paces - ue1 2013-2014 ed 2 biochimie catabolisme glucidique production dénergie mise en réserve de...
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PACES - UE1 2013-2014
ED 2Biochimie
Catabolisme glucidiqueProduction d’énergie
Mise en réserve de l’énergieRégulation hormonale
1,3-bisphosphoglycérate
3-phosphoglycérate
I
III
II
II'
IV
IV'
V
lactate
(1)
(2)
(3)
Question 1Le schéma ci-dessous représente une séquence métabolique de la glycolyse anaérobie (la réversibilité des réactions n’est pas précisée). Chacune des cases vides correspond à un composé (I, II, III, IV…) et les chiffres (1), (2) et (3) indiquent les enzymes impliquées.
A: le composé I est le 3-phosphoglycéraldéhyde
B: le composé V est le phosphoénolpyruvate
C: l’enzyme (1) est une déshydrogénase
D: l’enzyme (2) est une phosphatase
E: plusieurs iso-enzymes existent pour l’enzyme (3)
Question 1 : le schéma ci-dessous représente une séquence métabolique de la glycolyse anaérobie
Pi
3 PGA-DH
P-glycérate kinase
3-P-glycéraldéhyde
(3-PGA)NAD+
NADH + H+
ADP
ATP
pyruvate
LDH
A : I est le 3-phosphoglycéraldéhyde
B : V est le phospho-
énolpyruvate(V) : Pyruvate
1,3-bisphosphoglycérate
3-phosphoglycérate
I
III
II
II'
IV
IV'
V
lactate
(1)
(2)
(3)
C : l’enzyme (1) est une déshydrogénase
D : l’enzyme (2) est une phosphatase
Kinase
E : plusieurs iso-enzymes existent pour l’enzyme (3)
Lactate déshydrogénase LDH : 5 isoenzymes
2 gènes 2 polypeptides : M(uscle) et H(eart)
M4 M3H M2H2 MH3 H4dépôt
association non covalente de 4 chaînes polypeptidiques H ou M
fructose-6-phosphate
(1)
(2)
fructose-2,6-bisphosphate
(1)
E1(2)
fructose-1,6-bisphosphate
(1)
(2)
E2
E'2
P P
Hormone
(3)
(4)
E3
AMPc
Question 2Le schéma ci-dessous représente un point de contrôle important de la glycolyse hépatique :
A : E1 est une phosphataseB : E2/E’2 est la PFK-1C : le composé (2) est un activateur de la PFK-1D : l’AMPc active une protéine kinaseE : la production d’AMPc a pour conséquence une
déphosphorylation de l’enzyme bifonctionnelle E2/E'2
néoglucogenèse
Question 2 : le schéma ci-dessous représente un point de contrôle important de la glycolyse hépatique
fructose-6-phosphate
(1)
(2)
fructose-2,6-bisphosphate
(1)
E1(2)
fructose-1,6-bisphosphate
(1)
(2)
E2
E'2
P P
Hormone
(3)
(4)
E3
AMPc
ATP
ADP
PFK-1
PP = protéine phosphatase 2APKA = protéine kinase dépendant de l’AMPc
E2/E’2 : PFK-2/Fr-2,6-bisphosphatase
glycolyse
ATPADP
2H2O
2Pi
PP
H2O
Pi
2ADP
2ATP
PKA
fructose-6-phosphate
(1)
(2)
fructose-2,6-bisphosphate
(1)
E1(2)
fructose-1,6-bisphosphate
(1)
(2)
E2
E'2
P P
Hormone
(3)
(4)
E3
AMPc
ATPADP
ATP
ADPH2O
Pi
2H2O
2PiPP
PFK-1
2ADP
2ATP
PKA
E2/ E’2
PFK-2/FBPase-2
C : (2) est un activateur de la PFK-1
A : E1 est une phosphatase
B : E2/E’2 est la PFK-1
E1 est une kinase / PFK1 phosphofructokinase
Question 2
ADPADP
AMP
+
Citrate-
AMP est activateur
E2/E’2PFK-2 / Fr 2,6-bisphosphatase-2
E : la production d’AMPc a pour conséquence une déphosphorylation de l’enzyme bifonctionnelle E2/E'2
fructose-6-phosphate
(1)
(2)
fructose-2,6-bisphosphate
(1)
E1(2)
fructose-1,6-bisphosphate
(1)
(2)
E2
E'2
P P
Hormone
(3)
(4)
E3
AMPc
ATPADP
ATP
ADP
H2O
Pi
2H2O
2Pi
PPPFK-1
E2/E’2PFK-2/FBPase-
2
Question 2F-2,6-BP
+
D : l’AMPc active une protéine kinase
une phosphorylation de E2/E’2
PKA
2ADP
2ATP
A: E3 est la glycérolkinase
B: E6 est la fructose-6-phosphatase
C: E8 est la glucose-6-phosphatase.
