1er cycle PCEM2 MI1 Bioenergetique Année Universitaire

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Niveau: Elémentaire, GS, CP, CE1
1er cycle – PCEM2 – MI1 Bioenergetique Année Universitaire 2010-2011 Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes MA. CARBONNEAU (Mise ligne 21/10/10 – LIPCOM-RM) IURC 641 Av du Doyen G. Giraud 34093 Montpellier Cédex 5 T l UFR Médecine e : e.m: Bioénergétique – 2ème partie MA Carbonneau 2010-201 La glycolyse Rappel PI : première phase : il y a consommation d'énergie (2ATP) ATP Hexokinase / GlucokinaseADP Glucose-6 phosphatase (1) glucose Enzymes régulées différement Glucose-6- phosphate Isomèrase Fructose-6-phosphate Glucose-6-phosphate ATPPhosphofructokinase-1 Fructose 1,6 bisphosphate ADP (3) (2) AérobieAnaérobie AMP/Fru-2,6PATP/citrate 2ème phase: il y a production d'ATP et de NADH Fru-1,6 bisP (6C) dihydroxyacétone P glycéraldéhyde 3P (3C) aldolase NAD+ + Pi NADH + H+ (5) (4) (6) déshydrogénase (3C) Aérobiose (7) Anaérobiose 1,3 bisP glycérate ADP ATP kinase 3 P glycérate 2 P glycérate (8) mutase 2 X (9) énolase (10) phosphoénol pyruvate (PEP) ADP ATP pyruvate kinase pyruvate (3C) phosphoénol pyruvate (PEP) ADP (

