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Quel est le devenir du NADH produit dans le foie lors de l'oxydation de l'acide lactique ?

Quel est le devenir du NADH produit dans le foie lors de l'oxydation de l'acide lactique ?


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Le NADH (« NAD réduit ») est produit lors de l'oxydation du lactate sanguin dans le foie. La glycolyse nécessite du NAD+ (« NAD oxydé »), alors que la gluconéogenèse nécessite du NADH. Cependant, le NADH n'est apparemment pas toujours utilisé pour la gluconéogenèse (Comment le NAD+ est-il utilisé dans la fermentation lactique après avoir été oxydé du NADH ?), c'est-à-dire que le cycle de Cori ne fonctionne pas toujours - alors que devient le NADH dans ce cas ?

Ma meilleure hypothèse est que, avec le pyruvate, il peut être transféré dans le sang d'une manière ou d'une autre pour se rendre au site où il est nécessaire, et il sera ensuite introduit dans la chaîne de transport d'électrons, tandis que le pyruvate sera introduit dans le Krebs cycle.


La « meilleure supposition » dans cette question est incorrecte et la question elle-même indique un manque de compréhension des rôles du NAD+ et NADH dans le métabolisme énergétique. (Pour rectifier cela, les chapitres 17 et 18 de Berg et al. sont suggérés.)

La production de NADH dans l'oxydation des glucides et des graisses est la justification énergétique de ces processus. Dans des conditions aérobies, la réoxydation du NADH en NAD+ passant par la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries* génère de l'ATP pour les processus énergétiques de la cellule.

Le sort du NADH produit par l'oxydation du lactate atteignant le foie à partir du sang serait similaire dans des conditions où il n'est pas nécessaire pour la gluconéogenèse (dans l'inversion de la réaction GAPDH). Dans ces circonstances, il serait réoxydé en NAD+, générant de l'ATP dans les mitochondries*.

[Notez également que le pyruvate est le plus susceptible d'être oxydé par les mitochondries du foie pour produire des intermédiaires métaboliques et de l'ATP, plutôt que d'être transféré dans le sang. Le NADH n'est certainement pas transféré dans le sang.]

*Point avancé : NAD cytoplasmique et mitochondrial

La déclaration ci-dessus, que le NADH est « réoxydé en NAD+, générant de l'ATP dans les mitochondries », est correct, mais peut être interprété comme impliquant que le NADH pénètre dans les mitochondries. Ce n'est pas le cas car le NADH et le NAD+ ne peut pas traverser la membrane mitochondriale (comme @tomd l'a commenté). Cependant, le électrons qui représentent l'état réduit de NADH faire passer à travers la membrane. Ils le font sous le couvert d'autres molécules qui sont réduites dans le cytoplasme par le NADH dans ce qu'on appelle des navettes électroniques. Les électrons entrent dans la chaîne de transport d'électrons et sont finalement acceptés par l'oxygène moléculaire. Plus de détails sur les navettes peuvent être trouvés dans la section 18.5 de Berg et al.


9.3 : Fermentation et régénération du NAD+

Résumé de la section

Cette section traite du processus de fermentation. En raison de l'accent mis dans ce cours sur le métabolisme central du carbone, la discussion sur la fermentation se concentre naturellement sur la fermentation du pyruvate. Néanmoins, certains des principes de base que nous couvrons dans cette section s'appliquent tout aussi bien à la fermentation de nombreuses autres petites molécules.

Le "but" de la fermentation

L'oxydation d'une variété de petits composés organiques est un processus utilisé par de nombreux organismes pour recueillir de l'énergie pour l'entretien et la croissance cellulaires. L'oxydation du glucose via la glycolyse est l'une de ces voies. Plusieurs étapes clés de l'oxydation du glucose en pyruvate impliquent la réduction de la navette électron/énergie NAD + en NADH. Il vous a déjà été demandé de déterminer quelles options la cellule pourrait raisonnablement avoir pour réoxyder le NADH en NAD + afin d'éviter de consommer les pools disponibles de NAD + et ainsi éviter d'arrêter la glycolyse. Autrement dit, pendant la glycolyse, les cellules peuvent générer de grandes quantités de NADH et épuiser lentement leurs réserves de NAD + . Si la glycolyse doit se poursuivre, la cellule doit trouver un moyen de régénérer le NAD + , soit par synthèse, soit par une certaine forme de recyclage.

En l'absence de tout autre processus, c'est-à-dire si nous considérons la glycolyse seule, ce que la cellule pourrait faire n'est pas immédiatement évident. Un choix consiste à essayer de remettre les électrons qui étaient autrefois retirés des dérivés du glucose directement sur le produit en aval, le pyruvate, ou l'un de ses dérivés. Nous pouvons généraliser le processus en le décrivant comme le retour d'électrons à la molécule qu'ils ont une fois retirée, généralement pour restaurer des pools d'un agent oxydant. Ceci, en bref, est la fermentation. Comme nous le verrons dans une section différente, le processus de respiration peut également régénérer les pools de NAD + à partir de NADH. Les cellules dépourvues de chaînes respiratoires ou dans des conditions où l'utilisation de la chaîne respiratoire est défavorable peuvent choisir la fermentation comme mécanisme alternatif pour obtenir de l'énergie à partir de petites molécules.

Un exemple : la fermentation lactique

Un exemple quotidien d'une réaction de fermentation est la réduction du pyruvate en lactate par la réaction de fermentation lactique. Cette réaction devrait vous être familière : elle se produit dans nos muscles lorsque nous nous exerçons pendant l'exercice. Lorsque nous nous efforçons, nos muscles ont besoin de grandes quantités d'ATP pour effectuer le travail que nous leur demandons. Lorsque l'ATP est consommé, les cellules musculaires sont incapables de répondre à la demande de respiration, O2 devient limitant et le NADH s'accumule. Les cellules doivent se débarrasser de l'excès et régénérer le NAD + , de sorte que le pyruvate sert d'accepteur d'électrons, générant du lactate et oxydant le NADH en NAD + . De nombreuses bactéries utilisent cette voie pour compléter le cycle NADH/NAD+. Vous connaissez peut-être ce processus à partir de produits comme la choucroute et le yogourt. La réaction chimique de la fermentation lactique est la suivante :

Pyruvate + NADH & acide lactique harr + NAD +

Figure 1. La fermentation lactique convertit le pyruvate (un composé carboné légèrement oxydé) en acide lactique. Au cours du processus, le NADH est oxydé pour former le NAD + . Attribution : Marc T. Facciotti (œuvre originale)

Histoire énergétique pour la fermentation du pyruvate en lactate

Un exemple (bien qu'un peu long) d'histoire énergétique pour la fermentation de l'acide lactique est le suivant :

Les réactifs sont le pyruvate, le NADH et un proton. Les produits sont le lactate et le NAD+. Le processus de fermentation entraîne la réduction du pyruvate pour former de l'acide lactique et l'oxydation du NADH pour former le NAD + . Des électrons de NADH et un proton sont utilisés pour réduire le pyruvate en lactate. Si nous examinons un tableau de potentiel de réduction standard, nous voyons dans des conditions standard qu'un transfert d'électrons du NADH au pyruvate pour former du lactate est exergonique et donc thermodynamiquement spontané. Les étapes de réduction et d'oxydation de la réaction sont couplées et catalysées par l'enzyme lactate déshydrogénase.

Un deuxième exemple : la fermentation alcoolique

Un autre processus de fermentation familier est la fermentation alcoolique, qui produit de l'éthanol, un alcool. La réaction de fermentation alcoolique est la suivante :

Figure 2. La fermentation à l'éthanol est un processus en deux étapes. Le pyruvate (acide pyruvique) est d'abord converti en dioxyde de carbone et en acétaldéhyde. La deuxième étape convertit l'acétaldéhyde en éthanol et oxyde le NADH en NAD + . Attribution : Marc T. Facciotti (œuvre originale)

Dans la première réaction, un groupe carboxyle est retiré de l'acide pyruvique, libérant du dioxyde de carbone sous forme de gaz (certains d'entre vous le connaissent peut-être en tant que composant clé de diverses boissons). La deuxième réaction élimine les électrons du NADH, formant du NAD + et produisant de l'éthanol (un autre composé familier et généralement dans la même boisson) à partir de l'acétaldéhyde, qui accepte les électrons.

Écrivez une histoire d'énergie complète pour la fermentation alcoolique. Proposer les bénéfices possibles de ce type de fermentation pour l'organisme de levure unicellulaire.

Les voies de fermentation sont nombreuses

Bien que les voies de fermentation lactique et de fermentation alcoolique décrites ci-dessus soient des exemples, il existe de nombreuses autres réactions (trop nombreuses pour être examinées) que la nature a développées pour compléter le cycle NADH/NAD +. Il est important que vous compreniez les concepts généraux qui sous-tendent ces réactions. En général, les cellules essaient de maintenir un équilibre ou un rapport constant entre NADH et NAD+ lorsque ce rapport devient déséquilibré, la cellule compense en modulant d'autres réactions pour compenser. La seule exigence pour une réaction de fermentation est qu'elle utilise un petit composé organique comme accepteur d'électrons pour le NADH et régénère le NAD + . D'autres réactions de fermentation familières incluent la fermentation à l'éthanol (comme dans la bière et le pain), la fermentation propionique (c'est ce qui fait les trous dans le fromage suisse) et la fermentation malolactique (c'est ce qui donne au Chardonnay sa saveur plus moelleuse et plus la conversion du malate en lactate est importante, plus le vin). Sur la figure 3, vous pouvez voir une grande variété de réactions de fermentation que diverses bactéries utilisent pour réoxyder le NADH en NAD + . Toutes ces réactions commencent avec le pyruvate ou un dérivé du métabolisme du pyruvate, tel que l'oxaloacétate ou le formiate. Le pyruvate est produit à partir de l'oxydation de sucres (glucose ou ribose) ou d'autres petites molécules organiques réduites. Il est également à noter que d'autres composés peuvent être utilisés comme substrats de fermentation en plus du pyruvate et de ses dérivés. Ceux-ci incluent la fermentation du méthane, la fermentation des sulfures ou la fermentation de composés azotés tels que les acides aminés. On ne s'attend pas à ce que vous mémorisiez toutes ces voies. Cependant, vous êtes censé reconnaître une voie qui renvoie les électrons aux produits des composés qui ont été à l'origine oxydés pour recycler le pool NAD + /NADH et associer ce processus à la fermentation.

Figure 3. Cette figure montre différentes voies de fermentation utilisant le pyruvate comme substrat initial. Dans la figure, le pyruvate est réduit à une variété de produits via des réactions différentes et parfois à plusieurs étapes (les flèches en pointillés représentent des processus à plusieurs étapes possibles). Tous les détails ne sont volontairement pas affichés. Le point clé est de comprendre que la fermentation est un terme large qui n'est pas uniquement associé à la conversion du pyruvate en acide lactique ou en éthanol. Source : Marc T. Facciotti (œuvre originale)

Une note sur le lien entre la phosphorylation au niveau du substrat et la fermentation

La fermentation se produit en l'absence d'oxygène moléculaire (O2). C'est un processus anaérobie. Remarquez qu'il n'y a pas de O2 dans l'une quelconque des réactions de fermentation indiquées ci-dessus. Beaucoup de ces réactions sont assez anciennes, supposées être parmi les premières réactions métaboliques génératrices d'énergie à évoluer. Cela a du sens si l'on considère les éléments suivants :

  1. L'atmosphère primitive était fortement réduite, avec peu d'oxygène moléculaire facilement disponible.
  2. De petites molécules organiques hautement réduites étaient relativement disponibles, résultant d'une variété de réactions chimiques.
  3. Ces types de réactions, voies et enzymes se trouvent dans de nombreux types d'organismes différents, y compris les bactéries, les archées et les eucaryotes, ce qui suggère qu'il s'agit de réactions très anciennes.
  4. Le processus a évolué bien avant O2 a été trouvé dans l'environnement.
  5. Les substrats, de petites molécules organiques hautement réduites, comme le glucose, étaient facilement disponibles.
  6. Les produits finaux de nombreuses réactions de fermentation sont de petits acides organiques, produits par l'oxydation du substrat initial.
  7. Le processus est couplé à des réactions de phosphorylation au niveau du substrat. C'est-à-dire que de petites molécules organiques réduites sont oxydées et que l'ATP est généré par une première réaction red/ox suivie de la phosphorylation au niveau du substrat.
  8. Cela suggère que les réactions de phosphorylation et de fermentation au niveau du substrat ont coévolué.