D: le composé (2) est le fructose-6-phosphate
E: le fructose peut être un précurseur du glycogène
Fructose
Fructose 1-P
GlucoseGlycogène
ATP
ADP
E1
1 3-P-dihydroxyacétone
3-P-glycéraldéhyde
E4E3
2
3
4
E8
E7
E6
E5
Pyruvate
E2
5
5
Question 3Soit le schéma métabolique suivant concernant le métabolisme du fructose (la réversibilité des réactions n’est pas toujours précisée) :
Fructose
Fructose 1-P
GlucoseGlycogène
ATP
ADPE1
1 3-P-Dihydroxyacétone
3-P-Glycéraldéhyde
E4E3
2
3
4
E8
E7
E6
E5
Pyruvate
E2
5
5
Question 3 : métabolisme du fructose
Fructokinase
Aldolase B
GA kinase
AldolaseTriose-P-isomérase
Phosphohexoseisomérase
GA
Fr-1,6-BP
Glc-6-phosphatase
Pi
Pi Fr 1,6-bisphosphatas
e
Glc-6-P
Fr-6P
Fructose
Fructose 1-P
GlucoseGlycogène
ATP
ADPE1
1 3-P-Dihydroxyacétone
3-P-Glycéraldéhyde
E4E3
2
3
4
E8
E7
E6
E5
Pyruvate
E2
5
5
E1:Fructokinase
E2:Aldolase B
AldolaseE4:Triose-P-isomérase
E7: Phosphohexoseisomérase
GA
Fr-1,6-BP
Pi
Pi
Glc-6-P
Fr-6P
C : E8 est la glucose-6-phosphatase
E8 : Glc-6-phosphatase
A : E3 est la glycérol kinase
B : E6 est la fructose-6-phosphatase
E3: Glycéraldéhy
de kinase
Glycéraldéhyde kinase
E6: Fr 1,6-bisphosphata
se
Fr-1,6 bis phosphatase
Question 3 : métabolisme du fructose
Glycéraldéhyde
Fructose
Fructose 1-P
GlucoseGlycogène
ATP
ADPE1
1 3-P-Dihydroxyacétone
3-P-Glycéraldéhyde
E4E3
2
3
4
E8
E7
E6
E5
Pyruvate
E2
5
5
E1:Fructokinase
Aldolase B
E3: Glycéraldéhy
de kinase
Aldolase BE4:Triose-P-isomérase
Phosphohexoseisomérase
Fr-1,6-BP
E8 : Glc-6-phosphatase
Pi
PiE6: Fr 1,6-
bisphosphatase
Glc-6-P
Fr-6P
D: le composé 2 est le fructose-6-phosphate
E : le fructose peut être un précurseur du glycogène
Question 3 : métabolisme du fructose
2 = Fr-1,6-BP
OUI dans le foie
Question 4: Concernant la glucose-6-phosphate déshydrogénase:
A: elle catalyse l'étape d'engagement de la voie des pentose-
phosphatesB: elle est régulée par la disponibilité en NAD+ C: son substrat est le glucose-1-phosphateD: elle a pour cofacteur, la thiamine diphosphateE: elle est impliquée dans le métabolisme du glutathion au
niveau des érythrocytes
NADP+
Glucose-6-Glucose-6-PP
OH
H O
CH2O
OH
H
H
OH
OH
HH
P
OH
OH
H O
CH2O
OH
H
HH
P
O
6-P-Gluconolactone6-P-Gluconolactone
glucose-6-P-glucose-6-P-deshydrogénasedeshydrogénase
NADPH + H+NADP+
NADP+
Glc-6P
peroxyde
R’OH
Glutathion réduit
Glutathion oxydé
glutathion
peroxydase
glutathion
réductase
NADP+ Glc-6-P
glucose-6-phosphate
deshydrogénase
R-O-O-R'
R-OH G-S-S-G
2 3
6-P-glucono- lactone
E1 E2 E3
G-SH + G-SH
1+NADPH
Question 5Soit la séquence métabolique suivante se produisant dans le globule rouge (les composés ne sont pas tous forcément représentés) :
E3
E2
Pyruvate
E1
E4
3-Phospho-glycéraldéhyde
I
II
IV
III
Pi
V VI
VII
VIII
A : cette séquence se produit dans la mitochondrieB : E1 est une déshydrogénaseC : E2 est la phosphoglycérate kinaseD : E4 a une activité kinasique et phosphatasiqueE : le bilan énergétique de la séquence est de 3,5 ATP
Question 5Soit la séquence métabolique suivante se produisant dans le globule rouge (les composés ne sont pas tous forcément représentés) :
E3
E2
Pyruvate
E1
E4
3-Phospho-glycéraldéhyde
I
II
IV
III
Pi
V VI
VII
VIII
3 PGA-DH 1,3-bis phosphoglycérate1,3-bis phosphoglycérate
NAD+
NADH +H+
LactateLactateLDH
ADP
ATP
3-PG3-PG
E2 = Phosph
oglycéra
te kinase
2,3-BPG2,3-BPG
Shunt de Rapoport
bisphosphoglycérate mutase I IV
bisphosphoglycérate phosphatase IV IIE4 = enzyme bifonctionnelle
E3
E2
Pyruvate
E1
E4
3-Phospho-glycéraldéhyde
I
II
IV
III
Pi
V VI
VII
VIII
1,3-bis phosphoglycérate1,3-bis phosphoglycérate
NAD+
NADH +H+
ADP
ATP
3-PG3-PG
2,3-BPG2,3-BPG
LactateLactateLDH
B : E1 est une déshydrogénase
Question 5
C : E2 est la phosphoglycérate kinase
A : cette séquence se produit dans la mitochondrie
E4 : enzyme bifonctionnelle BPG phosphatase/mutase
D : E4 a une activité kinasique et phosphatasique
NON
3-PGA-DH
3-PGA-DH
E2 : PGKE4 : enzyme bifonctionne
lle
PGK
E3
E2
Pyruvate
E1
E4
3-phospho-glycéraldéhyde
I
II
IV
III
Pi
V VI
VII
VIII
3 PGA-DH
1,3-1,3-BPGBPG
NAD+ NADH + H+
ADP
ATP2,3-BPG2,3-BPG
LactateLactate LDH
Question 5E : le bilan énergétique de la séquence est de 3,5 ATP
1 ou 2 ATP formés1 ou 2 ATP formés
3-PG3-PG
ADPADPATPATP
PEP
2-PG2-PGHH2OO
Question 1
