines et acides nucléiques) sont clivées en petites unités (AG, glycérol, glucose et AA) = stade de préparation, pas encore d’énergie capturée. Tout n’est pas apporté par l’alimentation, il existe un turn over (recyclage) important. 2ème stade : Les petites molécules (AG, glycérol, glc et AA) sont dégradées en peu d’unités simples jouant un rôle central dans le métabolisme. Acétyl-CoA (++) qui rentre dans le cycle de Krebs et qui va être dégradée au stade 3 du catabolisme en déchets (CO2, H2O, e-) et production d’ATP. Un peu d’ATP (glycolyse anaérobie) est généré mais moins qu’au stade 3. 3ème stade : l’ATP est produite par oxydation complète de l’acétyl-CoA (par la chaîne respiratoire +++) et phosphorylation oxydative en milieu aérobie. Cette production d’ATP n’est donc pas liée au cycle de Krebs majoritairement mais à la chaîne respiratoire où ce font les réactions d’oxydo-réductions qui permettent en définitive la production d’ATP. b. L’anabolisme Synthèse des macromolécules = construction de formes moléculaires de plus en plus volumineuse. Transforme des petites molécules en macromolécules et nécessite de l’énergie (ATP) et des équivalents réducteurs (électrons). c. Bilan Les macromolécules apportées par le biais de l’alimentation (lipides, glucides, protéines, Ac nucléiques) passent dans la lumière intestinale où elles rencontrent des enzymes qui vont avoir pour rôle de les dégrader en petites molécules (AG, glucose, AA, nucléotides) permettant ainsi leur absorption. Les nutriments provenant de l’alimentation sont absorbés grâce à des transporteurs ou par diffusion facilitée, dans les entérocytes, puis ils passent dans le sang ou la lymphe et sont distribués dans l’organisme : passent notamment par le foie où ils sont métabolisés. Dans les cellules, ils vont subir une dégradation oxydative pour former l’acétyl-CoA (glycolyse) qui rentrera dans le cycle de Krebs. Le cycle de Krebs apporte des électrons (molécules réduites : FADH2, NADH) à la chaîne respiratoire pour produire de l’ATP. D’un point de vue quantitatif c’est surtout la chaîne respiratoire qui produit beaucoup d’ATP et non pas le Cycle de Krebs. Ces précurseurs peuvent aussi être utilisés dans la biosynthèse de macromolécule et ne sont pas seulement dégradés en ATP. Le catabolisme produit des déchets comme l’azote via le catabolisme des acides aminés qui va être éliminé sous forme de NH4+ par voie urinaire ou par le foie (urée). De l’eau et du CO2 sont également produits, et seront éliminés lors de l’expiration. Les précurseurs et l’ATP permettent une biosynthèse des macromolécules du vivant (lipides, glucides, protéines, acide nucléiques) = anabolisme. 2 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h II. Le métabolisme énergétique, cycle de Krebs, chaîne respiratoire A. Schéma général/vue d’ensemble : Métabolisme central pour expliquer comment la cellule produit de l’ATP (pouvant être utilisé par les voies anaboliques). Membrane cellulaire avec le cytoplasme et les mitochondries (membrane interne épaisse). Les protéines, glucides et lipides donnent respectivement les AA, le glucose et les AG qui vont continuer à être dégradées pour donner de l'Acétyl- CoA (plus ou moins directement). Glycolyse : transformation du glucose en pyruvate (dans le cytoplasme sans nécessité d’oxygène avec production de NADPH et ATP en petite quantité). - Puis le pyruvate entre dans la mitochondrie et se transforme en acétyl-CoA via la PDH avec relargage de CO2, il y a un peu d’ATP produit. - Acétyl-CoA rentre dans le cycle de Krebs = cycle des acides tricarboxyliques (3 groupes COOH). Le CoA est régénéré à la fin. 3 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h 2 CO2 sont libérés durant le cycle (déchets) mais surtout on a une production d’équivalents réducteurs : NADH, FADH2 (+ GTP). Il ne produit donc pas directement de l’ATP mais des équivalents réducteurs et un équivalent de l’ATP (le GTP). L’ATP est surtout produit par la chaîne respiratoire grâce à l’oxydation des équivalents réducteurs produit par le cycle de Krebs. Les électrons vont cheminer dans la membrane interne de la mitochondrie par des réactions