Si l'hypothèse est correcte que les réactions de phosphorylation et de fermentation au niveau du substrat ont co-évolué et étaient les premières formes de métabolisme énergétique que les cellules utilisaient pour générer de l'ATP, alors quelles seraient les conséquences de telles réactions au fil du temps ? Et si c'étaient les seules formes de métabolisme énergétique disponibles sur des centaines de milliers d'années ? Et si les cellules étaient isolées dans un petit environnement fermé ? Et si les petits substrats réduits n'étaient pas produits au même rythme de consommation pendant cette période ?

Conséquences de la fermentation

Imaginez un monde où la fermentation est le principal mode d'extraction d'énergie à partir de petites molécules. Au fur et à mesure que les populations prospèrent, elles se reproduisent et consomment l'abondance de petites molécules organiques réduites dans l'environnement, produisant des acides. Une conséquence est l'acidification (diminution du pH) de l'environnement, y compris l'environnement cellulaire interne. Cela peut être perturbateur, car les changements de pH peuvent avoir une profonde influence sur la fonction et les interactions entre diverses biomolécules. Par conséquent, des mécanismes devaient évoluer pour éliminer les divers acides. Heureusement, dans un environnement riche en composés réduits, la phosphorylation et la fermentation au niveau du substrat peuvent produire de grandes quantités d'ATP.

Il est supposé que ce scénario était le début de l'évolution de la F0F1-ATPase, une machine moléculaire qui hydrolyse l'ATP et transloque les protons à travers la membrane (nous le verrons à nouveau dans la section suivante). Avec le F0F1-ATPase, l'ATP produit à partir de la fermentation pourrait maintenant permettre à la cellule de maintenir l'homéostasie du pH en couplant l'énergie libre d'hydrolyse de l'ATP au transport des protons hors de la cellule. L'inconvénient est que les cellules pompent maintenant tous ces protons dans l'environnement, qui va maintenant commencer à s'acidifier.

Si l'hypothèse est correcte que le F0F1-L'ATPase a également co-évolué avec les réactions de phosphorylation et de fermentation au niveau du substrat, alors qu'arriverait-il au fil du temps à l'environnement ? Bien que les petits composés organiques réduits aient pu être initialement abondants, si la fermentation "déclenchait" à un moment donné, les composés réduits s'épuiseraient et l'ATP pourrait alors devenir également rare. C'est un problème. En pensant à la rubrique du défi de conception, définissez le ou les problèmes auxquels la cellule est confrontée dans cet environnement hypothétique. Quels sont les autres mécanismes ou moyens potentiels que la nature pourrait surmonter pour résoudre le(s) problème(s) ?


L'acide lactique et la circulation sanguine

Au fur et à mesure que l'acide lactique s'accumule à l'intérieur de vos cellules musculaires, il pénètre dans votre circulation sanguine. Votre foie absorbe le lactate circulant. Plus tard, pendant que vous vous reposez, votre foie est occupé à oxyder l'acide lactique en pyruvate par une réaction catalysée par une enzyme appelée lactate déshydrogénase. L'enzyme utilise les électrons retirés du lactate pour réduire une molécule de NAD en NADH. Le pyruvate pénètre dans de petites structures en forme de capsule appelées mitochondries via un transporteur, où il peut rencontrer l'un de plusieurs destins différents.


Résumé de la section

Si le NADH ne peut pas être métabolisé par respiration aérobie, un autre accepteur d'électrons est utilisé. La plupart des organismes utiliseront une certaine forme de fermentation pour accomplir la régénération du NAD + , assurant la poursuite de la glycolyse. La régénération du NAD + en fermentation ne s'accompagne pas d'une production d'ATP, par conséquent, le potentiel pour le NADH de produire de l'ATP à l'aide d'une chaîne de transport d'électrons n'est pas utilisé.

Questions d'autocontrôle supplémentaires

1. Le trémétol, un poison métabolique présent dans la racine de serpent blanc, empêche le métabolisme du lactate. Lorsque les vaches mangent cette plante, le Tremetol est concentré dans le lait. Les humains qui consomment le lait tombent malades. Les symptômes de cette maladie, qui comprennent des vomissements, des douleurs abdominales et des tremblements, s'aggravent après l'exercice. Pourquoi pensez-vous que ce soit le cas?

2. Lorsque les cellules musculaires manquent d'oxygène, qu'arrive-t-il au potentiel d'extraction d'énergie à partir des sucres et quelles voies la cellule utilise-t-elle ?

Réponses

Glossaire

respiration cellulaire anaérobie : l'utilisation d'un accepteur d'électrons autre que l'oxygène pour achever le métabolisme à l'aide d'une chimiosmose basée sur le transport d'électrons

fermentation: les étapes qui suivent l'oxydation partielle du glucose via la glycolyse pour régénérer le NAD + se produisent en l'absence d'oxygène et utilisent un composé organique comme accepteur d'électrons final


Partie 3 : Glycolyse et fermentation

A) Glycolyse

Glycolyse est le processus par lequel une molécule de glucose est convertie en deux molécules de pyruvate. Il se produit généralement dans le cytoplasme. En plus de 2 molécules de pyruvate, chaque molécule de glucose qui subit une glycolyse entraînera également la production de 2 molécules de NADH et 4 molécules d'ATP. Cependant, au cours du processus, 2 molécules d'ATP sont consommées. Ainsi, les produits nets de la glycolyse sont 2 molécules de pyruvate, 2 NADH et 2 ATP. (Ces molécules de NADH seront très utiles en tant que porteurs d'électrons dans la chaîne de transport d'électrons, dont nous discuterons plus tard.)

Le diagramme suivant illustre chaque étape de la glycolyse, cependant, seule une poignée d'entre elles ont un rendement particulièrement élevé. Bien que vous n'ayez pas besoin de mémoriser chaque étape de la glycolyse et ses enzymes associées, il peut être utile de se familiariser avec la fonction de chaque enzyme.

Figure : Un aperçu de la glycolyse. Notez qu'une molécule de glucose (une molécule à 6 carbones) donne deux molécules de pyruvate (une molécule à 3 carbones).

Étape 1 : Hexokinase/Glucokinase

La glucokinase est présente dans les hépatocytes (cellules hépatiques) et les cellules des îlots pancréatiques . Il est activé par l'insuline. L'hexokinase, en revanche, est un peu plus universelle et se trouve dans la plupart des tissus. Les deux enzymes remplissent la même fonction : utiliser l'ATP pour catalyser la phosphorylation irréversible du glucose.

Le produit de cette réaction, le glucose 6-phosphate, est désormais incapable de diffuser spontanément hors de la cellule. Le glucose 6-phosphate a également un effet inhibiteur sur l'enzyme hexokinase.

Étape 3 : Phosphofructokinase 1 (PFK-1)

La phosphofructokinase 1, également connue sous le nom de PFK-1, catalyse l'étape limitante de la glycolyse. Il utilise l'ATP pour catalyser la conversion irréversible du fructose 6-phosphate en fructose 1,6-biphosphate. Cette étape est très réglementée. Le citrate (un produit métabolique de la respiration aérobie) et l'ATP ont un effet rétroactif négatif sur PFK-1.

Pourquoi serait-ce? La présence de citrate et/ou d'ATP indique que les besoins énergétiques de la cellule sont satisfaits, et signale ainsi que la voie de la glycolyse n'est pas immédiatement nécessaire. Étant donné que cette étape est une conversion irréversible - et nécessite donc de l'énergie pour être effectuée - l'arrêt de PFK-1 lorsqu'il n'est pas nécessaire permet à la cellule de conserver une énergie précieuse.

D'autre part, la présence d'AMP (adénosine monophosphate) indique une faible énergie dans la cellule et active PFK-1.

Étape 6 : G3P déshydrogénase

La G3P déshydrogénase catalyse la conversion réversible du glycéraldéhyde 3-phosphate en 1,3-bisphosphoglycérate, ce qui génère une molécule de NADH.Cependant, une molécule de glucose (une structure à 6 carbones) génère 2 molécules de glycéraldéhyde 3-phosphate - donc cette étape produit deux molécules de NADH par molécule de glucose.

Étape 7 : Phosphoglycérate kinase

La phosphoglycérate kinase catalyse la conversion réversible du 1,3-bisphosphoglycérate en 3-phosphoglycérate - ou l'élimination d'un groupe phosphate du 1,3-bisphosphoglycérate. Cela génère un ATP par molécule de phosphoglycérate (ou 2 ATP par molécule de glucose).

Étape 10 : Pyruvate kinase

L'enzyme finale de la glycolyse, pyruvate kinase, catalyse la conversion irréversible du phosphoénolpyruvate en pyruvate - ou l'élimination d'un groupe phosphate du phosphoénolpyruvate. Cela génère un ATP par molécule de phosphoénolpyruvate (ou 2 ATP par molécule de glucose).

B) Fermentation lactique

Dans des conditions anaérobies - ou en cas de manque d'oxygène - les molécules de pyruvate générées par la glycolyse subiront une fermentation. Au cours de ce processus, lactate déshydrogénase catalyse la conversion du pyruvate en lactate (une autre molécule à 3 carbones) et génère du NAD+ comme sous-produit. Comme c'est la seule enzyme dans le processus, c'est l'étape déterminante de la vitesse.

Pourquoi nos cellules feraient-elles une fermentation lactique si elles ne produisent pas d'ATP ? Le but principal de la fermentation lactique est de reconstituer le NAD+ qui a été converti en NADH lors de la glycolyse par la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase. Cela rend le NAD+ supplémentaire disponible pour les enzymes glycolytiques, de sorte que nos cellules peuvent continuer à produire 2 ATP à la fois par glycolyse.

La fermentation lactique fait partie d'une voie plus large connue sous le nom de cycle de l'acide lactique, ou Cycle de Cori. Le lactate généré par les muscles est envoyé au foie par la circulation sanguine. Le foie possède des enzymes spécialisées qui peuvent convertir le lactate en glucose, qui est ensuite renvoyé aux muscles.

Figure : Le cycle de Cori permet le recyclage du lactate.

C) Néoglucogenèse

Entre les réserves d'énergie disponibles en glycogène et l'apport alimentaire, la teneur en glucose dans l'organisme est généralement suffisante pour répondre aux besoins énergétiques. Cependant, ces sources d'énergie peuvent facilement s'épuiser : par exemple, pendant l'exercice ou les périodes de jeûne. Comment l'énergie continue-t-elle à être fournie?

Gluconogenèse est une voie métabolique qui utilise des précurseurs d'autres sources - par exemple, des lipides ou des acides aminés - pour créer du glucose. Le processus peut être considéré comme l'« inverse » de la glycolyse : après avoir converti ces molécules précurseurs en pyruvate, plusieurs des mêmes enzymes utilisées dans la glycolyse effectueront la réaction inverse pour créer du glucose.

Toutes les réactions qui sont des étapes limitantes de la glycolyse nécessitent un ensemble supplémentaire d'enzymes pour catalyser la réaction inverse au cours de la gluconéogenèse. Chacune de ces étapes nécessite une molécule d'ATP supplémentaire pour se dérouler spontanément.


Comment les cellules tirent leur énergie du glucose : voies métaboliques

Les cellules utilisent différentes étapes pour décomposer le glucose absorbé en dioxyde de carbone et en eau par différentes réactions enzymatiques. Le catabolisme du glucose se produit dans deux voies métaboliques : la glycolyse et le cycle de l'acide tricarboxylique (TCA également appelé acide citrique ou Kreb).

Glycolyse : Les enzymes de la glycolyse sont situées dans le cytosol de la cellule et la glycolyse se produit dans cette partie de la cellule. La glycolyse est la décomposition du glucose 6C en deux pyruvates de produit final 3C dans le métabolisme aérobie et en acide lactique dans le métabolisme anaérobie. Il s'agit d'une voie catabolique impliquant l'oxydation et produisant de l'énergie ATP et NADH (NAD réduit). La glycolyse est la voie par laquelle d'autres sucres (par exemple, le fructose, le galactose) sont catabolisés en les convertissant en intermédiaires de la glycolyse. Le fructose peut être converti en fructose-6-phosphate par l'hexokinase. Le galactose peut entrer dans la glycolyse en étant converti en galactose-1-phosphate suivi d'une conversion (finalement) en glucose-1-phosphate et ensuite en glucose-6-phosphate (G6P), qui est un intermédiaire de glycolyse.