Soit la réaction de transformation du pyruvate en acétylCoA
A : cette réaction a lieu dans le cytosol
B : cette réaction est une décarboxylation oxydative
C : cette réaction fait intervenir, entre autres coenzymes, le
TDP, le FAD et la biotine
D : le NADH finalement produit donnera naissance à 2,5 ATP
grâce à la chaîne respiratoire
E : l’acétyl-CoA produit est destiné à rentrer dans le cycle de
Krebs
Production de l’énergie
Question 1
Soit la réaction de transformation du pyruvate en acétylCoA
A : cette réaction a lieu dans le cytosol
B : cette réaction est une décarboxylation oxydative
C : cette réaction fait intervenir, entre autres coenzymes, le
TDP, le FAD et la biotine
dans la mitochondrie
Complexe de la pyruvatedéshydrogénase
Pyruvate + NAD+ + CoASH
CO2 + NADH + H+ + CH3-C~SCoA O
Acétyl-CoAAcétyl-CoA
Thiamine diphosphate (TDP)Acide lipoïque
CoA-SHFAD
NAD+
5 coenzymes
CH3-CO-COOH
CO2
TDP
E1 =Pyruvate
déshydrogénase
E2 =dihydrolipoamide
transacétylase
CO CH3
LSH
S~HSCoA
CH3-C ~ SCoACH3-CHOH-TDP
O
FADH2
LS
SL
SH
SH
FAD E3 =Dihydrolipoamidedéshydrogénase
NAD+ NADH + H+
~
E : l’acétyl-CoA produit est destiné à rentrer dans le cycle de
Krebs
Question 1 (suite)
Transformation du pyruvate en acétyl-CoA
D : le NADH finalement produit donnera naissance à 2,5 ATP
grâce à la chaîne respiratoire
Complexe de la pyruvatedéshydrogénase
Pyruvate + NAD+ + CoASH
CO2 + NADH + H+ + CH3-C~SCoA O
Acétyl-CoAAcétyl-CoA
2 CO2
Acétyl-CoA
Chaîne respiratoireATPATP
KREBS
Pyruvate
H+ et e-
Question 2Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-
coenzyme A:
A : comporte 2 réactions d'oxydation
B : comporte 2 réactions d'hydratation
C : comporte 1 réaction de thiolyse
D : nécessite une molécule de CoA-SH
E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA
Question 2Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A:
oxydation
oxydation
hydratation
thiolyse
Question 2
Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A
acyl CoA (n)
acyl CoA (n-2)
CH3-C~SCoA O
CoASH
A : comporte 2 réactions d'oxydation
C : comporte 1 réaction de thiolyse
B : comporte 2 réactions d'hydratation
D : nécessite une molécule de CoA-SH
Acyl-CoA deshydrogénase
L-3-OH acyl-CoA deshydrogénase
Enoyl-CoA hydratase
Acyl-CoA thiolase
1 tour de spire de -oxydation : FADH2, NADH + H+, acétyl CoA
E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA
acyl CoA (n)
acyl CoA (n-2)
CH3-C~SCoA
O
CoA-SH
FAD
FADHFADH22
NAD+
NADH, HNADH, H++
cycle de Krebscycle de Krebs
Question 2
Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A
cycle de Krebs
1,5 ATP
2,5 ATP
E 1 I
Acétyl-CoA
Citrate
E 2
E 3
CO2
IsocitrateII
II'
-cétoglutarate
Succinyl-CoA
Succinate
Fumarate
Malate
II' II
I
CO2
E 4
I
E 5
GDP + Pi
GTP
O
C COO-
CH2-COO-
III'
IIIE 6
E 7
E 8
II II'
IVcitratesynthase
OxaloacétateOxaloacétate
aconitaseNAD+
NADH
NAD+
NADH
NAD+
NADH isocitrate déshydrogénase
complexe de l’-cétoglutaratedéshydrogénase
CoA-SH
CoA-SH
CoA-SH
succinate thiokinase
(succinyl CoA synthétase)
FAD
FADH2
succinate déshydrogénase
fumarase
malate déshydrogénase
dégradation de l’acétyl CoA dans le cycle de Krebs : 1 FADH2 (1,5 ATP) + 3 NADH, H+(7,5 ATP)+ 1 ATP 10 10 ATPATP
1 tour de spire de -oxydation : 1 FADH2 (1,5 ATP) et 1 NADH, H+ (2,5 ATP) 4 ATP4 ATP
Bilan = 14 ATP formésBilan = 14 ATP formés
dégradation de l’acétyl CoA dans le cycle de Krebs : 1 FADH2 (1,5 ATP) + 3 NADH, H+(7,5 ATP)+ 1 ATP 10 10 ATPATP
E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA
Question 2
Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A
Question 3 La cétogenèse et la cétolyse
A : l’acétoacétylCoA est hydrolysé directement en acétoacétate
B : les corps cétoniques sont synthétisés à partir d’acétylCoA venant des acides gras
C : les corps cétoniques peuvent être transformés en glucose dans le foie
D : 3-OH butyrate et acétoacétate sont utilisés par les tissus périphériques
E : l’accumulation de corps cétoniques est une caractéristique du diabète sucré de type I
Question 3 La cétogenèse et la cétolyse
A : l’acétoacétylCoA est hydrolysé directement en acétoacétate
B : les corps cétoniques sont synthétisés à partir d’acétylCoA venant des acides gras
3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA (HMG-CoA)3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA (HMG-CoA)