  • glycolyse

  • lip-acétyl

  • fructose

  • atp

  • tpp-ch

  • glycolyse rappel

  • entrée du fructose et du galactose dans la glycolyse

  • nadh


Publié le : mardi 19 juin 2012
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Source : med.univ-montp1.fr
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1ercycle –PCEM2– IMB1oinereegiteAquéennni Ursveiati2 er-0101102lté Facuédecde MoMtnni eei-repllsmeNî esiM(12 engilILCPMOR-1//001– M) 
IURC 641 Av du Doyen G. Giraud 34093 Montpellier Cédex 5 UFR Médecine e : e.m: marie-annette.carbonneau@univ-montp1.fr
Bioénergétique – 2 ème partie MA Carbonneau 2010-201
phosphoénol pyruvate (PEP) pyruvate kinase dans le foie active déphosphorylée pyruvate (3C) ATP PEP/Fru-1,6P NB : effecteurs allostériques différents dans le muscle et dans le foie
La glycolyse d R a é p n p e e r l g P ie I   ( : 2pArTePm)ière phase : il y a consom E m nz a y ti m o e n s   glucose rdéifgféurleéemse nt ATP (1) phGolsucpohsatea-6se ADP Glucose-6-phosphate èrase (2) - -phosphate ATP ADP (3) Fructose 1,6 bisphosphate Anaérobie Aérobie ATP/citrate AMP/Fru-2,6P
AnaérobioseAér
ro2d è u m c e tipohna sde:A ilT y a P et de Fru-1,6 bisP (6C) (4) aldolase     (   5   )  glycéraldéhyde 3P (3C) NAD + + P i éshydrogé nase 2 X 1,3 bisP glycérate ADP kinas e 3 P glycérate (8) mutase 2 P glycérate (9) énolase phosphoénol pyruvate (PEP) ADP ruvate kinase pyruvate (3C)
Cycle de Krebs
Le mécanisme a es e su van : 1) Pyruvate + TPP TPP-CH(CH 3 )-OH + CO 2 2) TPP-CH(CH 3 )-OH + LIP TPP (régénéré) + LIP-Acétyl 3) LIP-Acétyl + CoA-SH LIP(H 2 ) + Acétyl-CoA + 4) LIP(H 2 ) FAD LIP (régénéré) + FADH 2 5) FADH 2 + NAD + FAD (régénéré) + NADH + H +
Système impliqué dans l oxydo-réduction
lipoamide
Le bilan énergétique 1Glc donne 2 pyr + 2 NADH + 2 ATP Evolution du pyruvate I – en aérobiose Dans la mitochondrie l acide ruvi ue subit une décarbox lation ox dative ar la pyruvate désh dro énase com lexe multienz me ui donne naissance à l acétyl CoA
Nîr-smeil e engsiM(é de Méd11Faculttneplleiceni eoMveni UéenneAquti02-0102 eriatisr–PCEcle ercy1reegoineIMB12M– /001121/CPMO– IL -RM)
lcycP– ere1io1BerenM2CEMI –nneéU inegituqAere 2010-versitaiM ed étlucaF1102llpentMoe inecédsîNemei-rlignise (M)M MOR-/10/e 21LIPC10 –
Étape 4 Régénération
néoglucogénèse
dans le foie
Étape
Étape 1
Hydrolyse par la lactase = -galactosidase Hydrolyse par la saccharase = -glucoidase
Le béribéri est une maladie causée par un déficit en vitamine B = thiamine ( malnutrition ), qui provoque une insuffisance cardiaque et des troubles neurologiques. Son nom provient du cin halais — la langue de la population majoritaire du Sri Lanka — et signifie « je ne peux pas, je  , ' s m tômes du béribéri. L'organisme humain n'est pas capable de produire la vitamine B 1 : il doit en trouver quotidiennement dans son alimentation. La chair de certains poissons contient de la thiaminase , une enzyme qui détruit la vitamine B 1 . Cette enzyme est dénaturée lors de la cuisson des poissons, mais pas s’ils sont mangés crus, comme cela se fait au Japon, où des carences en vitamine B 1 dues à ce mode d'alimentation ont été observées. Le riz, surtout s’il est décortiqué, est pauvre en vitamine B1 problème sérieux en extrême-orient En Europe on peut rencontrer ce problème chez l’alcoolique très dénutri
Métabolisme du fructose
Entrée du fructose et du galactose dans la glycolyse
Les réactions catalysées par la pyruvate déshydrogénase acét l li oamide rolipoamide
D-glucopyranoside
synthèse lipidique
glycolyse