d’oxydo-réduction tout le long de la chaîne respiratoire. Ce flux électromoteur va être utilisé pour générer une force proton-motrice permettant la sortie des protons de la mitochondrie vers l’espace inter-membranaire, en dehors de la mitochondrie. Cette sortie aboutit à la production d’H2O + 2 e- (électrons réduisent l’oxygène en eau). Grâce à l’ATP synthase (complexe V de la chaîne respiratoire), les protons re- rentrent dans la mitochondrie et de l’ATP est synthétisé (à partir d’ADP + Pi). L’association de la force proto- motrice entrant dans la mitochondrie et la présence d’ADP+Pi permet la synthèse d’ATP. C’est par ce mécanisme, en plusieurs étapes, qu’on a la majeure partie de la production d’ATP dans les conditions d’aérobiose. Ainsi, la chaîne respiratoire consiste en un transfert horizontal électrons et un flux vertical de protons. Pour rappel : la respiration aérobie = 38 ATP (2 ATP de la glycolyse, 2 ATP du cycle de Krebs et 34 ATP issus de la chaîne respiratoire.) On peut aussi partir des acides gras (la ß-oxydation qui donne de l’acétyl-CoA) et des acides aminés (différentes manières d’entrée (20 AA différents), par le pyruvate, l’acétyl-CoA, le cycle de Krebs... et ce catabolisme des AA produit de l’azote car le groupement amine des AA n’est pas utilisé). B. Formation de l’acétyl-CoA, la PDH : L’Acétyl-CoA a 3 origines possibles (cf schéma général) : les AG+++ (lipidique), le Glucose (glucidique) et les AA (protéique). Lors de la β-oxydation des acides gras (cf métabolisme des lipides, quantitativement le plus important car les AG sont abondants et ont de longues chaînes carbonées peuvent donc faire beaucoup d’acétyl- CoA). Par dégradation de certains acides aminés (lors d’un jeûne -> fonte musculaire car protéines musculaire utilisée pour faire de l’énergie) A partir du pyruvate (qui provient de la glycolyse ou du catabolisme de certains AA) ; décarboxylation oxydative catalysée par la PDH (pyruvate déshydrogénase) dans la mitochondrie. C’est une étape irréversible de la glycolyse. > Retenir que le cycle de Krebs n’est pas alimenté que par les sucres mais aussi par les graisses et les AA. Mais on se focalise sur l’apport par les glucides via le pyruvate -> acétyl-CoA. 4 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h a. Réaction globale catalysée par la PDH Le pyruvate donne Acétyl-CoA grâce à du CoA réduit et du NAD+ (oxydé) qui va être réduit en NADH,H+. La décarboxylation oxydative du pyruvate en acétyl-CoA se fait grâce au complexe de la pyruvate déshydrogénase (complexe multiprotéique) : Nécessite du CoA sous forme réduite : CoA-SH avec un groupement thiol (SH), qui va venir capter le groupement acétyle (CH3-C=O) du pyruvate pour former de l’acétyl-CoA. Groupement activé, avec la liaison thioester très riche en énergie (puisque lorsqu’elle va se rompre elle va libérer de l’énergie = réaction exergonique (à l’inverse, pour la synthétiser c’est une réaction endergonique, qui demande de l’énergie)) qui est permise par la réaction d’oxydation du pyruvate. Ici, on n’utilise pas l'ATP en tant que source d’énergie mais l’oxydo-réduction. Tout cela permet à l’acétyl-CoA de se retrouver dans la mitochondrie et pouvoir être utilisé par le cycle de Krebs. Nécessite l’énergie d’une oxydo-réduction : on remplace le groupement carboxylique du pyruvate par le S-coA sous forme oxydé. On a donc besoin de NAD+ et d’un CoA-SH. C’est un complexe multi-protéique avec plusieurs réactions d’oxydation-réduction avec plusieurs coenzymes. 5 co-facteurs agissent dans ce complexe multi-protéique : Coenzyme A, NAD réduit, thiamine pyrophosphate, NAD et FAD. b. Régulation de la PDH Deux types de régulation : allostérique et covalente toutes les deux conjuguées. - Régulation allostérique : les composés qui sont synonymes d’un apport énergétique vont être inhibiteurs (car production d'acétyl-CoA pour faire de l’énergie ou stocker des graisses). Activateurs : ADP, AMP, NAD+ et CoA-SH (signe de carence énergétique, c’est tout ce dont on a besoin pour créer les produits qui seront les inhibiteurs -> signes de faible énergie) Inhibiteurs : ATP, NADH, Acétyl-CoA (rétrocontrôle négatif car