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MI1 – Métabolisme et Nutrition - Bioénergétique - B a ud in U Aninvéeersitaire 2007-2008Transferts à travers la double membrane mitochondr : ialeLes NADH sont générés au niveau du cytosol cellulaire, ils doivent passer dans la mitochondrie pou r intégrer lachaîne respiratoire (membrane interne) et à l’inverse l’ATP formé doit sortir vers le cystol pour être métabolisable.NADH/NAD+ et ATP/ADP ne diffusent pas spontanément.• Transferts NAD+ / NADH : ils sont échangés entre cytosol et matrice mitochondriale par un systèmede transport d'électrons :I- Système de navette Glycérol phosphate schéma 26bC’est la phospho di OH acétone (élément de la glycolyse cytosolique) qui se réduit en alcool, le 3-p hospho-glycérol.En même temps il y a oxydation du NADH en NAD+. Les 2 électrons et les 2 protons sont transportés par le 3-phospho-glycérol qui va dans la matrice mitochondriLale . 3-phospho-glycérol redonne la phospho diOH acé tone (l’enzyme est la glycérol 3 phosphate deshydrogenase) et FAD ca :p ted onHne FADH2, il récupère le po uvoir2réducteur du NADH.II- Navette malate-aspartate (cœur foiesch) é ma 26tL’acide oxalo acétique donne de l’acide et oxyde le NADH e .n LN’AaDci+de malique traverse la membran e. Al’intérieur il redonne l’AOA et le NAD+ devient N .A DHL’AOA est transformé en acide aspartique grâce à l’a spartateamino transferase. L’acide aspartique peut traverser la membrane mitochondriale. Le pouvoir réducte ur est ...

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MI1 – Métabolisme et Nutrition - Bioénergétique - Baudin

Transferts à travers la double membrane mitochondriale :

 AnnéeUniversitaire 2007-2008

Les NADH sont générés au niveau du cytosol cellulaire, ils doivent passer dans la mitochondrie pour intégrer la chaîne respiratoire (membrane interne) et à l’inverse l’ATP formé doit sortir vers le cystol pour être métabolisable. NADH/NAD+ et ATP/ADP ne diffusent pas spontanément.

·Transferts NAD+ / NADH : ils sont échangés entre cytosol et matrice mitochondriale par un système de transport d'électrons :

I- Systèmede navette Glycérol phosphate schéma 26b C’est la phospho di OH acétone (élément de la glycolyse cytosolique) qui se réduit en alcool, le 3-phospho-glycérol. En même temps il y a oxydation du NADH en NAD+. Les 2 électrons et les 2 protons sont transportés par le 3- phospho-glycérol qui va dans la matrice mitochondriale.Le 3-phospho-glycérol redonne la phospho diOH acétone (l’enzyme est la glycérol 3 phosphate deshydrogenase) et FAD capte H 2 donne FADH2, il récupère le pouvoir : réducteur du NADH.

II- Navettemalate-aspartate (cœur foie)schéma 26t L’acide oxalo acétique donne de l’acide et oxyde le NADH en NAD+. L’acide malique traverse la membrane. A l’intérieur il redonne l’AOA et le NAD+ devient NADH . L’AOA est transformé en acide aspartique grâce à l’aspartate amino transferase. L’acide aspartiquepeut traverser la membrane mitochondriale. Le pouvoir réducteur est donc passé dans la lumière de la mitochondrie grâce au transport de l'Acide malique.

- TransfertsADP et ATP :

Le transport est réalisé grâce à la translocase ATP/ADP schéma 26a L’ADP cytosolique se fixe sur l’enzyme transmembranaire (qui présente en son lieu de fixation des charges positives attirant les charges négatives de l'ADP), cette enzyme réalise une éversion, l'ADP passe alors dans la mitochondrie puis est libérée, avec modification de la conformation du site accepteur de l’enzyme. L’ATP prend sa place, de nouveau éversion puis libération d’ATP à l’extérieur de la mitochondrie. Le cycle est couplé donc s’il y a déficit de l’un ou de l’autre, l'ensemble de l'activité de la translocase peut être stoppé. C’est un des moyens de contrôle de l’ATP. L'ADP a 3 charges négatives alors que l’ATP en a 4, donc on perd un électron et donc de l’énergie : la mitochondrie dissipe de la chaleur en perdant ces électrons. 25% de l'énergie allouée à la chaine respiratoire sert à faire sortir l'ATP.