HMG-CoA synthase
acétoacétateacétoacétate acétyl-CoA
HMG-CoA lyase
acétoacétyl-CoA
2 acétyl-CoA
thiolaseCoASH
acétoneacétone
CO2
3-OH butyrate3-OH butyrate
NADH, H+
NAD+
Cétogenèse
Mitochondrie hépatique
Question 3 La cétogenèse et la cétolyse
C : les corps cétoniques peuvent être transformés en glucose dans le foie
D : 3-OH butyrate et acétoacétate sont utilisés par les tissus périphériques
Utilisation par les tissus des corps cétoniques formés dans le foiequand les sources de glucose sont insuffisantes (jeûne)
acétoacétateacétoacétate
acétoacétyl-CoA
3-OH butyratedéshydrogénase
3-OH butyrate3-OH butyrate
NADH, H+
NAD+
Succinyl-CoA
succinate
acétyl-CoAacétyl-CoA
3-cetoacyl-CoAtransférase
thiolase
Cétolyse
Question 3 E : l’accumulation de corps cétoniques est une caractéristique
du diabète sucré de type I
Diabète de type I = défaut de production d’insuline
Le glucose ne peut pas pénétrer dans les cellules pour être utilisé comme source d’énergie Formation de corps cétoniques
Question 4 Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique)
A : le cycle de l’acide citrique est présent dans toutes les cellules
B : l’acide citrique est formé par condensation de l’acide succinique avec
l’acétylCoA
C : sur les 8 réactions du cycle, 3 produisent du FADH2 et une produit du NADH, H+
D : une réaction anaplérotique du cycle de Krebs est catalysée par la pyruvate carboxylase
E : le bilan énergétique de la dégradation d’un acétylCoA (cycle de Krebs + chaîne respiratoire) est de 12,5 ATP
Question 4 Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique)
A : le cycle de l’acide citrique est présent dans toutes les cellules
B : l’acide citrique est formé par condensation de l’acide succinique avec
l’acétylCoA
dans les cellules qui ont des mitochondriesdans les cellules qui ont des mitochondries pas de cycle de Krebs dans les hématiespas de cycle de Krebs dans les hématies
Condensation de l’acétylCoA et de l’oxaloacétateCondensation de l’acétylCoA et de l’oxaloacétate
H2O
HSCoAC SCoA
O
CH3
+
COOH
C
CH2
HO COOH
COOHCH2COOHCO
COOHCH2
oxaloacétateoxaloacétate citratecitratecitrate synthasecitrate synthase
acétylCoAacétylCoA
Question 4
C : sur les 8 réactions du cycle, 3 produisent du FADH2 et une produit du NADH, H+
E 1 I
Acétyl-CoA
Citrate
E 2
E 3
CO2
IsocitrateII
II'
-cétoglutarate
Succinyl-CoA
Succinate
Fumarate
Malate
II' II
I
CO2
E 4
I
E 5
GDP + Pi
GTP
O
C COO-
CH2-COO-
III'
IIIE 6
E 7
E 8
II II'
IVcitratesynthase
OxaloacétateOxaloacétate
aconitaseNAD+
NADH
NAD+
NADH
NAD+
NADH isocitrate déshydrogénase
complexe de l’-cétoglutaratedéshydrogénase
CoA-SH
CoA-SH
CoA-SH
succinate thiokinase
(succinyl CoA synthétase)
FAD
FADH2
succinate déshydrogénase
fumarase
malate déshydrogénase
X X1 FADH1 FADH22 et 3 NADH, H et 3 NADH, H++
Question 4D : une réaction anaplérotique du cycle de Krebs est catalysée
par la pyruvate carboxylase
E : le bilan énergétique de la dégradation d’un acétyl-CoA (cycle de Krebs + chaîne respiratoire) est de 12,5 ATP
Pyruvate + CO2 + ATP Oxaloacétate + ADP + Pi +
2 H+
Formation d’oxaloacétate : pyruvate carboxylase Formation d’oxaloacétate : pyruvate carboxylase (biotine)(biotine)
isocitrate déshydrogénase
-cétoglutarate déshydrogénase
succinyl-CoA synthétase (GTP)
succinate déshydrogénase
malate déshydrogénase
NADH ou FADH2 formés
ATP formés
1 NADH
1 NADH
–
1 FADH2
1 NADH
2,5
2,5
2,5
1,5
1
10 ATP10 ATP
anaplérotique : qui fournit un composé du cycle de Krebs
Question 5 Soit le schéma métabolique suivant (X, 1, 2, 3 et 4 sont les principaux métabolites ; E1 , E2 , E3 et E4 les enzymes; tous les intervenants ne sont pas représentés)
CH3-C-COO-
O
COO-
CH2
CH
COO-
X
E2
E1
3
E3 E4
2
1
4-céto-glutarate
GLU
HO-C-COO-
CH2-COO-
CH2-COO-
HO-CH-COO-
CH2-COO-
NH3+
A: 1 est un produit de la glycolyseB: X est l’oxaloacétateC : l’enzyme E1 est activée par l'acétyl-CoAD : l’enzyme E3 est l’aspartate aminotransféraseE : l’enzyme E4 a pour coenzyme le couple NAD+/ NADH + H+
Question 5 Soit le schéma métabolique suivant(X, 1, 2, 3 et 4 sont les principaux métabolites ; E1 , E2 , E3 et E4 les enzymes; tous les intervenants ne sont pas représentés)
CH3-C-COO-
O
COO-
CH2
CH
COO-
X
E2
E1
3
E3 E4
2
1
4-céto-glutarate