montre qu’il y a déjà assez de l’énergie). - Régulation covalente par phosphorylation / déphosphorylation : Savoir que la PDH active est déphosphorylée et qu’elle est inactive phosphorylée. Régulation covalente avec des kinases, activé par les inhibiteurs allostériques (ATP, NADH, Acétyl-CoA), qui inactive la PDH en la phosphorylant et/ou des phosphatases activée par des ions calcium (comme lors d’une contraction musculaire) activant ainsi la PDH. 5 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h Les enzymes allostériques sont les points clés des réactions métaboliques. La régulation allostérique s’inscrit dans une logique de niveau énergétique de la cellule (s’il y a beaucoup d’équivalents réducteurs, il y a beaucoup d’énergie donc pas besoin d’en faire plus) C. Le cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs) a. Vue générale : Le cycle de l’acide citrique = cycle de Krebs = cycle des acides tricarboxyliques (3 fois la présence de groupes carboxyliques COOH). C’est une oxydation complète du groupement acétyle (2C) qui donne 2 CO 2 en 8 étapes. Acétyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O --> 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA - Consommation de NAD+ (oxydé) qui va être réduit en NADH,H+ et le FAD (oxydé) en FADH 2 (réduit) - Les atomes d’hydrogène viennent d’H2O - Le phosphate inorganique (Pi) va être couplé au GDP pour produire du GTP (équivalent de l’ATP) - Des protons sont produits, ce qui va avoir tendance à acidifier le milieu Il y a 4 oxydations qui donneront 4 fois 2 e- (production des équivalents réducteurs), stockés dans 3 NADH et 1 FADH2, qui permettront la production d’ATP par la chaîne respiratoire. Equivalent ATP: 3 NADH --> 3 x 2,5 = 7,5 ATP (car 1 NADH = 2,5 ATP) 1 FADH2 --> 1 x 1,5 = 1,5 ATP Il y a également la production directe de GTP (équivalent d’1 ATP). Le bilan énergétique du cycle de Krebs associé avec la chaîne respiratoire est une production de 10 ATP par acétyl-CoA. La régulation se fait essentiellement sur 3 étapes qui sont les étapes irréversibles du cycle : La citrate synthase L'isocitrate déshydrogénase L’α-cétoglutarate déshydrogénase 6 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h b. Description simplifiée du cycle de Krebs Schéma à connaître cf cours PASS : - Cycle, avec l’alimentation par l’acétyl-CoA qui a obligatoirement besoin de l’OA (Oxaloacétate) pour enclencher le cycle. - L’entrée principale est l’Acétyl-CoA qui, avec l’Oxaloacétate, va donner le citrate par la citrate synthase, avec production de protons et de CoA réduite (CoA-SH), - Le citrate donne l’isocitrate - Oxydé en alpha-cétoglutarate = α-CG = α-KG par l’iso-citrate-DH -> on a une perte de CO2 donc on passe à une molécule à 5 carbones Et enfin le Succinyl-CoA par l’α-CG-DH, perte d’un CO2, réduction de NAD+ et une intervention du CoA réduit qui va s’associer au Succinyl et devenir un Succinyl CoA, on passe à 4 carbones Ces trois étapes sont irréversibles. Par ces étapes on est passé de 6C à 4C et on restera à 4C jusqu’à OA. - Du Succinyl-CoA on va avoir du Succinate : production directe d’énergie par le GTP ainsi qu’une régénération du CoA réduit. - Le succinate va donner le Fumarate par la succinate DH : ici formation de FADH2 = étape important pour la production des équivalents réducteurs - Puis fumarate donne malate avec consommation d’une molécule d’eau, - Enfin, Malate va donner oxaloacétate par la malate DH et donne un NADH. On revient à la 1ère étape du cycle. c. Régulation Cycle de Krebs (dans sa fonction catabolique et production d’énergie) C’est une régulation allostérique qui permet l’adaptation aux besoins énergétiques. Elle se fait avec des effecteurs qui sont sous le contrôle du rapport ATP/ADP, et conditionne la vitesse du cycle. L’ATP et le NADH montrent que la cellule a déjà bcp d’énergie : rétrocontrôle négatif sur les 3 enzymes clés du cycle. 