Processus de production d'énergie par glycolyse : La glycolyse comporte deux phases : une phase d'investissement énergétique nécessitant l'apport d'ATP (phase préparatoire) et une phase de réalisation énergétique (pay off) où l'ATP est fabriqué (Figure 5.2). Les cellules qui utilisent le glucose ont une enzyme appelée hexokinases, qui utilise l'ATP pour phosphoryler le glucose (attache un groupe phosphore) et le transforme en G6P. À ce stade, la « machinerie » cellulaire peut commencer à traiter le glucose. En bref, dans la première réaction de glycolyse, l'hexokinase catalyse le transfert de phosphate en glucose à partir de l'ATP, formant le glucose-6-phosphate. Ainsi, cette étape utilise de l'ATP, qui fournit l'énergie nécessaire au déroulement de la réaction. Le glucose-6-phosphate est converti en fructose-6-phosphate puis en fructose-1,6-biphosphate, qui est clivé en dihydroxy acétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Au cours de ce processus, un ATP supplémentaire est nécessaire pour phosphoryler l'intermédiaire fructose-6-phosphate. Par conséquent, la « préparation » du glucose entraîne l'utilisation de deux molécules d'ATP pour chaque molécule de glucose traitée.
Au cours de la phase de paiement, le G3P est ensuite traité pour produire du pyruvate. Au cours de cette phase, un NADH et deux ATP sont produits au cours des étapes intermédiaires. Le DHAP produit peut être simplement converti en G3P et traité de la même manière que le premier G3P. Par conséquent, une molécule de glucose entraînera la production de deux molécules de NADH, quatre d'ATP et deux de pyruvate.

Glycolyse : Gain net d'ATP

Graphique 5.2. Voie de la glycolyse dans le cytosol Source : Wikipedia

Glycolyse : fonctions globales

Production d'ATP :
Pour chaque molécule de glucose, 2 ATP (phase préparatoire) ont été utilisés et 2 molécules de NADH, 4 ATP et 2 molécules de pyruvate (phase de paiement) ont été générées, ce qui équivaut à une production nette de 2 molécules de NADH, 2 ATP et 2 molécules de pyruvate, et le le gain net d'ATP est de 8 par mole de glucose.

Production d'autres intermédiaires :
La glycolyse fournit du pyruvate pour le cycle du TCA, la synthèse des acides aminés par transamination, le glucose-6-phosphate (synthèse du glycogène), le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) (synthèse des acides gras synthèse des triglycérides) et le phosphate de dihydroxyacétone pour la synthèse du glycérol (l'épine dorsale de gros).

Destins du pyruvate dans le corps animal

Il est important de discuter du devenir du pyruvate généré par la glycolyse. Le pyruvate a des destins différents, selon les conditions de l'animal et le type de cellule.

Destins de Pyruvate

Production d'acide lactique : Lorsque l'oxygène est présent, il y a beaucoup de NAD+, de sorte que les cellules aérobies convertissent le pyruvate en acétyl coenzyme A (CoA) pour l'oxydation dans le cycle de l'acide citrique. Lorsque l'oxygène est absent, les niveaux de NAD+ peuvent baisser, donc pour éviter que cela ne se produise, la lactate déshydrogénase utilise le NADH et le pyruvate est converti en lactate (animaux) ou en éthanol (bactéries/levure). La conversion anaérobie du NADH en NAD+ fournit beaucoup moins d'énergie ATP aux cellules que lorsque l'oxygène est présent. Le métabolisme anaérobie du glucose ne génère que deux ATP par glucose. Une fois l'oxygène épuisé pour la cellule, un autre système reconvertira l'acide lactique en pyruvate et produira du glucose.

Production d'acétyle CoA :

Production d'acétyl CoA: La production d'acétyl CoA se produit à l'état aérobie et sert de précurseur principal pour le cycle du TCA, la lipogenèse et la cétogenèse (pendant l'équilibre négatif). L'acétyl CoA est converti en ATP par différentes étapes du cycle du TCA. Au cours de cette conversion, l'enzyme pyruvate déshydrogénase et différentes coenzymes contenant de la vitamine B (thiamine, riboflavine, niacine, acide pantothénique) fonctionnent à travers une série de réactions de condensation, d'isomérisation et de déshydrogénation et produisent plusieurs intermédiaires différents qui sont utilisés pour les graisses ou les acides aminés. synthèse.

Pour générer plus d'énergie à partir de la molécule de glucose, d'autres processus biochimiques se produisent dans le corps animal. Il s'agit notamment de l'étape enzymatique pyruvate déshydrogénase (PDH), qui relie la glycolyse (cytosol) au cycle du TCA dans les mitochondries. Au cours de cette étape, le pyruvate 3C est converti en une forme active d'acide acétique appelée acétyl CoA, et du CO2 est produit.

L'acide pyruvique est décarboxylé et les ions 2 H sont captés par le NAD+ et il fournit ainsi deux moles de NADH pour chaque mole de glucose (net = 6 ATP produit). Cette étape enzymatique a besoin de coenzyme A et son activité est fortement régulée par la concentration d'acétyl CoA, d'ATP et de NADH.


Unité 7 : Respiration cellulaire et métabolisme énergétique

JE. Décrire le processus de la respiration cellulaire en termes généraux.

II. Décrire les rôles de l'ATP, du NAD et du FAD dans le métabolisme énergétique de la cellule.

III. Décrire le processus de la glycolyse.

IV. Décrire la formation de l'acétyl coenzyme A à partir de l'acide pyruvique.

V. Expliquer le rôle du cycle de Krebs dans la respiration cellulaire.

VI. Décrire le rôle de la chaîne de transport d'électrons dans la respiration cellulaire.

VII. Décrire les principales étapes de la génération d'ATP par chimiosmose.

VIII. Résumez l'ATP produit à partir de la décomposition d'une seule molécule de glucose.

IX. Décrire l'importance de l'oxygène (O2) dans la respiration cellulaire et comparer la respiration aérobie à la fermentation lactique.

X. Décrire l'importance des glucides, des lipides et des protéines dans le stockage et la disponibilité de l'énergie, ainsi que leur utilisation en cas de famine.

XI. Décrire l'importance du glucose dans la respiration cellulaire et la production d'ATP.

XII. Décrire le rôle des lipides et des acides aminés dans la production d'ATP.

XIII. Décrire le rôle des corps cétoniques dans le métabolisme énergétique.

XIV. Décrire la relation entre la néoglucogenèse, le métabolisme des lipides et le catabolisme des protéines.

XV. Décrire le devenir des acides aminés qui sont métabolisés pour la production d'ATP.

XVI. Expliquer l'importance d'un apport nutritionnel approprié pour maintenir l'homéostasie du corps.

Objectifs d'apprentissage et questions d'orientation

À la fin de cette unité, vous devriez être en mesure d'accomplir toutes les tâches suivantes, y compris de répondre aux questions d'orientation associées à chaque tâche.

JE. Décrire le processus de la respiration cellulaire en termes généraux.

  1. Définir le terme « respiration cellulaire ».
  2. Quelle est la fonction biologique principale de la respiration cellulaire ?
  3. Déterminer et écrire l'équation chimique globale de la respiration cellulaire aérobie.

II. Décrire les rôles de l'ATP, du NAD et du FAD dans le métabolisme énergétique de la cellule.

  1. Utilisez des phrases complètes pour décrire comment les cellules produisent :
    • ATP
    • NADH
    • FADH2
  2. Utilisez des phrases complètes pour décrire le but biologique d'une cellule produisant :
    • ATP
    • NADH
    • FADH2

III. Décrire le processus de la glycolyse.

IV. Décrire la formation de l'acétyl coenzyme A à partir de l'acide pyruvique.

V. Expliquer le rôle du cycle de Krebs dans la respiration cellulaire.

VI. Décrire le rôle de la chaîne de transport d'électrons dans la respiration cellulaire.

VII. Décrire les principales étapes de la génération d'ATP par chimiosmose.

  1. Rédigez un résumé en une phrase des événements chimiques qui se produisent au cours de chacun des processus suivants :
    • Glycolyse
    • Oxydation de l'acide pyruvique
    • Le cycle de Krebs (acide citrique)
    • La chaîne de transport d'électrons
    • La phosphorylation au niveau du substrat
    • La phosphorylation oxydative
  2. Spécifiez les molécules requises, consommées et produites au cours de chacun des processus suivants :
    • Glycolyse
    • Oxydation de l'acide pyruvique
    • Le cycle de Krebs (acide citrique)
    • La chaîne de transport d'électrons
  3. A commencer par l'arrivée de NADH et FADH2 au niveau de la chaîne de transport d'électrons, décrivez en détail comment la chaîne de transport d'électrons est utilisée pour générer de l'ATP.

VIII. Résumez l'ATP produit à partir de la décomposition d'une seule molécule de glucose.

  1. À quel(s) moment(s) de la respiration cellulaire aérobie d'une molécule de glucose les molécules d'ATP sont-elles produites par chacun des processus suivants, et combien de molécules d'ATP sont produites par chaque processus ?
    • La phosphorylation au niveau du substrat
    • La phosphorylation oxydative

IX. Décrire l'importance de l'oxygène (O2) en respiration cellulaire et comparer la respiration aérobie et la fermentation lactique.

  1. Pour quelle fonction principale l'oxygène est-il nécessaire pendant la respiration cellulaire ?
  2. En l'absence d'oxygène, combien de molécules d'ATP peuvent être produites à partir d'une seule molécule de glucose ?
  3. Expliquez pourquoi, en l'absence d'oxygène, la génération continue d'ATP à partir du glucose nécessite la conversion de l'acide pyruvique en acide lactique.

X. Décrire l'importance des glucides, des lipides et des protéines dans le stockage et la disponibilité de l'énergie, ainsi que leur utilisation en cas de famine.

  1. Décrire et expliquer l'utilisation des glucides, des lipides et des protéines pour la production d'ATP dans les cas suivants :
    • Un état d'absorption (nourri).
    • Un état post-absorption (à jeun).
    • Conditions de famine.
  2. Les molécules de protéines contiennent approximativement la même quantité d'énergie par gramme que les glucides et se trouvent abondamment dans tout le corps humain. Expliquez pourquoi il est physiologiquement important que les protéines ne soient utilisées comme principales sources d'énergie chimique qu'après d'autres molécules contenant de l'énergie (c'est à dire., glucides et lipides) ont été épuisés.

XI. Décrire l'importance du glucose dans la respiration cellulaire et la production d'ATP.

  1. Quelle molécule nutritive spécifique toutes les cellules du corps humain sont-elles normalement capables de se décomposer pour générer de l'ATP ?

XII. Décrire le rôle des lipides et des acides aminés dans la production d'ATP.

  1. Quelles autres molécules nutritives au moins certaines cellules du corps humain sont-elles capables de décomposer pour générer de l'ATP ? Pour chacune de ces molécules nutritives, quels types de cellules corporelles peuvent (ou ne peuvent pas) la décomposer ?

XIII. Décrire le rôle des corps cétoniques dans le métabolisme énergétique.

  1. Quels types de molécules peuvent être utilisés pour produire des corps cétoniques ?
  2. Dans quelles conditions les corps cétoniques doivent-ils être produits ?
  3. A quoi servent les corps cétoniques dans le corps humain ?

XIV. Décrire la relation entre la néoglucogenèse, le métabolisme des lipides et le catabolisme des protéines.

XV. Décrire le devenir des acides aminés métabolisés pour la production d'ATP.

  1. Nommez et décrivez en une phrase le(s) mécanisme(s) utilisé(s) pour permettre aux cellules du corps de continuer à générer de l'ATP dans le cas où :
    • La glycémie diminue
    • Les réserves de glycogène dans le corps diminuent
    • Les réserves de lipides dans le corps diminuent
    • L'oxygène n'est pas disponible
  2. Expliquer la raison fonctionnelle pour laquelle, dans des conditions de faible disponibilité en oxygène, de l'acide lactique (ou du lactate) doit être produit pour permettre la poursuite de la glycolyse.
  3. Définissez clairement chacun des termes suivants :
    • Glycolyse
    • Glycogenèse
    • Gluconogenèse
    • Glycogénolyse
  4. Décrire le processus dans le corps humain par lequel une partie de l'énergie présente dans les molécules lipidiques peut être utilisée pour générer de l'ATP.
    • Dans quel(s) organe(s) et/ou type(s) cellulaire(s) ce processus peut-il se produire ?
    • Quelles sont les grandes étapes ?
    • L'une quelconque des molécules intermédiaires peut-elle être transportée vers d'autres tissus sous une forme qui permettra aux tissus récepteurs de générer de l'ATP en l'absence de glucose ?
    • A quelle(s) étape(s) de la respiration cellulaire les produits de dégradation des molécules lipidiques peuvent-ils être utilisés ?
  5. Décrivez le processus dans le corps humain par lequel une partie de l'énergie présente dans les acides aminés peut être utilisée pour générer de l'ATP.
    • Dans quel(s) organe(s) et/ou type(s) cellulaire(s) ce processus peut-il se produire ?
    • Quelles sont les grandes étapes ?
    • A quelle(s) étape(s) de la respiration cellulaire les produits de dégradation des acides aminés peuvent-ils être utilisés ?
    • En décomposant les acides aminés, quel produit chimique potentiellement toxique est produit qui n'est pas produit lorsqu'un lipide ou un glucide est décomposé ? Quel est le sort de ce produit ?
    • Quelles sont les conséquences physiologiques potentiellement néfastes de la décomposition des acides aminés, plutôt que du glucose, pour produire de l'ATP ?