 )/110–L0 COIPRMM-iM(l esengi/12 rgneiqetI1–MoeBivinUisrenAeu eén– CPME 2e1crcyel-Nerlieltpon Mnesemî011F10-2e 20tairedic eéMétd calu
Métabolisme du galactose
Dé i ritées f cien ces hé L absence de l'une des enzymes-clés nécessaires à l'entrée du fructose dans les voies métaboliques peut entraîner des conséquences graves. : 1) L insuffisance ou le manque de fructokinase provoque une fructosurie, accumulation du fructose dans les urines 2) L absence de l’aldolase 2 , qui clive le fructose 1-intracellulaire, entraîne sonpiégeage dans le foie et le d sfonctionnemen yt de ce dernier, ce qui peut saccompagner d hypoglycémie sévère, de vomissement, de jaunisse, et d hémorragie.           strictement l apport du fructose donc du saccharose dans le régime.
Intolérance au lactose : Trois types sont observés et liés aux déficiences et désordres suivants : - Dysfonctionnement de la muqueuse intestinale Chez les enfants rématurés déficience assa ère ou congénitale) Déficience liée à l’ablation d’une partie de l’intestin grêle Déficience provenant de dommages causés aux muqueuses de l’intestin grêle. - Déficience en enzymes des cellules muqueuses de l’intestin grêle i limin l r l t nt n n l r im . - Production par l’organisme de UDP-GALACTOSE grâce à son UDP-hexose 4’-épimérase.
PATHOLOGIES LIEES AU METABOLISME DU GALACTOSE Plusieurs désordres dans le métabolisme du galactose peuvent être observés. – Déficience en galactokinase : Cette déficience s’accompagne de galactosémie et de galactosurie. Lorsque le galactose est présent dans le régime, il peut être réduit, par l’aldohexose réductase, en présence de NADPH,H + , en galactitol dans le foie, le cristallin, le tissu nerveux et les vésicules séminales. Une quantité élevée de galactitol peut provoquer la cataracte. - Déficience en uridylyltransférase : Elle provoque une galactosémie et une galactosurie. On observe aussi une accumulation de galactose 1-et de galactitol dans le foie, les reins, le cristallin, le tissu , , mental et la cataracte. – Intolérance au lactose
-Nîmesl gien2 (iMese  ddeMéac1FtéulleptreilenicnoM M-COIP–L0 /1101/ )MRnAénqieuvire enUire sita-2012010cycre1MECP– elBiI1–M2 etrgneoe
La chaîne respiratoire mitochondriale 2 e -mis en jeu à chaque étape
II - En anaérobiose : la fermentation lactique , dans le muscle L acide pyruvique reste intracytoplasmique et il est réduit par la lacticodésydrogénase (LDH) Rappel PI *2 ADP 2 trio 2 C3 +   ou pas de 2 NADH / H + mitochondrie(GR) 2*2 ATP 2 pyruvate 2 lactate C3 LDH C3 Remarque : les 2 NADH produits par la glycolyse sont réutilisés pour réduire l acide pyruvique la glycolyse peut se maintenir le seul gain positif est la formation de 2 ATP par molécule de glucose la glycolyse « s emballe » pour former de l ATP ’ ’ accumulation de lactate acidose = crampes musculaires
Membrane interne 2 e -+ H + FAD FADH 2 Cycle de Krebs I – NADH-CoQ réductase (FMN/FeS) II – Succinate –CoQ réductase (FAD/FeS) III – CoQH2-cytochrome c réductase (hème b/hème c1/FeS) IV – Cytochrome c oxydase (hème a/hème a3/cu) Q = Ubiquinone = CoQ C = cythochrome c AS = ATP synthase
2*3 ATP 2*2 ATP 2*3 ATP GTP 2 ATP Au total 36 ATP sont formés par mol de Glc
2*3 ATP
Bilan énergétique de l’oxydation du glucose en aérobiose Glc + 36 AD O + O P + g  l P uc i os + e 6O 2 6C 2 36ATP + 42H 2 2 ATP + 2 NADH 2 FADH 2 navette du 2 pyr 2 NADH glycérol-3P 2*2 ATP  
NB : marquage isotopique
En anaérobiose : la fermentation alcoolique chez les levures Glc
