glycolyse
DESCRIPTION
Pr Sanae BouhsainTRANSCRIPT
Plan 1- Définition
2- Réactions de la glycolyse
3- Bilan énergétique de la glycolyse
4- Régulation de la glycolyse
5- Utilisation d’autres sucres dans la glycolyse
6- Principales anomalies de la glycolyse
Conclusion
1- Définition Glycolyse dérive du grecque glik
(sucre) et lyssis (dissolution)
Glycolyse: voie du catabolisme oxydatif , cytoplasmique, anaérobique avec production de:2 molécules de pyruvate (C3)Molécules riches en énergie (NADH,H+
et ATP)
Historique 1897: Hans et Buchner découvrent que des
extraits acellulaires de levure permettent la fermentation des sucres.
1905: Harden et Young découvrent que pour dégrader les sucres il faut du phosphate.des réactifs comme l’acide iodoacétique et le fluorure
de sodium bloquent le métabolisme des sucres.
1940: Embden, Mayerhof et Parnas proposent la séquence de 10 réactions de la voie de « glycolyse ».
• 10 réactions catalysées par 10 enzymes: 2phases• Phase 1
• Préparation avec phosphorylation • Utilisation d’énérgie• Réactions 1 à 5
• Phase 2– Oxydation– production d’énérgie – Réactions 6 à 10
Hexokinase Glucokinase
Site Ubiquitaire Hepatocytes
Cellule beta pancreas
Cinétique Faible Km
Vmax basse
Km élevé
Vmax élevée
Régulation G-6-phosphate (G6P)
Non assurée par G6P
Conditions d’activité
Faible concentration de glucose.
Haute concentration de glucose
Réaction 7: Phosphoglycérate kinase (PGK)
C
C
CH 2 O PO 32
O O PO 32
H O H
C
C
CH 2 O PO 32
O O
H O H
A D P A T P
1
22
3 3
1
M g 2+
1 , 3 - b i s p h o s p h o - 3 - p h o s p h o g l y c e r a t e g l y c e r a t e
P h o s p h o g l y c e r a t e K i n a s e
- Réaction de phosphorylation liée au substrat: Produit une molécule d’ATP
RappelPhosphorylation au niveau du substrat
Phosphorylation de l’ADP en ATP par couplage avec une réaction d’hydrolyse d’une molécule riche en énergie
Processus au cours duquel de l’ATP est produit en dehors de la chaine respiratoire
Survient au cours du métabolisme à 3 endroits:Glycolyse: réactions catalysées par la:
phosphoglycérate kinase (PGK)pyruvate kinase (PK)
Cycle de Krebs: réaction catalysée par succinyl CoA synthétase
Réaction 9: Enolase
C
C
C H 2 O H
O O
H O P O 32
C
C
C H 2 O H
O O
O P O 32
C
C
C H 2
O O
O P O 32
O H
2
3
1
2
3
1
H
2 -p h o s p h o g ly c e r a t e e n o la t e in t e r m e d ia te p h o s p h o e n o lp y r u v a te
E n o la s e
Réaction de déshydratation Mg++-dependante
Réaction 10: Pyruvate Kinase
C
C
CH 3
O O
O2
3
1A D P A T PC
C
CH 2
O O
O PO 32
2
3
1 C
C
CH 2
O O
O H2
3
1
p h o s p h o e n o l p y r u v a t e e n o l p y r u v a t e p y r u v a t e
P y r u v a t e K i n a s e
- Réaction exergonique irréversible
- Enzyme clé de la glycolyse
- Phosphate transféré à l’ADP avec formation d’ATP (Phosphorylation au niveau du substrat)
Enzyme Glycolyse/ReactionGo'
kJ/molG
kJ/mol
1- Hexokinase -20.9 -27.22- Phosphoglucose Isomerase +2.2 -1.43- Phosphofructokinase 1 -17.2 -25.94- Aldolase +22.8 -5.95- Triosephosphate Isomerase +7.9 negative
6- Glyceraldehyde-3-P Dehydrogenase7- Phosphoglycerate Kinase
-16.7 -1.1
8- Phosphoglycerate Mutase +4.7 -0.69-Enolase -3.2 -2.410- Pyruvate Kinase -23.0 -13.9
*Values in this table from D. Voet & J. G. Voet (2004) Biochemistry, 3rd Edition, John Wiley & Sons, New York, p. 613.