XVI. Expliquer l'importance d'un apport nutritionnel approprié pour maintenir l'homéostasie du corps.

  1. Dressez la liste des classes de nutriments qui peuvent être décomposés pour libérer de l'énergie qui peut être utilisée pour produire de l'ATP.
  2. Pour chacun des produits chimiques suivants, décrivez sa fonction dans le métabolisme et nommez le ou les nutriments spécifiques qui doivent être ingérés pour le produire :
    • Pyruvate déshydrogénase
    • Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD + )
    • Flavine adénine dinucléotide (FAD)
    • Coenzyme A

    Partie 1 : Métabolisme des glucides

    Les glucides sont des molécules organiques composées d'atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. La famille des glucides comprend à la fois les sucres (c'est-à-dire les monosaccharides et les disaccharides) et les polysaccharides. Le glucose et le fructose sont des exemples de sucres, et l'amidon, le glycogène et la cellulose sont tous des exemples de polysaccharides. Les polysaccharides sont constitués de plusieurs molécules de monosaccharides. Les polysaccharides servent de stockage d'énergie (par exemple, l'amidon et le glycogène) et de composants structurels (par exemple, la chitine chez les insectes et la cellulose dans les plantes).

    Au cours de la digestion, les glucides sont décomposés en sucres simples et solubles qui peuvent être transportés à travers la paroi intestinale dans le système circulatoire pour être transportés dans tout le corps. La digestion des glucides commence dans la bouche par l'action de l'amylase salivaire sur les amidons et se termine par l'absorption des monosaccharides à travers l'épithélium de l'intestin grêle. Une fois que les monosaccharides absorbés sont transportés vers les tissus, le processus de respiration cellulaire commence (Figure 1). Cette section se concentrera d'abord sur la glycolyse, un processus où le glucose monosaccharidique est oxydé, libérant l'énergie stockée dans ses liaisons pour produire de l'ATP.

    Figure 1. Respiration cellulaire. La respiration cellulaire oxyde les molécules de glucose par la glycolyse, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative pour produire de l'ATP.

    Glycolyse : Le glucose est la source d’énergie la plus disponible du corps. Une fois que les processus digestifs ont décomposé les polysaccharides en monosaccharides, y compris le glucose, les monosaccharides sont transportés à travers la paroi de l'intestin grêle et dans le système circulatoire, qui les transporte vers le foie. Dans le foie, les hépatocytes transmettent le glucose dans le système circulatoire ou stockent l'excès de glucose sous forme de glycogène. Les cellules du corps absorbent le glucose circulant en réponse à l'insuline et, par une série de réactions appelées glycolyse, transfèrent une partie de l'énergie du glucose vers une nouvelle liaison entre l'adénosine diphosphate (ADP) et un troisième groupe phosphate pour former l'adénosine triphosphate (ATP) (Figure 2). La dernière étape de la glycolyse donne le produit pyruvate.

    La glycolyse peut être exprimée par l'équation suivante :

    Glucose + 2ATP + 2NAD + + 4ADP + 2Pje → 2 Pyruvate + 4ATP + 2NADH + 2H +

    Cette équation indique que le glucose – en combinaison avec l'ATP (une source d'énergie chimique), le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD + , une coenzyme qui sert d'accepteur d'électrons) et le phosphate inorganique – se décompose en deux molécules de pyruvate, générer quatre molécules d'ATP – pour un rendement net de deux ATP – et deux molécules de coenzyme NADH contenant de l'énergie (résultant de l'ajout d'un atome d'hydrogène et d'un électron supplémentaire au NAD + ). Le NADH qui est produit dans ce processus sera utilisé plus tard pour produire de l'ATP dans les mitochondries. Il est important de noter qu'à la fin de ce processus, une molécule de glucose génère deux molécules de pyruvate, deux molécules d'ATP à haute énergie et deux molécules de NADH porteuses d'électrons.

    La glycolyse peut être divisée en deux phases : la consommation d'énergie (également appelée amorçage chimique) et la production d'énergie. La première phase est la phase consommatrice d'énergie, il faut donc deux molécules d'ATP pour démarrer la réaction pour chaque molécule de glucose. A la fin de cette phase, le sucre à six carbones est séparé pour former deux sucres à trois carbones phosphorylés, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) et le dihydroxyacétone phosphate (DHAP). La DHAP est ensuite convertie en glycéraldéhyde-3-phosphate.

    La deuxième phase de la glycolyse, la phase de production d'énergie, récupère l'énergie contenue dans le G3P, qui est ensuite phosphorylé et oxydé. Au cours de cette étape, un électron est libéré qui est ensuite capté par NAD + pour créer une molécule de NADH. Le NADH est une molécule à haute énergie, comme l'ATP, mais contrairement à l'ATP, il n'est pas utilisé comme monnaie énergétique par la cellule. Comme il existe deux molécules de glycéraldéhyde-3-phosphate, deux molécules de NADH sont synthétisées au cours de cette étape. Dans une série de réactions conduisant au pyruvate, les deux groupes phosphate sont ensuite transférés de la molécule à laquelle ils sont attachés à deux ADP pour former deux ATP par le processus de la phosphorylation au niveau du substrat (phosphorylation directe). Ainsi, la glycolyse utilise deux ATP mais génère quatre ATP, ce qui donne un gain net de deux ATP et de deux molécules de pyruvate. En présence d'oxygène, le pyruvate se poursuit jusqu'au Cycle de Krebs (appelé aussi le le cycle de l'acide citrique ou cycle de l'acide tricarboxylique (TCA), où une énergie supplémentaire est extraite et transmise, convertie en acide lactique par fermentation ou utilisé plus tard pour la synthèse du glucose par néoglucogenèse.

    Conditions anaérobies : Lorsque l'oxygène (O2) est limité ou absent, le pyruvate entre dans une voie anaérobie. Dans ces réactions, le pyruvate peut être converti en acide lactique. Cette voie sert à oxyder le NADH en NAD+ nécessaire à la glycolyse. Dans cette réaction, le pyruvate remplace l'oxygène en tant qu'accepteur d'électrons final. Il accepte les électrons du NADH produits par la glycolyse, régénérant le NAD + , et est réduit pour former de l'acide lactique. Cette fermentation lactique se produit dans la plupart des cellules du corps lorsque l'oxygène est limité ou que les mitochondries sont absentes ou non fonctionnelles. Par exemple, parce que les érythrocytes (globules rouges) manquent de mitochondries, ils doivent produire leur ATP à partir de la fermentation lactique. Il s'agit d'une voie efficace de production d'ATP pendant de courtes périodes, allant de quelques secondes à quelques minutes. L'acide lactique produit diffuse dans le plasma et est transporté vers le foie, où il est reconverti en pyruvate ou glucose. De même, lorsqu'une personne fait de l'exercice, les muscles utilisent l'ATP plus rapidement que l'oxygène ne peut leur être délivré. Ils dépendent de la glycolyse et de la production d'acide lactique pour une production rapide d'ATP.

    Figure 2. Aperçu de la glycolyse. Pendant la phase consommatrice d'énergie de la glycolyse, deux ATP sont consommés, transférant deux phosphates à la molécule de glucose. La molécule de glucose se divise ensuite en deux composés à trois carbones, chacun contenant un phosphate. Au cours de la deuxième phase, un phosphate supplémentaire est ajouté à chacun des composés à trois carbones. L'énergie nécessaire à cette réaction endergonique est fournie par l'élimination (oxydation) de deux électrons de chaque composé à trois carbones. Pendant la phase de production d'énergie, les phosphates sont retirés des deux composés à trois carbones et utilisés pour produire quatre molécules d'ATP.

    Respiration aérobie: En présence d'oxygène, le pyruvate peut entrer dans le cycle de Krebs où une énergie supplémentaire est extraite lorsque des électrons sont transférés du pyruvate aux accepteurs NAD+ et flavine adénine dinucléotide (FAD), avec du dioxyde de carbone libéré comme déchet (Figure 3). Le NADH et les FADH2 (résultant de l'ajout de deux atomes d'hydrogène au FAD) transmettent des électrons à la chaîne de transport d'électrons, qui utilise l'énergie transférée pour produire de l'ATP par phosphorylation oxydative. En tant que dernière étape de la chaîne de transport d'électrons, l'oxygène est l'accepteur d'électrons terminal, se combinant avec des électrons et des ions hydrogène pour produire de l'eau à l'intérieur des mitochondries.

    Cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique ou cycle de l'acide tricarboxylique) : Les molécules de pyruvate générées pendant la glycolyse sont transportées à travers la membrane mitochondriale dans la matrice mitochondriale interne, où elles sont métabolisées par des enzymes dans une voie appelée cycle de Krebs (Figure 4). Le cycle de Krebs est aussi communément appelé cycle de l'acide citrique ou cycle de l'acide tricarboxylique (TCA). Au cours du cycle de Krebs, les molécules à haute énergie, notamment l'ATP, le NADH et le FADH2, sont créées. NADH et FADH2 puis faire passer les électrons à travers la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries pour générer plus de molécules d'ATP.

    La molécule de pyruvate à trois carbones générée lors de la glycolyse passe du cytoplasme à la matrice mitochondriale, où elle est convertie en un groupe acétyle à deux carbones et liée à la coenzyme A pour former un acétyl coenzyme A (acétyl CoA) molécule. Cette réaction est une décarboxylation oxydative qui libère du dioxyde de carbone et transfère deux électrons au NAD+ pour former le NADH. L'acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs en se combinant avec une molécule à quatre carbones, l'oxaloacétate, pour former la molécule à six carbones citrate, ou acide citrique, libérant en même temps la molécule de coenzyme A.

    La molécule de citrate à six carbones est ensuite convertie en une molécule à cinq carbones puis une molécule à quatre carbones, se terminant par l'oxaloacétate, le début du cycle. En cours de route, chaque molécule de citrate produira un ATP, un FADH2, et trois NADH. La FADH2 et le NADH entrera dans le système de phosphorylation oxydative situé dans la membrane mitochondriale interne. De plus, le cycle de Krebs fournit les matières premières pour traiter et décomposer les protéines et les graisses.

    La phosphorylation oxydative: La phosphorylation oxydative est constituée de deux composants étroitement liés, la chaîne de transport d'électrons et la chimiosmose. Les chaîne de transport d'électrons (ETC) utilise le NADH et le FADH2 produit par le cycle de Krebs pour générer un gradient de protons. Électrons de NADH et FADH2 sont transférés à travers des complexes protéiques intégrés dans la membrane mitochondriale interne par une série de réactions enzymatiques. La chaîne de transport d'électrons se compose d'une série de quatre complexes enzymatiques (Complexe I - Complexe IV) et de deux navettes électroniques mobiles (ubiquinone et Cytochrome c), qui agissent comme des porteurs d'électrons et des pompes à protons utilisées pour transférer les ions H + dans l'espace entre le membranes mitochondriales interne et externe (Figure 5). L'ETC couple le transfert d'électrons entre un donneur (comme NADH) et un accepteur d'électrons (O2) avec le transfert de protons (ions H +) à travers la membrane mitochondriale interne. En présence d'oxygène, l'énergie passe, par étapes, à travers les porteurs d'électrons pour collecter progressivement l'énergie nécessaire pour attacher un phosphate à l'ADP et produire de l'ATP. Le rôle de l'oxygène moléculaire, O2, est l'accepteur d'électrons terminal pour l'ETC. Cela signifie qu'une fois que les électrons ont traversé l'ensemble de l'ETC, ils doivent être transmis à une autre molécule distincte. Ces électrons, O2, et les ions H + de la matrice se combinent pour former de nouvelles molécules d'eau. C'est la base de votre besoin de respirer de l'oxygène. Sans oxygène, le flux d'électrons à travers l'ETC cesse.