re1P– elcyc –MICEM2ener1BiouqAeegitU innneéngil esiM(PCLI –100//121e )M MOR-2 er-010sreviatié lt Mde1120cuFaoMtneplldéceni esier-Nîme
La voie des pentoses-P : dérivation de la glycolyse (dans le cytoplasme) La création d un pouvoir réducteur : certains électrons des molécules énergétiques sont conservés pour les biosynthèses (acides gras, stéroïdes…) et non transférés à l O 2 Rappel PI 6P luconate  CH 2 (1) (1) ADP déshyGdlcr-o6géP nase OOPH 2 O COO H Glu-6P ( = 1) O NADP + Fr -6P PH +H + H OP déshydrogé NADP + a -décarboxyl NADPH +H +  2 CH 2 OH imérase CH 2 OH icéto-éras CHO Interconver-som e ( p p y r r do u ’d v Au a Tc t tPi e on sion des oses C=O ép (2) C=O et de NADH CH 2 OP
Le bilan global est la synthèse à partir de 3 pentoses (C5) toutes les réactions sont 2 hexoses (C6) + 1 triose (C3) réversibles
A) La transcétolase transfère une unité à 2C (coenzyme : thiamine ro hos hate TPP) 1- Attaque du carbone nucléophile de la TPP sur le groupement carbonyle du xylulose 5-phosphate, ce qui permet la fixation du substrat sur le coenzyme. 2- Rupture du squelette carboné avec libération du glycéraldéhyde 3-phosphate et        ' 3- Transfert de ce fragment dicarboné au ribose 5-phosphate et formation d'un composé à sept carbones lié à la TPP. 4- Libération du sédoheptulose 7-phosphate. B) La transaldolase transfère une unité à 3C (absence de coenzyme, formation d'une base de Schiff avec une lysine du site actif)
transcétolase transaldolase transcétolase
Interconversion des oses
Forme +H + + 2 e -
NADP + Forme réduite = « puissance réductrice = don d’électrons»
NAD +
Rappel PI
(esreilmîN-noM leptCOM-RM) /10 –LIPen2 /101iMesl ginU eénnAatisrevineoeBiI1ueiqetrgd  eluéticenéMed2010ire 1Fac-201crcyel– CPME 2M–1e
anémie hémolytique grave (parfois mortelle)
La primaquine = antipaludéen ne doit pas être administrée aux patients atteints de déficience génétique en G-6PD
Intérêt de la voie des pentoses-P voie régulée par le besoin de la cellule en NADPH Rappel PI 1) formation du ribose-5P Coenzyme A synthèse des nucléotides NAD + , FAD, ATP… ADN, ARN NB : la synthèse du désoxyribose se fait par réduction des nucléosides diP P-O-P-O-CH 2 P-O-P-O-CH 2 O r onuc o e r uc ase O + + ++ HO OH ATP HO H NADH + H + ADP + Pi NAD +
Le déficit en G-6PD est intéressant dans le cas de la malaria à plasmodium falciparum qui a besoin de GSH pour optimiser sa croissance La sélection naturelle a donc amené un nombre important de sujets d origine africaine à réduire la G-6PD C est l utilisation du médicament qui a révélé ce déficit génétique ’ ’
: Régulation
G6PD/déshydrogénase/ décarboxylase
2) inter conversion des oses à 3C et à 7C (synthèse de l’érythrose-4P, par exemple) 3) production de NADPH coenzyme utilisé dans les voies de synthèse acétyl-CoA et AG, par exemple dans le tissu adipeux) protection des hématies contre l’oxydation Glu-6P H 2 O 2 glutathi 2 o  n G pe S r H oxydase gluta N th A io D n P + ductase G-6PD + 2 H 2 O G-S-S-G NADPH + H -  NB: la déficience génétique en G-6PD du GR peut entraîner une diminution de la concentration en NADPH responsable de l’hémolyse
besoin équilibré en NADPH et en Ribose 5P
ycre1CE–Pe cl1BMI –M2102 02-0aF11tlucdeé éd MinecMoe oinereegituqAennée Universitaire
Interconversion des oses
par voie inverse de celle décrite précédemment
= cellules en division rapide besoin en ADN
= tissu adipeux pour la synthèse des AG
Interconversion des oses