GLU
HO-C-COO-
CH2-COO-
CH2-COO-
HO-CH-COO-
CH2-COO-
NH3+
pyruvate
oxaloacétate
malate
ASP
citrate
A: 1 est un produit de la glycolyse
B: X est l’oxaloacétate
GLU = glutamateASP = aspartate
CH3-C-COO-
O
COO-
CH2
CH
COO-
X
E2
E1
3
E3 E4
2
1
4-céto-glutarate
GLU
HO-C-COO-
CH2-COO-
CH2-COO-
HO-CH-COO-
CH2-COO-
NH3+
pyruvate
oxaloacétate
Pyruvate carboxylase
malate
Asp
ASAT
citrate
Malatedeshydrogén
ase
Question 5
E : l’enzyme E4 a pour coenzyme le couple NAD+/ NADH + H+
D : l’enzyme E3 est l’aspartate aminotransférase
C : l’enzyme E1 est activée par l'acétyl-CoA
Citrate synthase
Question 6 Chaîne respiratoire
A : les NADH, H+ sont réoxydés au niveau de la membrane mitochondriale externe
B : les équivalents réducteurs sont transférés d’un couple redox à l’autre dans le sens du gradient de potentiel allant du plus négatif au plus positif
C : en tenant compte du gradient de protons, la réaction catalysée par le complexe I s’écrit :
NADH + UQ + 5 H+ma NAD+ + UQH2 + 4 H+
cy
D : la succinate déshydrogénase fait partie du cycle de Krebs et de la chaîne respiratoire
E : l’oxygène est un des substrats du complexe III
Question 6 Chaîne respiratoire
A : les NADH, H+ sont réoxydés au niveau de la membrane mitochondriale externe
MMEMME
MMIMMI
- complexes I à IV- ATP synthase- Translocases
EIMEIM
Canaux de porineCanaux de porine
membrane mitochondriale interne
Question 6 (suite) Chaîne respiratoire
B : les équivalents réducteurs sont transférés d’un couple redox à l’autre dans le sens du gradient de potentiel allant du plus négatif au plus positif
du plus réducteur vers le plus oxydant
C : en tenant compte du gradient de protons, la réaction catalysée par le complexe I s’écrit :
NADH + UQ + 5 H+ma NAD+ + UQH2 + 4
H+cy
D : la succinate déshydrogénase fait partie du cycle de Krebs et de la chaîne
respiratoire
La réaction de transfert d’électrons est couplée au transfert de 4 protons de la matrice (ma) vers l’EIM (cy)
(UQ = ubiquinone, UQH2 = ubiquinol)
FAD FADH2
CH2
CH2
COOH
COOH
fumaratefumaratesuccinatesuccinate
CH
CH
COOH
HOOC
Krebs:étape 6 Chaîne respiratoire : complexe II
EIMEIM
MatriceMatrice
I
II III IVM M IM M I
M M EM M E
II
III IVIUQ
F0F1
(5) + (6)
(7)
(a)
NADH+ H+
(1)(2)
succinate
cytc
(3)
(4)
(a)(a) (a)
4H+
2H+4H+
NAD+
Fumarate
½O2+2H+
H2O
ADP+Pi
H+ ATP
E : l’oxygène est un des substrats du complexe III
Question 6 Chaîne respiratoire
OO22 = Accepteur des e = Accepteur des e-- du complexe IV (cytochrome oxydase) du complexe IV (cytochrome oxydase)
NONNON
NADH : 10 H+ passent dans l’EIM synthèse de 2.5 ATP
FADH2: 6 H+ passent dans l’EIM synthèse de 1.5 ATP
UQUQ
4 H4 H++
Espace Espace IntermembranaireIntermembranaire
Matrice Matrice mitochondrialemitochondriale
CI
Succinate
NAD+
CIII CIV
4 H4 H++2H2H++
Fumarate
Cyt c
12
O2 + 2 H+ H2O
MMIMMI
C IIC II
Cyt C
FADH2
NADH + H+
FAD
Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire
A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP
B : l’adénosine nucléotide translocase est un antiport
C : la sous-unité F1 de l'ATP synthase contient le site de synthèse de l'ATP
D : lorsqu’on ajoute du dinitrophénol à une préparation de mitochondries, celles-ci peuvent consommer l’oxygène mais ne synthétisent plus d’ATP
E : l’énergie nécessaire est fournie uniquement par un gradient électrique
EIMEIM
MatriceMatrice
I
II III IVM M IM M I
M M EM M E
II
III IVIUQ
F0F1
(5) + (6)
(7)
(a)
NADH+ H+
(1)(2)
succinate
cytc
(3)
(4)
(a)(a) (a)
4H+
2H+4H+
NAD+
Fumarate
½O2+2H+
H2O
ADP+Pi
H+ ATP
Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire
A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP
ATPATP4-4-
ADPADP3-3-
ATPATP4-4-
ADPADP3-3-
3H3H++ 3H3H++
HH++HH++
HH22PO4PO4--HH22PO4PO4--
EspaceEspaceintermembranaireintermembranaire
MatriceMatrice
AdénosineAdénosinenucléotidenucléotidetranslocasetranslocase(antiport)(antiport)
ATPATPsynthasesynthase
PhosphatePhosphateTranslocaseTranslocase(symport)(symport)
F0 F1
4 H+ 1 ATP
Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire
A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP
B : l’adénosine nucléotide translocase est un antiport
C : la sous-unité F1 de l'ATP synthase contient le site de synthèse de
l'ATPD : lorsqu’on ajoute du dinitrophénol à une préparation de