    Les électrons libérés par NADH et FADH2 sont passés le long de la chaîne par chacun des porteurs, qui sont réduits lorsqu'ils reçoivent l'électron et oxydés lorsqu'ils passent au porteur suivant. Chacune de ces réactions libère une petite quantité d'énergie, qui est utilisée pour pomper des ions H+ à travers la membrane interne. L'accumulation de ces protons dans l'espace entre les membranes crée un gradient de protons par rapport à la matrice mitochondriale.

    Figure 3. Respiration aérobie par rapport à la production d'acide lactique. Le processus de fermentation lactique convertit le glucose en deux molécules de lactate en l'absence d'oxygène ou dans des érythrocytes dépourvus de mitochondries. Au cours de la respiration aérobie, le glucose est oxydé en deux molécules de pyruvate. Figure 4. Cycle de Krebs. Au cours du cycle de Krebs, chaque pyruvate généré par la glycolyse est converti en une molécule d'acétyl-CoA à deux carbones. L'acétyl CoA est systématiquement traité tout au long du cycle et produit du NADH, du FADH à haute énergie2, et les molécules d'ATP. (Tout le matériel de cette figure n'est pas examinable.)

    En chimiosmose, l'énergie stockée dans le gradient de protons généré par la chaîne de transport d'électrons est utilisée pour générer de l'ATP. Intégré dans la membrane mitochondriale interne se trouve un incroyable complexe de pores protéiques appelé ATP synthase. En effet, il s'agit d'une turbine alimentée par le flux d'ions H + à travers la membrane interne en descendant un gradient et dans la matrice mitochondriale. Lorsque les ions H + traversent le complexe, l'arbre du complexe tourne. Cette rotation permet à d'autres parties de l'ATP synthase d'encourager l'ADP et le Pi à créer de l'ATP.

    Figure 5. Phosphorylation oxydative. La chaîne de transport d'électrons est une série de porteurs d'électrons et de pompes à ions qui sont utilisés pour pomper les ions H + hors de la matrice mitochondriale interne. Le gradient de protons résultant entraîne alors la production d'ATP par l'ATP synthase.

    En prenant en compte le nombre total d'ATP produit par molécule de glucose par la respiration aérobie, il est important de se rappeler les points suivants :

    Un réseau de deux ATP est produit par glycolyse (quatre produits et deux consommés pendant l'étape de consommation d'énergie).

    Dans toutes les phases après la glycolyse, le nombre d'ATP, de NADH et de FADH2 produit doit être multiplié par deux pour refléter comment chaque molécule de glucose produit deux molécules de pyruvate.

    Dans l'ETC, environ 2,5 ATP sont produits pour chaque NADH oxydé. Cependant, seulement environ 1,5 ATP est produit pour chaque FADH oxydé2. Les électrons du FADH2 produisent moins d'ATP, car ils commencent à un point inférieur de l'ETC (Complexe II) par rapport aux électrons du NADH (Complexe I) (voir Figure 5)

    Par conséquent, pour chaque molécule de glucose qui entre dans la respiration aérobie, un total net possible de 32 ATP est produit (Figure 6). Ce total représente la production potentielle maximale d'ATP par molécule de glucose à partir de la respiration cellulaire aérobie.

    Figure 6. Métabolisme des glucides. Le métabolisme des glucides implique la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons.

    Néoglucogenèse : Néoglucogenèse est la synthèse de nouvelles molécules de glucose à partir de pyruvate, de lactate, de glycérol ou de certains acides aminés. Ce processus se déroule principalement dans le foie pendant les périodes d'hypoglycémie, c'est-à-dire dans des conditions de jeûne, de famine et de régimes pauvres en glucides. Ainsi, la question peut être posée de savoir pourquoi le corps créerait quelque chose qu'il vient de consacrer beaucoup d'efforts à décomposer ? Certains organes clés, dont le cerveau, ne peuvent utiliser que le glucose comme source d'énergie, il est donc essentiel que le corps maintienne une concentration minimale de glucose dans le sang. Lorsque la concentration de glucose dans le sang tombe en dessous de ce certain point, du nouveau glucose est synthétisé par le foie pour élever la concentration sanguine à la normale.

    Comme cela sera discuté dans le cadre de la lipolyse, les graisses peuvent être décomposées en glycérol, qui peut être phosphorylé pour former du phosphate de dihydroxyacétone ou DHAP. La DHAP peut soit entrer dans la voie glycolytique, soit être utilisée par le foie comme substrat de la néoglucogenèse.

    Partie 2 : Métabolisme des lipides

    Les graisses (ou triglycérides) présentes dans l'organisme sont ingérées sous forme de nourriture ou synthétisées par les adipocytes ou les hépatocytes à partir de précurseurs glucidiques (Figure 8). Le métabolisme des lipides implique l'oxydation des acides gras pour générer de l'énergie ou synthétiser de nouveaux lipides à partir de molécules constituantes plus petites. Le métabolisme des lipides est associé au métabolisme des glucides, car les produits du glucose (tels que l'acétyl-CoA) peuvent être convertis en lipides.

    Figure 8. Triglycéride décomposé en un monoglycéride. Une molécule de triglycéride (a) se décompose en un monoglycéride (b).

    Lipolyse : Pour obtenir de l'énergie à partir des graisses, les triglycérides doivent d'abord être décomposés par hydrolyse en leurs deux composants principaux, les acides gras et le glycérol. Ce processus, appelé lipolyse, a lieu dans le cytoplasme des adipocytes. Par la suite, les acides gras et le glycérol sont libérés dans la circulation sanguine, pour être absorbés par les tissus tels que les muscles, le cœur et le foie. Les acides gras résultants sont oxydés par -oxydation en acétyl CoA, qui est utilisé par le cycle de Krebs. Le glycérol qui est libéré des triglycérides après la lipolyse entre directement dans la voie de la glycolyse sous forme de DHAP. Parce qu'une molécule de triglycéride produit trois molécules d'acide gras contenant chacune jusqu'à 16 atomes de carbone ou plus, les molécules de graisse produisent plus d'énergie que les glucides et sont une source d'énergie importante pour le corps humain. Les triglycérides produisent plus de deux fois plus d'énergie par unité de masse que les glucides et les protéines. Par conséquent, lorsque les niveaux de glucose sont bas, les triglycérides peuvent être convertis en molécules d'acétyl-CoA et utilisés pour générer de l'ATP par la respiration aérobie.

    La dégradation des acides gras commence dans le cytoplasme, où les acides gras sont convertis en molécules d'acyle gras CoA. Cet acyl CoA gras est transporté vers la matrice mitochondriale, où il est décomposé et oxydé en acétyl CoA dans un processus appelé oxydation des acides gras ou bêta (β)-oxydation (Illustration 10). L'acétyl CoA nouvellement formé entre dans le cycle de Krebs et est utilisé pour produire de l'ATP de la même manière que l'acétyl CoA dérivé du pyruvate.

    Cétogenèse : Si un excès d'acétyl-CoA est créé à partir de l'oxydation des acides gras et que le cycle de Krebs est surchargé et ne peut pas le gérer, l'acétyl-CoA, dans le foie, est détourné pour créer corps cétoniques (Fig. 11).

    Deux de ces corps cétoniques (β-hydroxybutyrate et acétoacétate, et leurs formes acides acide β-hydroxybutyrique et acide acétoacétatique) peuvent servir de source de carburant si les niveaux de glucose sont trop bas dans le corps. Les corps cétoniques servent de carburant en période de famine prolongée ou lorsque les patients souffrent de diabète non contrôlé et ne peuvent pas utiliser la majeure partie du glucose circulant. Le troisième corps cétonique, l'acétone, est éliminé par expiration. L'un des symptômes de la cétogenèse est que l'haleine du patient sent bon l'alcool. Cet effet fournit un moyen de savoir si un diabétique contrôle correctement la maladie.

    Figure 10. Répartition des acides gras. Au cours de l'oxydation des acides gras, les triglycérides peuvent être décomposés en molécules d'acétyl-CoA et utilisés pour produire de l'énergie lorsque les niveaux de glucose sont bas. Figure 11. Cétogenèse. L'excès d'acétyl-CoA est détourné du cycle de Krebs vers la voie de la cétogenèse. Cette réaction se produit dans les mitochondries des cellules hépatiques. Le résultat est la production de -hydroxybutyrate, le principal corps cétonique présent dans le sang.

    Oxydation du corps cétonique : Les organes que l'on pensait classiquement dépendant uniquement du glucose, comme le cerveau, peuvent en fait utiliser les corps cétoniques comme source d'énergie alternative. Cela permet au cerveau et à d'autres organes, tels que le cœur, de fonctionner lorsque le glucose est limité. Étant donné que l'acide β-hydroxybutyrique et l'acide acétoacétatique sont tous deux des acides, leur présence dans le sang peut provoquer une acidose (acidocétose), une condition dangereuse chez les diabétiques.

    Dans ces organes, les corps cétoniques sont convertis chacun en deux molécules d'acétyl-CoA. Ces molécules d'acétyl-CoA sont ensuite traitées par le cycle de Krebs pour générer de l'énergie (Figure 12).

    Figure 12. Oxydation des cétones. Lorsque le glucose est limité, les corps cétoniques peuvent être oxydés pour produire de l'acétyl CoA à utiliser dans le cycle de Krebs pour générer de l'énergie.

    Lipogenèse : Lorsque les niveaux de glucose sont abondants, l'excès d'acétyl-CoA généré par la glycolyse et l'oxydation du pyruvate peut être converti en acides gras, triglycérides, cholestérol, stéroïdes et sels biliaires. Ce processus, appelé lipogenèse, crée des lipides (graisses) à partir de l'acétyl CoA et se déroule dans le cytoplasme des adipocytes (cellules graisseuses) et des hépatocytes (cellules hépatiques) (Figure 13). Lorsque vous mangez plus de glucose ou de glucides que votre corps n'en a besoin, l'acétyl-CoA se transforme en graisse. Bien qu'il existe plusieurs sources métaboliques d'acétyl CoA, il est le plus souvent dérivé de la glycolyse. La disponibilité de l'acétyl CoA est importante, car elle initie la lipogenèse. La lipogenèse commence avec l'acétyl CoA et progresse par l'ajout ultérieur de deux atomes de carbone d'un autre acétyl CoA. Ce processus est répété jusqu'à ce que les acides gras aient la longueur appropriée. Parce qu'il s'agit d'un processus anabolique créateur de liens, l'ATP est consommé. Cependant, la création de triglycérides et de lipides est un moyen efficace de stocker l'énergie disponible dans les glucides. Les triglycérides et les lipides, molécules à haute énergie, sont stockés dans le tissu adipeux jusqu'à ce qu'ils soient nécessaires.

    Figure 13. Métabolisme des lipides. Les lipides peuvent suivre l'une des nombreuses voies au cours du métabolisme. Le glycérol et les acides gras suivent des voies différentes.

    Partie 3 : Métabolisme des protéines

    Les acides aminés librement disponibles sont utilisés pour créer des protéines. Si les acides aminés existent en excès, le corps n'a pas de capacité ou de mécanisme pour leur stockage, ils sont donc convertis en corps glycémiques ou cétoniques. La dégradation des acides aminés produit des hydrocarbures, qui sont convertis en glucose par gluconéogenèse, et des déchets azotés, en raison de l'élimination du groupe aminé par désamination (c'est-à-dire ammonium, NH4 + ). Cependant, des concentrations élevées d'azote sont toxiques. Les cycle de l'urée, un processus hépatique, convertit l'ammonium en urée, facilitant l'excrétion de l'excès d'azote du corps.

    Dans le cycle de l'urée, l'ammonium est combiné au CO2, ce qui donne de l'urée et de l'eau. L'urée est éliminée par les reins dans les urines.

    Les acides aminés peuvent également être utilisés comme source d'énergie, surtout en période de famine.Étant donné que le traitement des acides aminés entraîne la création d'intermédiaires métaboliques, notamment le pyruvate, l'acétyl CoA, l'acétoacyl CoA, l'oxaloacétate et le -cétoglutarate, les acides aminés peuvent servir de source de production d'énergie tout au long du cycle de Krebs (Figure 16). La figure 17 résume les voies du catabolisme et de l'anabolisme pour les glucides, les lipides et les protéines.