- Transferts de métabolites: III- Transporteursde phosphate : échange contre OH, couteux en énergie IV- Transporteursde dicarboxylates : échange contre des phosphates V- Transporteursde tricarboxylates : Citrates, Pyruvate. VI- Lepyruvate s’échange contre H+ et OH- VII- Autres: Succinate, fumarate, malate nécessitent aussi des transports. (NB: pour la navette malate aspartate, la libre diffusion du malate est possible sous forme acide malique protoné, mais le malate, sous forme anionique, nécessite un transporteur).

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VII. CYCLE DE KREBS= cycle tricarboxylique = cycle citriqueschéma 27 NDBaudin :Question de Janvier08 : demande plutôt des questions de compréhension plutôt que du par cœur bourrin. Ne demande pas les formules de toutes les molécules. Pour la September team, peut poser le cycle en entier avec les noms des réactifs et les enzymes correspondantes. Ouais ça nous aide pas trop -_- NB: 1CoAS~ = 10 équivalents-ATP 1 NADH = 2,5 équivalents-ATP 1 FADH2 = 1,5 équivalent-ATP Le cycle de Krebs constitue un lieu de convergence du catabolisme des 3 groupes de métabolites, Glucides (après glycolyse, ou voies des pentoses), Lipides (après béta oxydation), Protides. Le cycle est alimenté par des composés Acyl à 2C provenant de la dégradation du pyruvate (6C)en Acyl + Acide Oxalo acétique (4C). Toutefois il faut en plus, pour initier un cycle, que ce groupe Acyl soit activé sous forme Acétyl-CoA. Le cycle de Krebs est une oxydation, en aérobiose, permettant d'obtenir des CoEnzymes réduits FADH2, NADH, qui alimenteront la chaine respiratoire. De ce fait, le cycle (et presque toutes ses enzymes, hormis la Succinate Deshydrogénase) se trouve dans la lumière mitochondriale, à proximité de la chaine respiratoire, En parallèle de la récupération du pouvoir réducteur, il y a conjointement élimination de C sous forme CO2.

L'évenement clef, déclencheur du cycle est donc la réaction (1) menant à l'Acide citrique grâce àla Citrate Synthétase. C’est un acide symétrique à 6C. En transférant le OH du C3 en C2 on fabrique l’acide iso citrique qui est asymétrique (via un composé, l'Acide cis aconitique, non isolable).

On passe de l'Acide iso citrique à l'Acide  céto glutarique par une décarboxylation oxydative, générant 1 CO2 et 1 NADH. (Les béta cétones sont une source de décarboxylation facile)

Puis consommation d'1 CoA-SH au niveau de l'Acide céto glutarique : la déshydrogénase correspondante utilise l'énergie du CoAS~H pour décarboxyler et oxyder, on obtient de nouveau1 CO2 et 1 NADH, la réaction donne du Succinyl-CoA. Ce composéa de l’énergie qui est récupérée pour former un GTP à partir de GDP+Pi, restituant au passage CoA-SH.

L' acide succinique est transformé en acide fumarique avec transfert d’électrons sur un FAD devenant FADH2 (c'est une molécule moins énergetique que NADH). H2O se fixe pour fabriquer l’acide malique. Cet acide malique est oxydé en AOA et en même temps il y a production d' 1 NADH.

Bilan énergétique : schéma 29

Gain : 3 NADH, 1 FADH2, 1GTP soit 10 équivalents-ATP Pertes : 1 CoAS~H, soit 10 équivalents-ATP (problème ?) 2 CO2 à éliminer

Rq de Wikipedia : Attention, il est faux de considérer que le cycle de Krebs est trés énergétique.En effet, il produit d' un point de vue brut un seul ATP, sous forme de GTP, ce qui est moins que la simple glycolyse(2 ATP). Le cycle de Krebs est cependant POTENTIELLEMENT énergétique lorsqu' il est couplé à la chaine respiratoire mitochondriale (CRM). Le cycle du citrate va réduire des coenzymes(NAD et FAD) qui seront par la suite oxydés par cette CRM qui via un gradient de concentration et un phénoméne d' osmose va par l' enzyme ATP synthase produire les 11 autres ATP attribués, souvent par erreur, au seul et unique cycle de Krebs.

Régulation du cycle schéma 30

(ne pas apprendre les détails). Rôle important de l'ATP en tant qu'inhibiteur : nombreux niveaux de répression du cyle (8 en tout). Le GTP est parfois utilisé pour éviter l'inhibition tout en gardant un rôle énergétique. Remarquez qu'il n'y a qu'une possibilité de stimuler le cycle grâce à l'ADP.