mitochondries, celles-ci peuvent consommer l’oxygène mais ne synthétisent plus d’ATP
Le DNP est un acide qui s’oppose au gradient de protonsLe DNP est un acide qui s’oppose au gradient de protons
+ H+ H++
NO2
NO2
OH
NO2
NO2
O-
Agent découplant : 2,4-dinitrophénol ou DNPAgent découplant : 2,4-dinitrophénol ou DNP
Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire
E : l’énergie nécessaire est fournie uniquement par un gradient électriqueet un gradient de pHet un gradient de pH
Hypothèse de Mitchell : couplage chimio-osmotiqueHypothèse de Mitchell : couplage chimio-osmotique
La MMI est imperméable aux protonsLa MMI est imperméable aux protons
La chaîne membranaire de transfert d’électrons est couplée La chaîne membranaire de transfert d’électrons est couplée à un transport actif de protons vers l’EIMà un transport actif de protons vers l’EIM
Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATPl’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP
ATPATP4-4-
ADPADP3-3-
ATPATP4-4-
ADPADP3-3-
3H3H++3H3H++
HH++HH++
HH22PO4PO4--HH22PO4PO4--
EspaceEspaceintermembranaireintermembranaire MatriceMatrice
ATPATPsynthasesynthase
F0 F1
4 H+ 1 ATP
Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATPl’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP
Mise en réserve de l’énergie
Question 1Quelles enzymes, entre autres, sont nécessaires à la néoglucogenèse hépatique à partir du glycérol ?
A : malate deshydrogénaseB : glycérol-3-phosphate deshydrogénaseC : énolaseD : glucose-6-phosphataseE : aldolase
ATP ADP
Glycérol
Glycérol kinaseGlycérol kinase
Glycérol-3-P
NAD+ NADH,H+
PDHA
Glc-6P
Glycérol-3-PGlycérol-3-Pdeshydrogénasedeshydrogénase
GA3P
Fr-1,6-BP
AldolaseAldolase
Fr-6P
Fr 1,6 BP Fr 1,6 BP phosphataphosphata
sese
Glucose
Phospho Phospho hexose hexose isoméraisoméra
sese
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
Question 1Quelles enzymes, entre autres, sont nécessaires à la néoglucogenèse hépatique à partir du glycérol ?A : malate deshydrogénaseB : glycérol-3-phosphate deshydrogénaseC : énolaseD : glucose-6-phosphataseE : aldolase
Question 2Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques
A : ce carrefour est présent dans tous les tissus
B : pour entrer dans la mitochondrie, le pyruvate doit être activé
C : (1) est une voie de la néoglucogenèse
D : les voies (2) et (4) fonctionnent simultanément dans le foie
E : un excès d’ATP inhibe la voie (3)
(4)(2)
(3)
Glucose Glycogène
Acides aminés
Pyruvate
(1)
Glycogène
Question 2Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques
(4)
(2)
(3)
Glucose Glycogène
Acides aminés
Pyruvate
(1)
Néoglucogenèse
Dégradation du
glycogène Glycolyse
Synthèse de
glycogène
Glycogène
A : ce carrefour est présent dans tous les tissus
B : pour entrer dans la mitochondrie le pyruvate doit être activé Le pyruvate entre librement dans la Le pyruvate entre librement dans la
mitochondrie où il est activé en acétyl CoAmitochondrie où il est activé en acétyl CoA
Dans le foie uniquementDans le foie uniquement
Question 2Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques
(4)
(2)
(3)
Glucose Glycogène
Acides aminés
Pyruvate
(1)
Néoglucogenèse
Dégradation du
glycogène Glycolyse
Synthèse de
glycogène
Glycogène
C : (1) est une voie de la néoglucogenèseD : les voies (2) et (4) fonctionnent simultanément dans le foie
E : un excès d’ATP inhibe la voie (3)
glycogènogenèse et glycogénolyse sont coordonnées et antagonistesglycogènogenèse et glycogénolyse sont coordonnées et antagonistes
Un excès d’ATP inhibe la Un excès d’ATP inhibe la glycolyseglycolyse
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Question 3: Soit le schéma métabolique suivant
A : (1) est l’UDP-glucoseB : (4) est le glucoseC : (5) est du glycogène (n-1)D : E3 est la glucose-6-phosphataseE : E7 est la Glc-1-phosphatase
Obj: réserve de
glucose
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Question 3
Pi
Glycogène n-1
Glc-1-P
Glycogènephosphorylase
glycolyse
glucokinase
PP
UTP
UDP-Glc
UDP UTP
UDPG-pyro-phosphorylase
Glycogène synthase
Nucléoside diphosphate
kinase
Glc-6-P
Phosphoglucomutase
Obj: libérer du glucose
Glc
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
NON
Obj: réserve de
glucose