Bilan variable:(Aérobie ou anaérobie? )
Conditions aérobiques: mitochondriePyruvate: cycle de krebsNADH, H+: chaine respiratoire mitochondriale
(3 ATP)
Conditions anaérobiques: (lactate déshydrogénase LDH)
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BILAN total DE LA GLYCOLYSEGlycolyse (-O2)
Réactions 7 et 10 : 4ATPDépart : Réactions 1 et 3 : dépense - 2 ATPBilan net 2 ATP
GLYCOLYSE (+ O2)Réaction 6: 2 NADH réd.(CRM) 6 ATPRéactions 7 et 10 : Kinase 4 ATPDépart : Réactions 1 et 3 : dépense - 2 ATP Bilan net 8 ATP
Régulation de la glycolyse
Régulation intéresse les enzymes:Catalysent réactions fortement exergoniquesIrréversiblesGrande importance de l’étape limitante
Les enzymes clés:Hexokinase/ GlucokinasePhosphofructokinase-1 (PFK1): étape
limitantePyruvate kinase
Glucose-6-phosphate: inhibiteur allostérique de l’hexokinase
Hexose-6-P
Hexokinase
ADP
ATP Hexoses
Pas de régulation allostérique
Feedback inhibition par glucose-6-P
Glucose
(foie; pancreas)Glucokinase
Glucose-6-P
1- Régulation de l’Hexokinase / Glucokinase
En période alimentaire:- Forte concentration glucose: activation Glucokinase (Vmax élevé)- Action insuline: induction synthèse de l’enzyme
2- Régulation de la PFK1: contrôle allostérique
• Inhibiteurs allostériques: ATP, citrate
• Activateur allostérique: Fructose 2,6 biphosphate (F2,6BP)+++:Provient du fructose 6 PSous l’action d’une enzyme PFK2 (PhosphoFructo
kinase 2)
PFK 2Enzyme bifonctionnelle
Une partie PFK2: phosphofructokinase 2 (fonction kinase)Une partie F2,6BPase: fructose 2,6 biphosphatase (fonction
phosphatase)
Choix entre les deux fonctions contrôlé par phosphorylation de l’enzyme ++++:PFK2 dephosphorylée:
PFK2 (fonction kinase) active et F2,6BPase (fonction phosphatase) inactive
PFK2 phosphorylée: PFK2 (fonction kinase) inactive et F2,6BPase (fonction phosphatase) active
En période post prandiale, L’insuline:Déphosphorylation de la PFK2: action d’une
phosphodietérase activée par l’insuline PFK2 active Production de F2,6BP Activation de PFK1 Activation de la glycolyse
• En période de jeûne physiologique,le glucagon:Phosphorylation de la PFK2 (Active la PKA,
formation de l’AMPc) PFK2 inactive Absence de de F2,6BP Inhibition de la glycolyse Glucose réservé aux tissus gluco-dépendants
PFK2 dephosphorylée par phosphatase:PFK-2 - activeFBPase-2 - inactive
Fructose-6-phosphate
Fructose-2,6-bisphosphate
ATP
ADP
fructose-6-phosphate
PFK2 phosphorylée par proteine kinase A:FBPase-2 - active PFK-2 - inactive
fructose-2,6-bisphosphate
H2O
Pi
Le choix entre le deux fonctions est contrôlé par phosphorylation de l’enzyme PFK2.++++
Régulation allostérique
Activateur allostérique: F-1,6-BP (témoin de l’activité de la glycolyse)
Inhibiteurs allostériques : acétyl- CoA, ATP, Alanine et citrate
Régulation covalente hormonale
Forme déphosphorylée active: par l’insuline (phosphatase)
Forme phosphorylée inactive: par Glucagon (protéine kinase A )
3- Régulation de la Pyruvate kinasecontrôles: allostérique et covalent
Dans les hématies l’ATP est utilisée pour assurer le fonctionnement de la pompe sodium (Na)-potassium (K) afin de maintenir le taux de K intracellulaire
Déficit en pyruvate kinase : dédicit en ATP, la pompe NA-K est non fonctionnelle: hémolyse, ictère, anémie.
Déficit enzymatique héréditaire: déficit en pyruvate kinase érythrocytaire
Déficit en transporteurs: Déficit en GLUT2 Syndrome de Fanconi-Bickel (SFB)
Transmission : autosomique récessive Étiologie: mutations du gène du transporteur GLUT2 GLUT2:
facilite la libération du glucose et d'autres hexoses des cellules de l'intestin et du tubule proximal
favorise l'entrée et la libération de ces sucres dans les hépatocytes et les cellules bêta du pancréas.
Clinique: Accumulation de glycogène dans le foie et les reins Hépatosplénomégalie Insuffisance rénale tubulaire sévère Rachitisme et retard de croissance
Régime pauvre en galactose avec le fructose pour principale source en carbohydrates
Traitement symptomatique: hydratation, vitamine D….
Intolérance au lactose
Très répondue dans le monde
Intolérance au laitAbsence d’une enzyme dans l’intestin: lactaseLactose non digéréClinique: diarrhée, crampes abdominales
Traitement: éliminer le lait de l’alimentation
Ganglions supra-claviculaires
Ganglions médiastinaux
Image en PET scan d ’un patient atteint de lymphome
avec du 18fluorodeoxyglucose