7 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h La régulation se fait par 3 enzymes = étape irréversible : La citrate synthase L’iso-citrate-DH L’αCG-DH La régulation est la plus importante dans cette partie du cycle avec le NADH, H+ et l’ATP qui vont venir inhiber le cycle de Krebs sur les 3 enzymes ci-dessus par un rétrocontrôle négatif. On a aussi un rétrocontrôle négatif un peu plus direct avec un composé qui fait partie du cycle : le Succinyl- Coa qui inhibe la citrate synthase et l’αCG-DH. Au contraire, l’ADP/AMP ainsi que le NAD+ et l’acétyl-CoA vont activer le cycle sur l’iso-citrate-DH et la citrate synthase. d. Les fonctions anaboliques du cycle de Krebs Outre la production d’ATP, le cycle de Krebs est une source de précurseurs pour des voies anaboliques, le cycle va tourner et permet de diverger vers des réactions anaboliques. 8 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h Le cycle de Krebs fournit donc des précurseurs utilisés dans les biosynthèses : o Citrate = précurseurs des AG, du cholestérol (les stérols). o L’αCG = précurseurs de certains AA et purines, dans le métabolisme des nucléotides. o Le succinyl-CoA = précurseurs de l’hème, impliqué dans le transport de l’oxygène sur les globules rouges et dans les cytochromes. o L’OA = peut redonner du glucose (néoglucogenèse), certains AA et les pyrimidines. Le cycles de Krebs a donc une importance vitale car il a non seulement des propriétés cataboliques avec la production d’ATP, de NADH, H+ mais aussi des propriétés anaboliques avec la formation des différents précurseurs pour synthétiser ses propres constituants en partant de précurseurs macromoléculaires issus de l’alimentation pour refaire des protéines, glucides et lipides propre à l’espèce humaine (Glucose, AA, AG, stérols…). On a donc bien le rôle métabolique du cycle de Krebs. e. Réapprovisionnement du cycle Le cycle de Krebs a besoin d’autres portes d’entrée que l’acétyl-CoA pour se réapprovisionner. Premièrement, par la formation d’oxaloacétate à partir du pyruvate qui permet l’amorçage du cycle et son réapprovisionnement (c’est aussi une étape de la néoglucogenèse). Le pyruvate peut se transformer en OA par la pyruvate carboxylase (cofacteur : biotine), qui consomme de l’ATP et du CO2. Deuxièmement à partir des AA (catabolisme protéique), il y a 4 points d’entrée possible : ○ Oxaloacétate ○ α-cétoglutarate ○ Succinyl-CoA ○ Fumarate Le prof donne l’image du rond-point Charles de Gaulle à Paris : Les champs Elysées est le grand axe : le pyruvate qui va donner l’Acétyl-CoA, qui alimente ce rond-point et autour, pleins de routes avec des voitures qui rentrent et repartent. Presque chaque intermédiaire du cycle de Krebs peut être impliqué dans le cycle entier ou aller vers des voies anaboliques. 9 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h D. La chaîne respiratoire La chaîne respiratoire est le stade ultime du catabolisme des nutriments, elle permet d’oxyder les transporteurs activés d’électrons qui sont NADH et FADH2 (produits par le cycle de l’acide citrique) et réduit l’oxygène en produisant de l’eau et de l’ATP. Elle est la principale source d’ATP qui est produit en 3 actes intriqués au niveau de la membrane mitochondriale interne et en présence d’oxygène : 1) Transfert des électrons à partir du NADH et FADH2 sur l’oxygène. Il y a 4 complexes multienzymatiques intramembranaires (I à IV) et 2 transporteurs mobiles (UQ et Cyt C), produisant un flux d’électrons dans la membrane interne de la mitochondrie et qui permet ainsi de créer une force électromotrice = le flux d’e- 2) Expulsion des protons dans l’espace intermembranaire par 3 des complexes (I, III et IV) qui sont aussi des pompes à protons -> création d’un gradient de concentration (10x plus de protons dans cet espace interM qu’à l’intérieur de la mitochondrie) correspondant à une force protomotrice. 