Obj: libérer du glucose
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Question 3
Pi
Glycogène n-1
Glc-1-P
Glycogènephosphorylase
glycolyse
Glc-6-P
Phosphoglucomutase
glucokinase
PP
UTP
UDP-Glc
UDPG-pyro-phosphorylase
Glycogène synthase
UDP UTP
Nucléoside diphosphate
kinase
Glc
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
A : (1) est l’UDP-glucose
B : (4) est le glucose
NON
UDPG : forme activée du glucose pour la synthèse de glycogène
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Question 3
Pi
Glycogène n-1
Glc-1-P
Glycogènephosphorylase
glycolyse
Glc-6-P
Phosphoglucomutase
glucokinase
PP
UTP
UDP-Glc
UDPG-pyro-phosphorylase
Glycogène synthase
UDP UTP
Nucléoside diphosphate
kinase
Glc
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
C : (5) est du glycogène (n-1)
NON
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Question 3
Pi
Glycogène n-1
Glc-1-P
Glycogènephosphorylase
glycolyse
Glc-6-P
Phosphoglucomutase
glucokinase
PP
UTP
UDP-Glc
UDPG-pyro-phosphorylase
Glycogène synthase
UDP UTP
Nucléoside diphosphate
kinase
Glc
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
E : E7 est la Glc-1-phosphatase
D : E3 est la glucose-6-phosphatase
Question 4 (concours 2009-2010)
A: la glycogène synthase est active sous forme déphosphorylée
B: la glycogène synthase a comme substrat le glucose
C: l’UDP-glucose est un intermédiaire commun à la synthèse et à la dégradation du glycogène
D: la protéine kinase A est le relais de l’insuline au cours de l’activation de la synthèse du glycogène
E: la protéine phosphatase-1 (sous forme phosphorylée active) agit en même temps sur la phosphorylase kinase et la glycogène synthase, entraînant la dégradation du glycogène ainsi que l’inhibition de sa synthèse
Question 4 (concours 2009-2010)
A: la glycogène synthase est active sous forme
déphosphorylée
Synthase active
UDP-Glc Glycogène
Synthaseinactive
P
PP1 P
B: la glycogène synthase a comme substrat le glucoseUDP-GlcXC: l’UDP-glucose est un intermédiaire commun à la synthèse
et à la dégradation du glycogèneNON
Glycogénolyse Glycogénogenèse
E7 (8)
ATP ADPdans foie et muscle
(7)
(9)
(8)
E6
E5
E1
(1) glycogène
(2)
E2
(3)E3
(4) dans muscle
dans foie
E4
(5)
(6)
(voie métabolique)
Pi
Glycogène n-1
Glc-1-P
glycolyse
Glc-6-P
Phosphoglucomutase
PP
UTP
UDP-Glc
Glycogène synthase
(E6)
UDP UTP
Glc
Glc-6-phosphataseGlc-6-phosphatase
Glycogènephosphorylase
(E1)
glucokinase
Le glucose-1-P est un intermédiaire commun à la synthèse et à la dégradation
du glycogène
Question 4 (concours 2009-2010)D: la protéine kinase A est le relais de l’insuline au cours de
l’activation de la synthèse du glycogène
protéine kinase B (PKB)Relais de l’insuline
NON
AMPC et PKARelais du glucagon
Récepteur
Insuline
PKB PPKB active
PP1 PP1 active
P
Activation de la glycogène synthase
Récepteur
Glucagon
Stimulation de l’adénylate
cyclase
ATP AMPc
PKA PKA active
Activation de la phosphorylase
Question 4 (concours 2009-2010)E: la protéine PP1 (sous forme phosphorylée active) agit en
même temps sur la phosphorylase kinase et la glycogène synthase, entraînant la dégradation du glycogène ainsi que l’inhibition de sa synthèse
PP1
PKB
PP1PP1
P
InsulineInsuline
P
Synthase active
Synthaseinactive
P
UDP-Glc
Glycogène
Glc-6-P
Glc-1-P
Pase kinaseinactive
Pase kinaseactive
P
PP1PP1 P
Pase activ
e
Paseinactiv
e
P
dégradation du
glycogèneinhibée
Synthèse de
glycogèneactivée
X X
Récepteur
Protéine kinase B ou PKB
PKB Pactive
PP1PP1 activ
e
P
Glycogène phosphorylas
e
Glycogène phosphorylas
e kinase inactive
inactive
glycogénolyse
Glycogène synthaseactive
Synthèse de Synthèse de glycogèneglycogène
Insuline Mise en réserve du
glucoseAction
hypoglycémiante
Libération de glucoseAction
hyperglycémiante
inactiveP
Glycogène
synthase
Synthèse de
glycogène
Récepteur
ATP AMPc
GlucagonGlucagon
Stimulation de l’adénylate cyclase
RProtéine kinase A
C
Protéine kinase A
CR AMPc+
Glycogène phosphoryla
se
Glycogène phosphoryla
se kinaseactivactiv
ee
Glycogénolyse
P
activeactiveP
Question 5: Régulation du métabolisme
A: l’insuline, le glucagon et l’adrénaline sont les 3 principales hormones hyperglycémiantes
B: l’insuline est libérée par exocytose de la cellule du pancréas en réponse à un taux de glucose élevé
