PACES - UE1 2013-2014

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)


(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


(1)

(2)


(1)

E1(2)


(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


(1)

(2)


(1)

E1(2)


(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


(1)

(2)


(1)

E1(2)


(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



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


Glycéraldéhyde

Fructose

Fructose 1-P

GlucoseGlycogène

ATP

ADPE1



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


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-gluconolactone

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


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


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


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


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


Question 2


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


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


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


fumarase


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)



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


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


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



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



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


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


(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


(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


E7 (8)


(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


NON

Obj: réserve de

glucose

Obj: libérer du glucose


E7 (8)


(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


glycolyse

Glc-6-P

Phosphoglucomutase

glucokinase

PP

UTP

UDP-Glc


Glycogène synthase

UDP UTP


kinase

Glc


A : (1) est l’UDP-glucose

B : (4) est le glucose

NON

UDPG : forme activée du glucose pour la synthèse de glycogène


E7 (8)


(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


glycolyse

Glc-6-P

Phosphoglucomutase

glucokinase

PP

UTP

UDP-Glc


Glycogène synthase

UDP UTP


kinase

Glc


C : (5) est du glycogène (n-1)

NON


E7 (8)


(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


glycolyse

Glc-6-P

Phosphoglucomutase

glucokinase

PP

UTP

UDP-Glc


Glycogène synthase

UDP UTP


kinase

Glc


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


E7 (8)


(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



(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


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


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


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

Documents

PACES - UE1 2013-2014