Rq: Le pyruvate provient des glucides. Les lipides ne donnent que de l’acetyl coA et pas du pyruvate. Les lipides ne suffisent donc pas, cela peut conduire au diabète s'il y a accumulation uniquement d'Acetyl-CoA. ( En présence d'une grande quantité d'acétylCoA, le cycle de Krebs peut être débordé en particulier chez les diabétiques ayant un déficit sévère en insuline)

Octobre 2007 Sources Étudiantes

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VIII. MECANISMES PRODUCTEURS D'ACETYL CoA ET DE PYRUVATE

8-1DepuislecatabolismedeslipidesGAsexyo:dontida

 AnnéeUniversitaire 2007-2008

Les AG (saturés, pairs en C) donnent uniquement de l’acetyl coA. Cela se fait dans le foie et dans le muscle, dans les mitochondries. Le glycérol restant des TG donnera des glucides.

Etapesdelaoxydationschéma 31 Activation par ajout de CoA-S- à l'extrémité COOH de l'AG formant un AcylCoA cytosolique, avec consommation d'1 ATP, puis passage dans la mitochondrie* pour les étapes suivantes. L'AcylCoA deshydrogénase donne un trans Enoyl CoA, et 1 FADH2. Hydratation de la double liaison avec OH qui vient sur le C ,formant un  OH AcylCoA. Action d'une déshydrogénase donnant un  Céto Acyl CoA et 1 NADH. La  Céto Thiolase coupe 2C, donnant un AcétylCoA (vers cycle de Krebs) et un AG à n - 2 C qui refait une  oxydation.

Bilan : Au bout de 8  oxydations d'un même AG de départ, on obtient 9 AcetylCoA (donc AG en C18), 8 FADH2 et 8 NADH. Cette séquence d'oxydations successives d'un même AG se nomme spirale de Lynen(schéma 33)).On obtient au final 120 équivalents-ATP.

*Passage dans la mitochondrie des AG après activation sous forme AcylCoA (schéma 32via le transfert de l'Acyl ), sur eprotéine transport, la carnitine, grâce à Cartinine Acyl Transférase 1 (CAT1): on obtient AcylCarnitine, trans oquédans la matrice mitochondriale où CAT2 enlève le groupement Acyl pour le réassocier à un CoA. La carnitine est de nouveau transloquée. Elle a la particularité de posséder des charges négatives et positives permettant l'accroche de l'Acyl et la traversée des membranes.

Rq : Pour les AG insaturés il faut 2 enzymes en + : isomérase + oxydo réductase

Cas d’un AGI impair : On a besoin d’une isomerase pour transformer la liaison cis de l’AG en trans pour que la  oxydation puisse se faire

Cas d’un AGI pair : D’abord on déplace la double liaison grâce à 2 enzymes : l’acyl coA deshydrogenase et la diénoyl coA réductase. Puis on la transforme en trans grâce à l’isomerase.

Les AG saturés à nombre impair donnent à la fin un acetyl coA + un composé à 3C= propionyl coA qui est transformé en succinyl coA (entre dans le cycle de Krebs)

8-2 Glycolyse : schéma 34

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Différentesétapesdelaglycolyse:

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 Etape1: Le Glucose est phosphaté en 6 par, soit l’enzyme hexokinase qui travaille sur tous les oses, soit l’enzyme glucokinase qui travaille uniquement sur le glucose . Irréversible en général. Consommation d'1 ATP.

Etape 2 : G-6-P donne F-6-P (Phophoglucomutase) : Réversible  Intérêt: notion de structure : le F-6-P est plus symétrique que le G-6-P, le F-6-P étant plus tard coupé en deux. Etape 3 : La PhosphoFructoKinase va fixer un phosphate en n° 1 qu’il prend de l’ATP. Étape irréversible.

Etape 4 :Le F1,6-bi P est coupé en deux par une aldolase, donnant du 3 P glycéraldéhyde plus du P-di-OH- Acétone qui devra être isomérisé en 3 P glycéraldéhyde.

Etape5il existe un excès de: Pour la régulation: fabricat° du phosphate dihydroxyacétone qd phosglycéralréhyde .

Etape 6 : Utilisation d'un P inorganique menant à du 1,3bi-P- glycérate.

Etape7: Génération d'1 ATP, via une phosphoglycérate kinase.

Etape 8 :c’est une Mutase qui travaille, elle transfère le phosphate en C3 vers le C2 donc on aura l’acide 2 phosphoglycérique .

Etape 9 :Grâce à une enolase, on obtient un 2-P-Enol pyruvate très énergétique de par son instabilité.

Etape 10 : Création d’1 ATP , réaction irréversible, par la Pyruvate Kinase. Puis le pyruvate pourra être dégradé en AOA + AcétylCoA, et se diriger vers la mitochondrie.

Octobre 2007

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