èse l PI ( essentiellement h L é a p n at é i o q g u l e) u  cogén (NGG): Rappe permet de réguler la glycémie au cours du jeûne à partir de précurseurs non glucidiques les principaux précurseurs sont l’acide lactique (accumulé dans le muscle lors de l’effort physique) certains acides aminés dits « glucoformateurs » Ils entrent dans la voie de la NGG au niveau de l’acide pyruvique ou de l’acide oxaloacétique          rejoindre la NGG au niveau des trioses-P
 eilng e121//001 –LIPCOM-RM) eptneillîN-rsemis(M
PCEM2 –MI1Bioenee1crcyel– erivtasie ir1020tegreuqiénnAnU eOC-MMR )/10 –LIPne 21/10ptleM noicenéMed de ulté1Fac-201gil esiM(esîm-Nerli
Ile, Met, Thr, Val
Arg, Glu, Gln, His, Pro
Ala, Gly, Thr, ys, Ser, Trp Ile, Leu, Trp Leu*, Phe*, Tyr, Lys, Trp pyruvate acétoacé l CoA Glc PEP
AA en C3 = Ala, Ser, Cys Tryptophane Glycine Thréonine
Ra el PI pp lipides (TG) glucose (6C) glycérol c-Glu-6 phosphatase Gl 6P lycérol-3P g Fru-1,6 phosphatase Fru– ,6bisP * lipides (acides gras) glycérald 1 éh 2 y  d A e T  P –  c 3 o P n  ( s 3 om C) P acétyl-CoAP 2*2 ATP(GTP) consommés oxal c tate certa ns cycle de Krebs Pyruvate carboxylase/biotine protéines    certains AA (3C)
Les acides aminés dont le catabolisme aboutit à l'oxaloacétate sont des substrats énergétiques mais aussi des substrats de la gluconéogénèse dans le foie. Il s'agit tout d'abord de l'asparagine et de l'aspartate par la catalyse de l'asparaginase et de l'ASAT. Le glycocolle, la sérine et l'alanine grâce à la sérine désaminase et à l'ALAT conduisent au pyruvate qui entre dans la mitochondrie et peut alimenter le cycle de Krebs par la pyuruvate déshydrogénase ou bien la gluconéogénèse par la pyruvate carboxylase. Les acides aminés soufrés méthionine et surtout cystéine sont transformés  . Les acides aminés rares qui fourniraient du pyruvate dans leur catabolisme (tryptophane, méthionine, thréonine) sont trop peu abondants dans la ration alimentaire pour que leurs carbones soient utilisés pour le métabolisme énergétique.
Alanine Sérine C stéine
aminoacétone  drogénase tran 3
AoC lytéu riov( urieérltt)enem tapnnnergda rédn latiotoac acéA slup Aemerc tnogétesènil, dos BN: L ue ,Lys sont les seu
iqueAnnéoenergetisatri e enUvireac1Ftéul102001-2enicnoM  ed edéMycrc1eiB1IM– 2MECP– el
Glu NH 4+ transaminase
AA en C5 = Gln, Pro, Arg, His, Glu Gln, Pro, Arg, His glutaminase + NH 4
transaminase
O -cétoglutarate
AA en C4 = Asn, Asp
asparaginase
Met, Ile, Val
Asn
RM) –LIPCOM-/1011/ 0l gien2 (seMimîN-seleptreil
fumarate acétoacétate
Pathologie : déficit en Phe hydroxylase Phe Accumulation de Phe X Phe hydroxylase (monooxygénase) T r phényl pyruvate phénylcétonurie La phénylcétonurie est une maladie énéti ue grave en relation avec un        ' alimentaire). Elle affecte un nouveau-né sur 16 000 et est responsable d'une arriération mentale (oligophrénie phénylpyruvique) progressive en l'absence de traitement approprié. En France et dans de nombreux pays, on procède à la naissance à un dépistage systématique de la phénylcétonurie, permettant des soins immédiats par une alimentation pauvre en Phe.
Phe, Tyr Phe Phe hydroxylase (monooxygénase) Tyr oxyg nase p-OH phényl pyruvate dioxygénase isomérase a4 cféutmoaacryélt ate   cis (trans)
PEP carboxykinase odéshydrogénase G<0 malicodéshydrogénase A yr carboxylase mitochondrie
pyruvate cytoplasme translocase / mitochondrie
Enzyme à biotine
AOA Cycl de Krebs néoglucogénèse
glucose (6C) Glu-6 phosphatase Glc- P Fru 6P Fru-1,6 phosphatase 1*2 ATP consommés glycéraldéhyde –3P citrate
 Mnetponliel-Nersemîtaire 2010-2011Fcaluétd  eéMedic) se l(Mi 21/igne 0L–011/-MMRPIOCqitegreneoiB1IM–sierivUne néAnueEM2  –PCycle1erc
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