C: le glucagon stimule la glycolyse dans le foie
D: le cortisol stimule la néoglucogenèse hépatique
E: le diabète sucré, non équilibré, est caractérisé par une hypoglycémie à jeun
Question 5A: l’insuline, le glucagon et l’adrénaline sont les 3
principales hormones hyperglycémiantes
NON : l’insuline est hypoglycémianteNON : l’insuline est hypoglycémiante
Glycogène
Glc
Pyruvate
INSULINEINSULINE
Hormones antagonistesau niveau du foie
Glycogène
Glc
Pyruvate
GLUCAGONGLUCAGON
Glycogène
Glc-[6-P]
PyruvateLactate
ADRENALINEADRENALINE
Glycogène
Glc
Pyruvate
CORTISOLCORTISOL
Foie Muscle
Question 5B: l’insuline est libérée par exocytose de la cellule du
pancréas en réponse à un taux de glucose élevé
Taux de glucose sanguin élevéTaux de glucose sanguin élevéPancréas
Insuline libérée par exocytoseInsuline libérée par exocytose
Foie Muscle Adipocytes
Cellule Cellule ATP
SECRETION INSULINIQUE
Granules de stockage
NONles cellules libèrent du glucagon
Question 5C: le glucagon stimule la glycolyse dans le foie
Le GLUCAGONLe GLUCAGON 1- Mobilise les réserves de glycogène 1- Mobilise les réserves de glycogène 2- Stimule la néoglucogenèse2- Stimule la néoglucogenèse
Effet métabolique Enzyme cible
2-F-1,6-bisphosphatase
PFK1 [Fr-2,6-BP]
Néoglucogenèse
GlycolysePyruvate kinase
Synthèse du glycogène1-
Glycogène phosphorylase
Glycogène synthase
Dégradation du glycogène
NON
le GLUCAGON est HYPERGLYCEMIANT
le glucagon inhibe la glycolyse
Question 5D: le cortisol stimule la néoglucogenèse hépatique
Fourniture d’acides aminésprécurseurs de la
néoglucogenèse
Synthèse des enzymes spécifiques: PC, PEPCK, F-1,6-BPase, Glc-6-Pase
Au cours du jeûne physiologique:le CORTISOL est HYPERGLYCEMIANT
Effets du CORTISOLEffets du CORTISOL
Néoglucogenèse
Catabolisme protéique
Question 5E: le diabète sucré, non équilibré, est caractérisé par une
hypoglycémie à jeun
Diabète sucré :Déficience de la sécrétion et/ou de l’action de l’insulineCaractérisé par une hyperglycémie à jeûn
NON
Question 6 : Régulation du métabolisme
A: en période post prandiale, l’insuline permet la mise en réserve de glucose en excès sous forme de glycogène
B: en période post prandiale, le glucose en excès est utilisé pour la synthèse des acides gras et leur stockage, sous forme de triglycérides, dans le tissu adipeux
C: en période inter prandiale, le maintien de la glycémie est assuré par la glycogénolyse
D: lors d’une période de jeûne, la concentration des corps cétoniques augmente dans le sang
E: lors d’une période de jeûne, le maintien de la glycémie fait intervenir la néoglucogenèse
Question 6 : Régulation du métabolisme
A: en période post prandiale, l’insuline permet la mise en réserve de glucose en excès sous forme de glycogène
B: en période post prandiale, le glucose en excès est utilisé pour la synthèse des acides gras et leur stockage, sous forme de triglycérides, dans le tissu adipeux
Glucose provenant du sang circulant
Glycogène Glc-6-P Glucose
Ac Gras et Triglycérides Utilisé comme combustible
Elévation du rapport insuline/glucagon
GK
Tissu adipeux
PERIODE POST PRANDIALE (0-4h)
Cellule hépatique
Question 6 : Régulation du métabolisme
C: en période interprandiale, le maintien de la glycémie est assuré par la glycogénolyse
Passage du glucose dans la circulation
Glycogène Glc-6-P Glucose
Augmentation du rapport glucagon/insuline
PERIODE INTER PRANDIALE PERIODE INTER PRANDIALE (4-10h)
Cellule hépatique
Question 6 : Régulation du métabolisme
D: lors d’une période de jeûne, la concentration des corps cétoniques augmente dans le sang
E: lors d’une période de jeûne, le maintien de la glycémie fait intervenir la néoglucogenèse
Passage du glucose dans la circulation
Pyruvate Glc-6-P Glucose
Ac. gras utilisés comme
combustibles
Stimulation par le cortisol
Ac. gras venant du tissu adipeux
JEUNE PHYSIOLOGIQUEJEUNE PHYSIOLOGIQUE
OA
AA glycoformateurs
Protéines
Corps cétoniques
Corps cétoniques
Tissus périphériques
• Post-prandial : glycogénogenèse (0-4H)
• Interprandial : glycogénolyse (4H-10H)
Jeûne physiologique : (10H-24H)Ac. Gras Corps
cétoniques
1er temps: LipolyseGlycérol
Néoglucogenèse2ème temps: Lipolyse
+ Néoglucogenèse (AA)
Régulation métabolique
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