3) Synthèse de l’ATP par un 5ème complexe (différents des autres), l’ATP synthase, qui utilise le gradient de protons comme source d’énergie. - UQ = ubiquinone ; - Cyt C = hydrophile, 1 é- par Cyt C Lire la chaîne de gauche à droite Le flux horizontal d’électrons peut partir soit du NADH, soit du FADH2 Si on part du NADH, au sein du complexe I : NADH s’oxyde en NAD+ et transfère ses électrons sur le complexe 1 multiprotéique, le long duquel par des réactions d’oxydo-réduction successives, les électrons vont se déplacer (ici, 1 NADH libère 2 électrons), les e- vont ensuite se déplacer sur UQ qui se réduit en recevant ces e-, puis l’UQ s’oxyde en donnant ces e- sur le complexe 3, puis successions d’oxydo-réduction jusqu’au cytochrome Cyt C, qui est relativement hydrophile et se déplace sur la partie extérieur de la membrane interne de la mitochondrie. Cyt C va ensuite délivrer son e -. L’électron va être transféré au complexe 4 pour se retrouver finalement sur l’oxygène en s’associant à deux protons et donner H2O. 10 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h Depuis le FADH2 (produit par la réaction Succinate -> fumarate, réduction de FAD+ : connexion avec le cycle de Krebs), on part du complexe II, le FADH2 s’oxyde, les e- vont sur l’UQ et suivent ensuite le même cheminement. Le flux horizontal d’électrons est associé à un flux vertical de protons (bas vers le haut : intérieur vers extérieur de la mitochondrie). Les complexes I, III, IV par l’énergie des réactions d’oxydo-réduction dégagées par le flux d’électrons, peuvent expulser des protons de manière active, c’est-à-dire contre un gradient de concentration. Une fois les protons à l’extérieur, il y a un gradient de concentration donc une différence de concentration entre l’extérieur et l’intérieur, ce qui va amener à une tendance à la diffusion de H+ vers l’intérieur de la mitochondrie mais la membrane est imperméable. Les protons vont alors diffuser à travers un canal grâce à un transporteur qui est le complexe V. L’ATP Synthase possède deux parties : un canal qui va diriger le flux de protons vers l’intérieur de la mitochondrie (par analogie, on pourrait dire une cascade d’eau) ainsi qu’une partie catalytique (par analogie, le moulin, le complexe V, le rond sur le schéma) qui va permettre la production d’ATP (=énergie), à partir de l’ADP+ Pi, grâce au flux de protons. L’eau (H2O) est produite par le complexe IV, l’ATP au niveau du complexe V. Les protons sortis par les pompes précédentes vont donc rentrés dans la mitochondrie via le transporteur vu que la membrane interne est imperméable aux protons, et cela va permettre la synthèse d’ATP. Il existe de nombreux complexes intermédiaires entre les électrons et l’oxygène. La chaîne respiratoire permet une libération et une utilisation progressive de l’énergie d’oxydoréduction : empêche la libération brutale d’énergie (qui se dissiperait sous forme de chaleur et serait perdue). Le NADH a un pouvoir réducteur très important : donneur d’e-. Le NAD+ est un accepteur faible d’e-, il reçoit les e- Au fil des réactions, le pouvoir réducteur diminue, ainsi que l’énergie libre, et le pouvoir oxydant augmente. On peut le voir avec des potentiels rédox: au début ils sont négatifs et ensuite ils deviennent positifs donc le pouvoir oxydant augmente. La chaîne respiratoire n’a pas un rendement de 100% même si la perte d’énergie est faible. Cette perte d’énergie, transformée en chaleur et est à l’origine de notre température corporelle à 37°C. S’il n’y avait pas autant d’étapes, la réaction serait tellement exergonique que la cellule n’arriverait pas à utiliser toute cette 11 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h énergie qui arrive d’un coup de manière efficace. C’est pour cela que la chaîne respiratoire se fait de manière graduelle. Grâce à ces étapes progressives, les réactions sont faiblement exergoniques. Ces variations d’énergie libres montrent que si la création d’ATP se faisait qu’en une étape, il y aurait une déperdition d’énergie en chaleur, donc pas de production d’ATP et la cellule aurait une température bien trop élevée (50° au lieu de 37°) pour survivre. (Le prof demande de retenir le sens des réactions dans la chaîne respiratoire et donc la succession des transferts d’électrons de celle-ci, néanmoins les potentiels redox ne sont pas à retenir) Les caractéristiques générales des complexes transporteurs d’e- : Les complexes I à IV sont constitués de plusieurs sous-unités (de 4 à 40) et de plusieurs centres d’oxydoréduction. On distingue 5 types de centres (co-enzymes) dont certains sont présents aussi dans l’UQ et Cyt C : - Les flavines : Flavine Mononucléotide (FMN) – Flavine Adénine Dinucléotide (FAD) - Les quinones : l’ubiquinone (UQ), de nature lipidique (hydrophobe), qui peut être liée (au complexe I) ou libre (entre I et III et entre II et III). - Les centres fer – soufre : oxydation et/ou réduction sur le fer (état ferreux Fe 2+ ou ferrique Fe3+.) - Les hèmes : oxydoréduction avec Fe (structure similaire à l’hème de l’hémoglobine ; hémoglobine tétramérique). 