    Partie 4 : États métaboliques du corps

    Vous mangez périodiquement tout au long de la journée, mais vos organes, en particulier le cerveau, ont besoin d'un apport continu de glucose. Comment le corps répond-il à cette demande constante d'énergie ? Votre corps traite les aliments que vous mangez à la fois pour les utiliser immédiatement et, surtout, pour les stocker sous forme d'énergie pour des besoins ultérieurs. S'il n'y avait pas de méthode en place pour stocker l'excès d'énergie, vous auriez besoin de manger constamment afin de répondre aux besoins énergétiques. Des mécanismes distincts sont en place pour faciliter le stockage de l'énergie et rendre l'énergie stockée disponible pendant les périodes de jeûne et de famine.

    Figure 16. Accéder à l'énergie dans les acides aminés. Les acides aminés peuvent être décomposés en précurseurs de la glycolyse ou du cycle de Krebs. Les acides aminés (en gras) peuvent entrer dans le cycle par plusieurs voies. Les points d'entrée de tous les acides aminés ne sont pas examinables. Figure 17. Voies cataboliques et anaboliques. Les nutriments suivent une voie complexe de l'ingestion à la production d'énergie en passant par l'anabolisme et le catabolisme.

    L'état d'absorption : L'état d'absorption, ou l'état nourri, se produit après un repas lorsque votre corps digère la nourriture et absorbe les nutriments (l'anabolisme dépasse le catabolisme) (Figure 18). La digestion commence au moment où vous mettez de la nourriture dans votre bouche, car la nourriture est décomposée en ses éléments constitutifs pour être absorbée par l'intestin. La digestion des glucides commence dans la bouche, tandis que la digestion des protéines et des graisses commence dans l'estomac et l'intestin grêle. Les éléments constitutifs de ces glucides, lipides et protéines sont transportés à travers la paroi intestinale et pénètrent dans la circulation sanguine (sucres et acides aminés) ou le système lymphatique (graisses). Depuis les intestins, ces systèmes les transportent vers le foie, le tissu adipeux ou les cellules musculaires qui traiteront et utiliseront, ou stockeront, l'énergie.

    Selon les quantités et les types de nutriments ingérés, l'état d'absorption peut persister jusqu'à 4 heures. L'ingestion de nourriture et l'augmentation des concentrations de glucose dans le sang stimulent la libération des cellules bêta du pancréas. insuline dans la circulation sanguine, où il initie l'absorption du glucose sanguin par les hépatocytes du foie et par les cellules adipeuses et musculaires. L'insuline stimule également glycogenèse, le stockage du glucose sous forme de glycogène, dans le foie et les cellules musculaires où il peut être utilisé pour les besoins énergétiques ultérieurs du corps. L'insuline favorise également la synthèse des protéines dans le muscle. Comme vous le verrez, les protéines musculaires peuvent être catabolisées et utilisées comme carburant en période de famine.

    Si l'énergie est exercée peu de temps après avoir mangé, les graisses et les sucres alimentaires qui viennent d'être ingérés seront transformés et utilisés immédiatement pour l'énergie. Sinon, l'excès de glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les cellules musculaires, ou sous forme de graisse dans le tissu adipeux, l'excès de graisse alimentaire est également stocké sous forme de triglycérides dans les tissus adipeux.

    L'état post-absorbant : L'état post-absorption, ou l'état de jeûne, se produit lorsque la nourriture a été digérée, absorbée et stockée (Figure 19). Vous jeûnez généralement pendant la nuit, mais sauter des repas pendant la journée met également votre corps dans un état post-absorption. Au cours de cet état, le corps doit d'abord s'appuyer sur glycogène. Les niveaux de glucose dans le sang commencent à baisser à mesure qu'il est absorbé et utilisé par les cellules. En réponse à la diminution du glucose, les niveaux d'insuline chutent également. Le stockage du glycogène et des triglycérides ralentit. Cependant, en raison des exigences des tissus et des organes, la glycémie doit être maintenue dans la plage normale de 80 à 120 mg/dL. En réponse à une baisse de la concentration de glucose dans le sang, l'hormone glucagon est libérée par les cellules alpha du pancréas. Le glucagon agit sur les cellules du foie, où il inhibe la glycogénèse et stimule glycogénolyse, la dégradation du glycogène stocké en glucose. Le glucose est libéré du foie pour être utilisé par les tissus périphériques et le cerveau. En conséquence, la glycémie commence à augmenter. Le glycogène stocké chez un humain bien nourri est généralement suffisant pour répondre aux besoins énergétiques du corps pendant plusieurs heures. Gluconogenèse, la production de glucose à partir de non-glucides, commencera également dans le foie pour remplacer le glucose qui a été utilisé par les tissus périphériques.

    famine: Lorsque le corps est privé de nourriture pendant une période prolongée, il passe en « mode de survie ». La première priorité pour la survie est de fournir suffisamment de glucose ou de carburant pour le cerveau. La deuxième priorité est la conservation des acides aminés pour les protéines. Par conséquent, lorsque le glucose n'est plus disponible, l'utilisation de corps cétoniques comme source d'énergie permet de diminuer la demande en glucose, minimisant ainsi la gluconéogenèse afin de maintenir les protéines corporelles.

    Parce que les niveaux de glucose sont très bas pendant la famine, la glycolyse s'arrêtera dans les cellules qui peuvent utiliser des carburants alternatifs. Par exemple, les muscles passeront du glucose aux acides gras comme carburant. Comme expliqué précédemment, les acides gras peuvent être convertis en acétyl CoA et transformés par le cycle de Krebs pour produire de l'ATP. Le pyruvate, le lactate et l'alanine des cellules musculaires ne sont pas convertis en acétyl CoA et utilisés dans le cycle de Krebs, mais sont exportés vers le foie pour être utilisés dans la synthèse du glucose. Alors que la famine continue et que plus de glucose est nécessaire, le glycérol des acides gras peut être libéré et utilisé comme source pour la néoglucogenèse.

    Après plusieurs jours de famine, les corps cétoniques deviennent la principale source de carburant pour le cœur et d'autres organes. Alors que la famine continue, les acides gras et les réserves de triglycérides sont oxydés pour créer ces molécules. Cela empêche la dégradation continue des protéines qui servent de sources de carbone pour la néoglucogenèse, aidant à maintenir le bon fonctionnement des muscles du corps. Une fois que ces réserves de lipides sont complètement épuisées, les protéines des muscles sont libérées et décomposées pour la synthèse du glucose. Cela conduit à une fonte musculaire, car le corps est obligé de cannibaliser les tissus pour survivre. La survie globale dépend de la quantité de graisse et de protéines stockées dans le corps.

    Figure 18. État d'absorption. Pendant l'état d'absorption, le corps digère les aliments et absorbe les nutriments. Figure 19. État post-absorption. Au cours de l'état post-absorption, le corps doit compter sur le glycogène stocké pour l'énergie.


    Quel est le devenir du NADH produit dans le foie lors de l'oxydation de l'acide lactique ? - La biologie

    Campell Biology chapitre 9 : Respiration cellulaire

    Quel est le terme pour les voies métaboliques qui libèrent l'énergie stockée en décomposant des molécules complexes ?
    A) voies anabolisantes
    B) voies cataboliques
    C) voies de fermentation
    D) les voies thermodynamiques
    E) voies bioénergétiques

    La molécule qui fonctionne comme agent réducteur (donneur d'électrons) dans une réaction d'oxydoréduction ou d'oxydoréduction
    A) gagne des électrons et gagne de l'énergie potentielle.
    B) perd des électrons et perd de l'énergie potentielle.
    C) gagne des électrons et perd de l'énergie potentielle.
    D) perd des électrons et gagne de l'énergie potentielle.
    E) ne gagne ni ne perd d'électrons, mais gagne ou perd de l'énergie potentielle.

    Lorsque les électrons se rapprochent d'un atome plus électronégatif, que se passe-t-il ?
    A) L'atome le plus électronégatif est réduit et de l'énergie est libérée.
    B) L'atome le plus électronégatif est réduit et l'énergie est consommée.
    C) L'atome le plus électronégatif est oxydé et de l'énergie est consommée.
    D) L'atome le plus électronégatif est oxydé et de l'énergie est libérée.
    E) L'atome le plus électronégatif est réduit et l'entropie diminue.

    Pourquoi l'oxydation des composés organiques par l'oxygène moléculaire pour produire du CO₂ et de l'eau libère-t-elle de l'énergie gratuite ?
    A) Les liaisons covalentes dans les molécules organiques et l'oxygène moléculaire ont plus d'énergie cinétique que les liaisons covalentes dans l'eau et le dioxyde de carbone.
    B) Les électrons sont déplacés des atomes qui ont une plus faible affinité pour les électrons (comme C) vers des atomes avec une plus grande affinité pour les électrons (comme O).
    C) L'oxydation de composés organiques peut être utilisée pour fabriquer de l'ATP.
    D) Les électrons ont une énergie potentielle plus élevée lorsqu'ils sont associés à l'eau et au CO₂ que dans les composés organiques.
    E) La liaison covalente dans O₂ est instable et facilement rompue par les électrons des molécules organiques

    Lequel des énoncés suivants décrit les résultats de cette réaction ?
    C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Énergie
    A) C₆H₁₂O₆ est oxydé et O₂ est réduit.
    B) O₂ est oxydé et H₂O est réduit.
    C) CO₂ est réduit et O₂ est oxydé.
    D) C₆H₁₂O₆ est réduit et CO₂ est oxydé.
    E) O₂ est réduit et CO₂ est oxydé

    Lorsqu'une molécule de glucose perd un atome d'hydrogène à la suite d'une réaction d'oxydoréduction, la molécule devient
    A) hydrolysé.
    B) hydrogéné.
    C) oxydé.
    D) réduit.
    E) un agent oxydant.

    Lorsqu'une molécule de NAD⁺ (nicotinamide adénine dinucléotide) gagne un atome d'hydrogène (pas un proton), la molécule devient
    A) déshydrogéné.
    B) oxydé.
    C) réduit.
    D) redox.
    E) hydrolysé.

    Lequel des énoncés suivants décrit NAD⁺ ?
    A) Le NAD⁺ est réduit en NADH pendant la glycolyse, l'oxydation du pyruvate et le cycle de l'acide citrique.
    B) NAD⁺ a plus d'énergie chimique que NADH.
    C) Le NAD⁺ est oxydé par l'action des hydrogénases.
    D) NAD⁺ peut donner des électrons pour une utilisation dans la phosphorylation oxydative.
    E) En l'absence de NAD⁺, la glycolyse peut encore fonctionner.

    Où se déroule la glycolyse dans les cellules eucaryotes ?
    A) matrice mitochondriale
    B) membrane externe mitochondriale
    C) membrane interne mitochondriale
    D) espace intermembranaire mitochondrial
    E) cytosol

    L'ATP produit lors de la glycolyse est généré par
    A) phosphorylation au niveau du substrat.
    B) transport d'électrons.
    C) photophosphorylation.
    D) chimiosmose.
    E) oxydation du NADH en NAD⁺.

    L'oxygène consommé lors de la respiration cellulaire est directement impliqué dans quel processus ou événement ?
    A) la glycolyse
    B) accepter des électrons en bout de chaîne de transport d'électrons
    C) le cycle de l'acide citrique
    D) l'oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    E) la phosphorylation de l'ADP pour former l'ATP

    Quel processus dans les cellules eucaryotes se déroulera normalement, que l'oxygène (O₂) soit présent ou absent ?
    A) transport d'électrons
    B) la glycolyse
    C) le cycle de l'acide citrique
    D) phosphorylation oxydative
    E) chimiosmose

    Un électron perd de l'énergie potentielle lorsqu'il
    A) se déplace vers un atome moins électronégatif.
    B) se déplace vers un atome plus électronégatif.
    C) augmente son énergie cinétique.
    D) augmente son activité en tant qu'agent oxydant.
    E) s'éloigne du noyau de l'atome.

    Pourquoi les glucides et les graisses sont-ils considérés comme des aliments riches en énergie ?
    A) Ils ont beaucoup d'atomes d'oxygène.
    B) Ils n'ont pas d'azote dans leur composition.
    C) Ils peuvent avoir des squelettes carbonés très longs.
    D) Ils ont beaucoup d'électrons associés à l'hydrogène.
    E) Ils se réduisent facilement.

