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Chapitre 17: La glycolyse

Chapitre 17: La glycolyse. La voie glycolytique Réactions de la glycolyse La fermentation Régulation métabolique Métabolisme d’hexoses autre que le glucose. La glycolyse: réaction globale. Glucose arrive dans le sang suite à l’hydrolyse de di- et poly-saccharides (saccharose, amidon),

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Chapitre 17: La glycolyse

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Presentation Transcript

  1. Chapitre 17: La glycolyse • La voie glycolytique • Réactions de la glycolyse • La fermentation • Régulation métabolique • Métabolisme d’hexoses autre que le glucose

  2. La glycolyse: réaction globale • Glucose arrive dans le sang suite à l’hydrolyse de di- et poly-saccharides (saccharose, amidon), • Ou après sa synthèse (dans la gluconéogenèse). • Glucose entre dans la cellule à l’aide d’un transporteur • Addition de groupements phosphoryle au glucose • Conversion des intermédiaires phosphorylés en composées de haute énergie. • Hydrolyse de ces composées avec synthèse d’ATP et formation de pyruvate. • Réaction globale: • Glucose + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi--> 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

  3. La glycolyse est une voie métabolique commune à toutes les cellules (1)

  4. Réactions enzymatiques de la glycolyse

  5. 1. Hexokinase • Catalyse la phosphorylation de glucose en glucose 6-phosphate aux dépens d ’une molécule d ’ATP Glucose + ATP --> Glucose 6-phosphate + ADP + H+ • La réaction est quasi irréversible • Dans le fois une glucokinase remplace la hexokinase • Hexokinase est inhibé par ATP et glucose 6-phosphate

  6. 1. Hexokinase glucose glucose Modèle compact d’une sousunité

  7. 2. Phosphoglucose isomérase • Catalyse la conversion de glucose 6-phosphate en fructose 6-phosphateGlucose 6-phosphate <---> Fructose 6-phosphate • La réaction est en équilibre

  8. Phosphoglucose isomérase (2)

  9. 3. Phosphofructokinase-1 (PFK-1) • Catalyse une étape-clé du contrôle de la glycolyseFructose 6-phosphate + ATP --> Fructose 1,6-bisphosphate + ADP + H+ • Elle utilise à nouveau une molécule d ’ATP • La réaction est quasi irréversible • Le produit de la réaction est le fructose 1,6-bisphosphate • Enzyme allostérique • L ’activité enzymatique est modulée par des métabolites:fructose 2,6-bisphosphate, ADP et AMP stimulent, ATP et citrate inhibent

  10. 4. Aldolase • Catalyse la scission du fructose 1,6-bisphosphate en deux triose phosphatesfructose 1,6-bisphosphate <--> dihydroxyacétone phosphate + glycéraldéhyde 3-phosphate • La réaction est quasi réversible • L’Aldolase hépatique utilisefructose 1-phosphateainsi quefructose 1,6-bis-phosphatecomme substrats

  11. 5. Triosephosphate isomérase (1) • Catalyse l ’interconversion des glycéraldéhyde 3-phosphate et dihydroxyacétone phosphate: dihydroxyacétone phosphate <--> glycéraldéhyde 3-phosphate • La réaction est réversible

  12. Triosephosphate isomérase

  13. 6. Glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase • Catalyse la seule réaction d ’oxydation de la glycolyseglycéraldéhyde 3-phosphate + NAD+ + Pi <--> 1,3-bisphosphoglycérate + NADH + H + • La réaction est quasi réversible

  14. L ’arsenic est toxique • L ’Arséniate est une analogue du phosphate inorganique. L ’enzyme ne fait pas la distinction. • L ’analogue instable formé est vite hydrolysé.

  15. 7. Formation d ’ATP • ATP est formé par l ’action de la phosphoglycérate kinase:1,3-bisphosphoglycérate + ADP <--> 3-phosphoglycerate + ATP • La réaction se déroule au voisinage de l ’équilibre • Le groupe phosphoryle riche en énergie est transferé à l ’ADP pour former de l ’ATP • Le transfert d ’un group phosphoryle riche en énergie est une phosphorylation au niveau du substrat

  16. Formation d ’ATP (2) H2O R-CH2 -O-PO32- R-CH2-O-H + HOPO32- DG ≤12.6 KJ/mol H2O O O R-CO-PO32- R-C-O-H + HOPO32- O-H R-C=O DG >30 KJ/mol

  17. 8. Phosphoglycérate mutase • Catalyse la conversion de 3-phosphoglycérate en 2-phosphoglycérate • La réaction se déroule au voisinage de l ’équilibre

  18. 9. Enolase • Catalyse le passage du 2-phosphoglycérate au phosphoénolpyruvate (PEP)2-phosphoglycérate <--> PEP + H2O • La réaction est réversible • Phosphoénolpyruvate est porteuse d ’un groupe phosporyle riche en énergie. Phospoester de haute énergie

  19. 10. Pyruvate kinase (1) • Catalyse le transfert du groupe phosphoryle du phosphoénolpyruvate à l ’ADP pour former de l ’ATP:PEP + ADP + H+ --> pyruvate + ATP • La réaction est métaboliquement irréversible • Le transfert du groupe phosphoryle riche en énergie permet la formation de l ’ATP.