4 types différents d’hèmes avec des petites variabilités des groupes rattachés à la structure tétrapyrrolique, présents par exemple dans le cytochrome C (hémoprotéine monomérique contrairement à l’Hémoglobine qui est tétramérique). - Les protéines à cuivre (Cu+ cuivreux ou Cu2+ cuivrique) III. Métabolisme des glucides On peut presque résumer le métabolisme des glucides à celui du glucose. Il est important de maintenirune glycémie constante car le cerveau a toujours besoin de glucose -> s’il en a plus il commence à défaillir au bout de quelques minutes. Métabolisme basique, doit être connu et assez facile à décrire. Le schéma est donc à connaître. Vue d’ensemble du métabolisme du glucose,l est important de savoir que : Les glucides sont apportés par les nutriments (comme les protéines, les lipides et les acides nucléiques). Le glucose est absorbé sous forme essentiellement de monomère dans l’intestin et se retrouve dans le secteur extracellulaire (plasma) et va diffuser dans l’ensemble de l’organisme. Dans la cellule, le glucose est séquestré sous la forme de G6P Le G6P se transforme en composé en 3C : GAP et DHAP puis PEP, Pyruvate… connaître le cycle du schéma 12 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h Dans le sens inverse, la néoglucogenèse permet la synthèse de glucose à partir de composés non glucidiques comme le lactate. Elle n’est pas l’inverse de la glycolyse (les étapes ne se superposent pas, ex : le pyruvate ne peut pas redonner de PEP, il doit d’abord redonner de l’OA pour ensuite revenir vers le PEP). Le G6P est un carrefour métabolique car il peut se diriger soit vers la synthèse de glycogène =glycogénogénèse pour être stocké (le glycogène peut redonner du glucose =glycogénolyse), soit passer par la voie des pentoses phosphates (shunt par rapport aux hexoses comme ici le glucose) mettant en jeu des pentoses mono phosphates et non pas des composés qui sont 2 fois phosphorylés comme le fructose, soit prendre le chemin de la glycolyse (= production de glucose-1-P à partir du glycogène). Rq : tous ces métabolismes n’ont pas lieu dans toutes les cellules mais sont tous présents dans le foie 13 sur 14 UE Nutrition : EC Physiologie Biochimie Binôme n°82 : MJ 05/11/2024 11h-12h A. Le transport du glucose (sous la dépendance de transporteurs) et la répartition tissulaire des transporteurs du glucose est adaptée aux besoins énergétiques. On se centre sur le glucose ici mais savoir qu’il n’est pas le seul (galactose…) Transporteurs : protéines membranaires formant un canal hydrophile à travers la bicouche lipidique (hydrophobe) de la membrane. La glycémie est constante, de l’ordre de 1g/L ou de 5 mmol/L. Elle résulte de l’absorption du glucose au niveau de l’intestin. L’entrée du glucose dans les entérocytes se fait par un co- transport par le SGLT (sodium glucose transporteur) puis un transport par diffusion facilitée = pas de conso d’énergie du côté basal de l’entérocyte via les GLUT (2 pour pancréas, foie, intestins et reins quand ils réabsorbent) emmène le glucose vers l’espace extracellulaire, la lymphe ou le sang. Le glucose sanguin doit être distribué rapidement à différents tissus (foie, pancréas, cœur, cerveau, muscle…) toujours par diffusion facilitée (canal hydrophile : GLUT) qui ne demande pas d’énergie (dans le sens des gradients de concentration). Les SGLT sont dans les reins et l’intestin (gradient constitué par Na+/K+ ATPase = besoin d’énergie -> transport actif secondaire). On a une réabsorption tubulaire du glucose dans les reins (SGLT2 et GLUT2) pour économiser du glucose, donc normalement, on n’a pas de glucose dans les urines (entièrement réabsorbé). Le glucose sanguin est constant : ≈ 5 mM (même s’il augmente un peu après un repas) 14 sur 14