    La phosphorylation au niveau du substrat représente approximativement quel pourcentage de l'ATP formé par les réactions de glycolyse ?
    A) 0%
    B) 2%
    C) 10 %
    D) 38%
    E) 100%

    Au cours de la glycolyse, lorsque chaque molécule de glucose est catabolisée en deux molécules de pyruvate, la majeure partie de l'énergie potentielle contenue dans le glucose est
    A) transféré à l'ADP, formant l'ATP.
    B) transféré directement à l'ATP.
    C) retenu dans les deux pyruvates.
    D) stocké dans le NADH produit.
    E) utilisé pour phosphoryler le fructose pour former du fructose 6-phosphate

    En plus de l'ATP, quels sont les produits finaux de la glycolyse ?
    A) CO₂ et H₂O
    B) CO₂ et pyruvate
    C) NADH et pyruvate
    D) CO₂ et NADH
    E) H₂O, FADH₂ et citrate

    L'énergie libre pour l'oxydation du glucose en CO₂ et en eau est de -686 kcal/mol et l'énergie libre pour la réduction du NAD⁺ en NADH est de +53 kcal/mol. Pourquoi seulement deux molécules de NADH se forment-elles au cours de la glycolyse alors qu'il semble que jusqu'à une douzaine pourraient être formées ?
    A) La plupart de l'énergie libre disponible à partir de l'oxydation du glucose est utilisée dans la production d'ATP dans la glycolyse.
    B) La glycolyse est une réaction très inefficace, avec une grande partie de l'énergie du glucose libérée sous forme de chaleur.
    C) La majeure partie de l'énergie libre disponible à partir de l'oxydation du glucose reste dans le pyruvate, l'un des produits de la glycolyse.
    D) Il n'y a pas de CO₂ ou d'eau produite comme produits de la glycolyse.
    E) La glycolyse consiste en de nombreuses réactions enzymatiques, dont chacune extrait de l'énergie de la molécule de glucose

    A partir d'une molécule de glucose, les produits énergétiques de la glycolyse sont
    A) 2 NAD⁺, 2 pyruvate et 2 ATP.
    B) 2 NADH, 2 pyruvate et 2 ATP.
    C) 2 FADH₂, 2 pyruvate et 4 ATP.
    D) 6 CO₂, 2 ATP et 2 pyruvate.
    E) 6 CO₂, 30 ATP et 2 pyruvate.

    En glycolyse, pour chaque molécule de glucose oxydée en pyruvate
    A) deux molécules d'ATP sont utilisées et deux molécules d'ATP sont produites.
    B) deux molécules d'ATP sont utilisées et quatre molécules d'ATP sont produites.
    C) quatre molécules d'ATP sont utilisées et deux molécules d'ATP sont produites.
    D) deux molécules d'ATP sont utilisées et six molécules d'ATP sont produites.
    E) six molécules d'ATP sont utilisées et six molécules d'ATP sont produites.

    Une molécule phosphorylée
    A) a été réduite à la suite d'une réaction d'oxydoréduction impliquant la perte d'un phosphate inorganique.
    B) a une réactivité chimique réduite, il est moins susceptible de fournir de l'énergie pour le travail cellulaire.
    C) a été oxydé à la suite d'une réaction redox impliquant le gain d'un phosphate inorganique.
    D) a une énergie potentielle chimique accrue, il est amorcé pour effectuer un travail cellulaire.
    E) a moins d'énergie qu'avant sa phosphorylation et donc moins d'énergie pour le travail cellulaire.

    Quel type de poison métabolique interférerait le plus directement avec la glycolyse ?
    A) un agent qui réagit avec l'oxygène et épuise sa concentration dans la cellule
    B) un agent qui se lie au pyruvate et l'inactive
    C) un agent qui imite étroitement la structure du glucose mais n'est pas métabolisé
    D) un agent qui réagit avec le NADH et l'oxyde en NAD⁺
    E) un agent qui bloque le passage des électrons le long de la chaîne de transport d'électrons

    Pourquoi la glycolyse est-elle décrite comme ayant une phase d'investissement et une phase de retour sur investissement ?
    A) Il sépare les molécules et assemble les molécules.
    B) Il attache et détache les groupes phosphate.
    C) Il utilise du glucose et génère du pyruvate.
    D) Il déplace les molécules du cytosol vers la mitochondrie.
    E) Il utilise l'ATP stocké et forme ensuite une augmentation nette de l'ATP.

    Le transport du pyruvate dans les mitochondries dépend de la force proton-motrice à travers la membrane mitochondriale interne. Comment le pyruvate pénètre-t-il dans la mitochondrie ?
    A) transports actifs
    B) diffusion
    C) diffusion facilitée
    D) par un canal
    E) à travers un pore

    Lequel des métabolites intermédiaires suivants entre dans le cycle de l'acide citrique et est formé, en partie, par l'élimination d'un carbone (CO₂) d'une molécule de pyruvate ?
    A) lactate
    B) glycéraldéhydes-3-phosphate
    C) oxaloacétate
    D) acétyl-CoA
    E) citrate

    Au cours de la respiration cellulaire, l'acétyl CoA s'accumule à quel endroit ?
    A) cytosol
    B) membrane externe mitochondriale
    C) membrane interne mitochondriale
    D) espace intermembranaire mitochondrial
    E) matrice mitochondriale

    Combien d'atomes de carbone sont introduits dans le cycle de l'acide citrique à la suite de l'oxydation d'une molécule de pyruvate ?
    A) deux
    B) quatre
    C) six
    D) huit
    E) dix

    Le dioxyde de carbone (CO₂) est libéré au cours de laquelle des étapes suivantes de la respiration cellulaire ?
    A) la glycolyse et l'oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    B) oxydation du pyruvate en acétyl CoA et cycle de l'acide citrique
    C) le cycle de l'acide citrique et la phosphorylation oxydative
    D) phosphorylation oxydative et fermentation
    E) fermentation et glycolyse

    Un jeune animal n'a jamais eu beaucoup d'énergie. Il est amené à un vétérinaire pour obtenir de l'aide et est envoyé à l'hôpital pour animaux pour quelques tests. Là, ils découvrent que ses mitochondries ne peuvent utiliser que des acides gras et des acides aminés pour la respiration, et ses cellules produisent plus de lactate que la normale. Parmi les éléments suivants, quelle est la meilleure explication de son état ?
    A) Ses mitochondries n'ont pas la protéine de transport qui déplace le pyruvate à travers la membrane mitochondriale externe.
    B) Ses cellules ne peuvent pas déplacer le NADH de la glycolyse vers les mitochondries.
    C) Ses cellules contiennent quelque chose qui inhibe l'utilisation de l'oxygène dans ses mitochondries.
    D) Ses cellules manquent de l'enzyme de glycolyse qui forme le pyruvate.
    E) Ses cellules ont une chaîne de transport d'électrons défectueuse, donc le glucose passe au lactate au lieu de l'acétyl CoA

    Au cours de la respiration aérobie, les électrons descendent dans quelle séquence ?
    A) alimentation → cycle acide citrique → ATP → NAD⁺
    B) nourriture → NADH → chaîne de transport d'électrons → oxygène
    C) glucose → pyruvate → ATP → oxygène
    D) glucose → ATP → chaîne de transport d'électrons → NADH
    E) nourriture → glycolyse → cycle de l'acide citrique → NADH → ATP

    Quelle fraction du dioxyde de carbone expiré par les animaux est générée par les réactions du cycle de l'acide citrique, si le glucose est la seule source d'énergie ?
    A) 1/6
    B) 1/3
    C) 1/2
    D) 2/3
    E) 100/100

    Où se trouvent les protéines de la chaîne de transport d'électrons ?
    A) cytosol
    B) membrane externe mitochondriale
    C) membrane interne mitochondriale
    D) espace intermembranaire mitochondrial
    E) matrice mitochondriale

    Dans la respiration cellulaire, l'énergie pour la plupart des synthèses d'ATP est fournie par
    A) liaisons phosphate à haute énergie dans les molécules organiques.
    B) un gradient de protons à travers une membrane.
    C) convertir l'oxygène en ATP.
    D) transférer des électrons des molécules organiques au pyruvate.
    E) générer du dioxyde de carbone et de l'oxygène dans la chaîne de transport d'électrons.

    Au cours de la respiration aérobie, lequel des éléments suivants donne directement des électrons à la chaîne de transport d'électrons au niveau d'énergie le plus bas ?
    A) NAD+
    B) NADH
    C) ATP
    D) ADP + Pi
    E) FADH2

    Le rôle principal de l'oxygène dans la respiration cellulaire est de
    A) produire de l'énergie sous forme d'ATP lors de sa transmission dans la chaîne respiratoire.
    B) agit comme un accepteur d'électrons et d'hydrogène, formant de l'eau.
    C) se combinent avec du carbone, formant du CO₂.
    D) se combinent avec du lactate pour former du pyruvate.
    E) catalyser les réactions de glycolyse

    À l'intérieur d'une mitochondrie active, la plupart des électrons suivent quelle voie ?
    A) glycolyse → NADH → phosphorylation oxydative → ATP → oxygène
    B) cycle de l'acide citrique → FADH₂ → chaîne de transport d'électrons → ATP
    C) chaîne de transport d'électrons → cycle de l'acide citrique → ATP → oxygène
    D) pyruvate → cycle acide citrique → ATP → NADH → oxygène
    E) cycle de l'acide citrique → NADH → chaîne de transport d'électrons → oxygène

    Au cours de la respiration aérobie, H₂O est formé. D'où vient l'atome d'oxygène pour la formation de l'eau ?
    A) dioxyde de carbone (CO₂)
    B) glucose (C₆H₁₂O₆)
    C) oxygène moléculaire (O₂)
    D) pyruvate (C₃H₃O₃-)
    E) lactate (C₃H₅O₃-)

    Dans la phosphorylation chimiosmotique, quelle est la source d'énergie la plus directe utilisée pour convertir l'ADP + Pi en ATP ?
    A) énergie libérée lorsque les électrons traversent le système de transport d'électrons
    B) énergie libérée par la phosphorylation au niveau du substrat
    C) énergie libérée par le mouvement des protons à travers l'ATP synthase, contre le gradient électrochimique
    D) énergie libérée par le mouvement des protons à travers l'ATP synthase, le long du gradient électrochimique
    E) Aucune source d'énergie externe n'est requise car la réaction est exergonique.

    L'énergie libérée par la chaîne de transport d'électrons est utilisée pour pomper H⁺ vers quel endroit dans les cellules eucaryotes ?
    A) cytosol
    B) membrane externe mitochondriale
    C) membrane interne mitochondriale
    D) espace intermembranaire mitochondrial
    E) matrice mitochondriale

    La source d'énergie directe qui entraîne la synthèse d'ATP pendant la phosphorylation oxydative respiratoire dans les cellules eucaryotes est
    A) oxydation du glucose en CO₂ et eau.
    B) le flux d'électrons thermodynamiquement favorable du NADH vers les porteurs de transport d'électrons mitochondriaux.
    C) le transfert final des électrons à l'oxygène.
    D) la force proton-motrice à travers la membrane mitochondriale interne.
    E) le transfert thermodynamiquement favorable du phosphate de la glycolyse et des molécules intermédiaires du cycle de l'acide citrique de l'ADP

    Lorsque les ions hydrogène sont pompés de la matrice mitochondriale à travers la membrane interne et dans l'espace intermembranaire, le résultat est le
    A) formation d'ATP.
    B) réduction de NAD⁺.
    C) restauration de l'équilibre Na⁺/K⁺ à travers la membrane.
    D) création d'une force proton-motrice.
    E) abaissement du pH dans la matrice mitochondriale.

    Où se trouve l'ATP synthase dans la mitochondrie ?
    A) cytosol
    B) chaîne de transport d'électrons
    C) membrane externe
    D) membrane intérieure
    E) matrice mitochondriale

    Il est possible de préparer des vésicules à partir de portions de la membrane mitochondriale interne. Lequel des processus suivants pourrait encore être exécuté par cette membrane interne isolée ?
    A) le cycle de l'acide citrique
    B) phosphorylation oxydative
    C) glycolyse et fermentation
    D) réduction de NAD⁺
    E) à la fois le cycle de l'acide citrique et la phosphorylation oxydative

    Combien de molécules d'oxygène (O₂) sont nécessaires chaque fois qu'une molécule de glucose (C₆H₁₂O₆) est complètement oxydée en dioxyde de carbone et en eau via la respiration aérobie ?
    A) 1
    B) 3
    C) 6
    D) 12
    E) 30

    Lequel des éléments suivants produit le plus d'ATP lorsque le glucose (C₆H₁₂O₆) est complètement oxydé en dioxyde de carbone (CO₂) et en eau ?
    A) la glycolyse
    B) fermentation
    C) oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    D) cycle de l'acide citrique
    E) phosphorylation oxydative (chimiosmose)

    Environ combien de molécules d'ATP sont produites à partir de l'oxydation complète de deux molécules de glucose (C₆H₁₂O₆) dans la respiration cellulaire aérobie ?
    A) 2
    B) 4
    C) 15
    D) 30-32
    E) 60-64

    La synthèse d'ATP par phosphorylation oxydative, en utilisant l'énergie libérée par le mouvement des protons à travers la membrane le long de leur gradient électrochimique, est un exemple de
    A) transports actifs.
    B) une réaction endergonique couplée à une réaction exergonique.
    C) une réaction avec un ΔG positif.
    D) l'osmose.
    E) régulation allostérique

    La synthèse chimiosmotique de l'ATP (phosphorylation oxydative) se produit dans
    A) toutes les cellules, mais seulement en présence d'oxygène.
    B) uniquement des cellules eucaryotes, en présence d'oxygène.
    C) uniquement dans les mitochondries, en utilisant soit de l'oxygène, soit d'autres accepteurs d'électrons.
    D) toutes les cellules respiratoires, à la fois procaryotes et eucaryotes, utilisant soit de l'oxygène, soit d'autres accepteurs d'électrons.
    E) toutes les cellules, en l'absence de respiration.