  20. La fermentation

  21. Fermentation lactice • En absence d ’oxygène la plupart des cellules transforment le pyruvate en lactate pour assurer la réoxydation de NADH en NAD+

  22. Fermentation alcoolique • La levure et certaines autres microorganismes comme des protistes et des bactéries peuvent transformer le pyruvate en éthanol • Le NADH formé dans la réaction de la GAPDH peut être réoxydé en NAD+ par l ’action de l ’alcool déshydrogénase qui catalyse la réduction d ’acétaldéhyde en éthanol • Cette régénération de NAD+ permet à la fermentation de se maintenir en l ’absence d ’oxygène.

  23. Regulation: variations d ’énergie libre (1) 1kcal=4,2 kJ

  24. Variations d ’énergie libre (2) 1kcal=4,2 kJ • Variations d ’énergie libre standard comparées aux variations d ’énergie libre réelle dans les érythrocytes pour les réactions enzymatiques de la glycolyse

  25. 1,3-bis phosphoglycérate • Les globules rouges peuvent transformer le 1,3-bisphosphoglycérate en 2,3-bisphosphoglycerate, la molécule dont dépend un transport efficace d ’O2. Courbe d’oxygénation de la hémoglobine pour des érythrocytes différentes

  26. Régulation allostérique de la PFK-1 Activateurs ADP, AMP, AMPc FBP, F2,6P2, F6P, NH4+,Pi Inhibiteurs ATP, citrate, PEP

  27. Phosphofructokinase-2 (PFK-2) • la fructose 2,6-bisphosphate est synthétisée par la PFK-2Fructose 6-phosphate + ATP --> Fructose 2,6-bisphosphate + ADP + H+ • La PFK-2 est régulée par phosphorylation du façon indirect par AMP-cyclique et la glucagon Fructose 2,6-bisphosphate

  28. L’hormone glucagon contrôle l’activité de la PFK-1 • Glucagon • AMP cyclique • Protéine kinase • PFK-2 • Fructose 2,6-bisphosphate • PFK-1

  29. AMPcyclique (1) • Différentes étapes dans une régulation hormonale • Premier messager: glucagon,protéine de 29 acides aminées produit par les cellules a du pancréas • Le récepteur de glucagon est une AMP cyclase • Second messager: cAMP • Enzyme effectrice: protéine kinase • Phosphorylation de l ’enzyme cible: PFK-2 • Fru-6-P + ATP --> Fru-2,6-P2 + ADP (Fru-2,6-P2 est une activateur allosterique de la PFK1)

  30. AMPcyclique (2) • Conversion de l ’ATP en AMP cyclique (AMPc) catalysée par l ’adénylate cyclase

  31. Régulation de la pyruvate kinase • Pyruvate kinase est une enzyme allostérique • Beaucoup de métabolites peuvent moduler son activité (voir fructose 1,6-bisphosphate) • L  ’activité enzymatique peut être modulé par phosphorylation (voir glucagon)

  32. Pyruvate kinase de Leishmania mexicana

  33. Métabolisme d’ hexoses autres que la glucose • Fructose • Saccharose (sucre, sucrose), disaccharide de glucose et fructose • Jus de fruits • Galactose • Lactose (produits laitières): disaccharide de glucose et galactose • Mannose • Glycoprotéines

  34. Saccharose • Le saccharose (un disaccharide de glucose et fructose) est catabolisé via la glycolyse. • L ’enzyme saccharase (invertase) l ’hydrolyse du saccharose des aliments en glucose et fructose. Le fructose est métabolisé par le fois. • Le fois possède une glucokinase, une fructokinase, une aldolase à double spécificité et une triose kinase • La catabolisme du fructose évite la PFK-1 et le point de contrôle qui y est associé

  35. Lactose • Le lactose, un disaccharide de glucose et galactose présent dans le lait, est aussi catabolisé via la glycolyse grâce à une enzyme intestinale: la lactase. • Galactosémie: déficience en galactose-1-phosphate uridyltransférase • Intolérence au lactose : déficience en lactase

  36. Mannose F6P

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