    Si une cellule est capable de synthétiser 30 molécules d'ATP pour chaque molécule de glucose complètement oxydée par le dioxyde de carbone et l'eau, combien de molécules d'ATP la cellule peut-elle synthétiser pour chaque molécule de pyruvate oxydée en dioxyde de carbone et en eau ?
    A) 0
    B) 1
    C) 12
    D) 14
    E) 15

    Qu'est-ce que la force motrice protonique ?
    A) la force nécessaire pour retirer un électron de l'hydrogène
    B) la force exercée sur un proton par un gradient de concentration transmembranaire de protons
    C) la force qui déplace l'hydrogène dans l'espace intermembranaire
    D) la force qui déplace l'hydrogène dans la mitochondrie
    E) la force qui déplace l'hydrogène vers NAD⁺

    Dans les cellules hépatiques, les membranes mitochondriales internes sont environ cinq fois plus grandes que les membranes mitochondriales externes. A quoi cela doit-il servir ?
    A) Il permet un taux accru de glycolyse.
    B) Il permet une augmentation du taux du cycle de l'acide citrique.
    C) Il augmente la surface de phosphorylation oxydative.
    D) Il augmente la surface de phosphorylation au niveau du substrat.
    E) Il permet à la cellule hépatique d'avoir moins de mitochondries

    Les cellules adipeuses brunes produisent une protéine appelée thermogénine dans leur membrane interne mitochondriale. La thermogénine est un canal qui facilite le transport des protons à travers la membrane. Que se passera-t-il dans les cellules graisseuses brunes lorsqu'elles produiront de la thermogénine ?
    A) La synthèse d'ATP et la génération de chaleur augmenteront toutes les deux.
    B) La synthèse d'ATP augmentera et la production de chaleur diminuera.
    C) La synthèse d'ATP diminuera et la production de chaleur augmentera.
    D) La synthèse d'ATP et la génération de chaleur diminueront toutes les deux.
    E) La synthèse d'ATP et la génération de chaleur resteront les mêmes

    Dans une mitochondrie, si la concentration en ATP de la matrice est élevée et que la concentration en protons dans l'espace intermembranaire est trop faible pour générer une force proton-motrice suffisante, alors
    A) L'ATP synthase augmentera le taux de synthèse d'ATP.
    B) L'ATP synthase cessera de fonctionner.
    C) L'ATP synthase hydrolyse l'ATP et pompe des protons dans l'espace intermembranaire.
    D) L'ATP synthase hydrolyse l'ATP et pompe des protons dans la matrice.

    Quels processus cataboliques ont pu être utilisés par les cellules de l'ancienne Terre avant que l'oxygène libre ne devienne disponible ?
    A) glycolyse et fermentation seulement
    B) la glycolyse et le cycle de l'acide citrique uniquement
    C) la glycolyse, l'oxydation du pyruvate et le cycle de l'acide citrique
    D) phosphorylation oxydative uniquement
    E) la glycolyse, l'oxydation du pyruvate, le cycle de l'acide citrique et la phosphorylation oxydative, en utilisant un accepteur d'électrons autre que l'oxygène

    Lequel des événements suivants se produit normalement indépendamment de la présence ou non d'oxygène (O₂) ?
    A) la glycolyse
    B) fermentation
    C) oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    D) cycle de l'acide citrique
    E) phosphorylation oxydative (chimiosmose)

    Lequel des éléments suivants se produit dans le cytosol d'une cellule eucaryote ?
    A) glycolyse et fermentation
    B) fermentation et chimiosmose
    C) oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    D) cycle de l'acide citrique
    E) phosphorylation oxydative

    Quelle voie métabolique est commune à la respiration cellulaire et à la fermentation ?
    A) l'oxydation du pyruvate en acétyl CoA
    B) le cycle de l'acide citrique
    C) phosphorylation oxydative
    D) la glycolyse
    E) chimiosmose

    L'ATP produit pendant la fermentation est généré par lequel des éléments suivants ?
    A) la chaîne de transport d'électrons
    B) phosphorylation au niveau du substrat
    C) chimiosmose
    D) phosphorylation oxydative
    E) respiration aérobie

    En l'absence d'oxygène, les cellules de levure peuvent obtenir de l'énergie par fermentation, ce qui entraîne la production de
    A) ATP, CO₂ et éthanol (alcool éthylique).
    B) ATP, CO₂ et lactate.
    C) ATP, NADH et pyruvate.
    D) ATP, pyruvate et oxygène.
    E) ATP, pyruvate et acétyl CoA.

    En fermentation alcoolique, le NAD⁺ est régénéré à partir du NADH par
    A) réduction de l'acétaldéhyde en éthanol (alcool éthylique).
    B) oxydation du pyruvate en acétyl CoA.
    C) réduction du pyruvate pour former du lactate.
    D) oxydation de l'éthanol en acétyl CoA.
    E) réduction de l'éthanol en pyruvate.

    Une fonction de la fermentation alcoolique et de la fermentation lactique est de
    A) réduire le NAD⁺ en NADH.
    B) réduire FAD⁺ en FADH₂.
    C) oxyder le NADH en NAD⁺.
    D) réduire FADH₂ en FAD⁺.
    E) ne faites rien de ce qui précède.

    On découvre un organisme qui prospère à la fois en présence et en l'absence d'oxygène dans l'air. Curieusement, la consommation de sucre augmente au fur et à mesure que l'oxygène est retiré de l'environnement de l'organisme, même si l'organisme ne prend pas beaucoup de poids. Cet organisme
    A) doit utiliser une molécule autre que l'oxygène pour accepter les électrons de la chaîne de transport d'électrons.
    B) est un organisme eucaryote normal.
    C) est photosynthétique.
    D) est un organisme anaérobie.
    E) est un anaérobie facultatif.

    Quelle affirmation soutient le mieux l'hypothèse selon laquelle la glycolyse est une ancienne voie métabolique qui a pris naissance avant le dernier ancêtre commun universel de la vie sur Terre ?
    A) La glycolyse est répandue et se trouve dans les domaines Bactéries, Archaea et Eukarya.
    B) La glycolyse n'utilise ni n'a besoin d'O₂.
    C) La glycolyse est présente dans toutes les cellules eucaryotes.
    D) Les enzymes de la glycolyse se trouvent dans le cytosol plutôt que dans un organite membranaire.
    E) Les anciennes cellules procaryotes, les plus primitives des cellules, ont fait un usage intensif de la glycolyse bien avant que l'oxygène ne soit présent dans l'atmosphère terrestre.

    Pourquoi la glycolyse est-elle considérée comme l'une des premières voies métaboliques à avoir évolué ?
    A) Il produit beaucoup moins d'ATP que la phosphorylation oxydative.
    B) Il n'implique pas d'organites ou de structures spécialisées, ne nécessite pas d'oxygène et est présent dans la plupart des organismes.
    C) On le trouve dans les cellules procaryotes mais pas dans les cellules eucaryotes.
    D) Elle repose sur la chimiosmose, qui est un mécanisme métabolique présent uniquement dans les cellules procaryotes des premières cellules.
    E) Il nécessite la présence d'organites cellulaires à membrane que l'on ne trouve que dans les cellules eucaryotes

    Lorsqu'un individu fait beaucoup d'exercice et que le muscle devient privé d'oxygène, les cellules musculaires convertissent le pyruvate en lactate. Qu'arrive-t-il au lactate dans les cellules musculaires squelettiques?
    A) Il est converti en NAD⁺.
    B) Il produit du CO₂ et de l'eau.
    C) Il est amené au foie et reconverti en pyruvate.
    D) Il réduit FADH₂ à FAD⁺.
    E) Il est converti en alcool.

    Lorsque les cellules musculaires squelettiques sont privées d'oxygène, le cœur continue de pomper. Que doivent être capables de faire les cellules du muscle cardiaque ?
    A) tirer suffisamment d'énergie de la fermentation
    B) poursuivre le métabolisme aérobie lorsque le muscle squelettique ne peut pas
    C) transformer à nouveau le lactate en pyruvate
    D) éliminer le lactate du sang
    E) éliminer l'oxygène du lactate

    Lorsque les cellules musculaires squelettiques subissent une respiration anaérobie, elles deviennent fatiguées et douloureuses. Ceci est maintenant connu pour être causé par
    A) accumulation de pyruvate.
    B) accumulation de lactate.
    C) augmentation des ions sodium.
    D) augmentation des ions potassium.
    E) augmentation de l'éthanol.

    Une mutation chez la levure la rend incapable de convertir le pyruvate en éthanol. Comment cette mutation affectera-t-elle ces cellules de levure ?
    A) La levure mutante sera incapable de croître en anaérobie.
    B) La levure mutante ne se développera de manière anaérobie que si elle reçoit du glucose.
    C) La levure mutante sera incapable de métaboliser le glucose.
    D) La levure mutante mourra car elle ne peut pas régénérer le NAD⁺ à partir du NAD.
    E) La levure mutante ne métabolisera que les acides gras

    Vous avez un ami qui a perdu 7 kg (environ 15 livres) de graisse grâce à un régime strict et à de l'exercice. Comment la graisse a-t-elle quitté son corps ?
    A) Il a été libéré sous forme de CO₂ et H₂O.
    B) Il a été converti en chaleur puis libéré.
    C) Il a été converti en ATP, qui pèse beaucoup moins que la graisse.
    D) Il a été décomposé en acides aminés et éliminé du corps.
    E) Il a été converti en urine et éliminé du corps.

    La phosphofructokinase est une enzyme de contrôle importante dans la régulation de la respiration cellulaire. Lequel des énoncés suivants décrit correctement l'activité de la phosphofructokinase ?
    A) Il est inhibé par l'AMP.
    B) Il est activé par l'ATP.
    C) Il est activé par le citrate, un intermédiaire du cycle de l'acide citrique.
    D) Il catalyse la conversion du fructose 1,6-bisphosphate en fructose 6-phosphate, une étape précoce de la glycolyse.
    E) C'est une enzyme allostérique.

    La phosphofructokinase est une enzyme allostérique qui catalyse la conversion du fructose 6-phosphate en fructose 1,6-bisphosphate, une étape précoce de la glycolyse. En présence d'oxygène, une augmentation de la quantité d'ATP dans une cellule devrait
    A) inhibe l'enzyme et ralentit ainsi les taux de glycolyse et le cycle de l'acide citrique.
    B) activer l'enzyme et ralentir ainsi les taux de glycolyse et le cycle de l'acide citrique.
    C) inhibe l'enzyme et augmente ainsi les taux de glycolyse et le cycle de l'acide citrique.
    D) activer l'enzyme et augmenter les taux de glycolyse et le cycle de l'acide citrique.
    E) inhiber l'enzyme et ainsi augmenter le taux de glycolyse et la concentration en citrate

    Même si les plantes effectuent la photosynthèse, les cellules végétales utilisent toujours leurs mitochondries pour l'oxydation du pyruvate. Quand et où cela se produira-t-il ?
    A) dans les cellules photosynthétiques à la lumière, alors que la photosynthèse se produit simultanément
    B) dans des cellules non photosynthétisantes uniquement
    C) dans les cellules qui stockent uniquement du glucose
    D) dans toutes les cellules tout le temps
    E) dans les cellules photosynthétiques à la lumière et dans d'autres tissus à l'obscurité

    Chez les animaux vertébrés, la couleur brune du tissu adipeux est due à l'abondance des vaisseaux sanguins et des capillaires. Le tissu adipeux blanc, quant à lui, est spécialisé dans le stockage des graisses et contient relativement peu de vaisseaux sanguins ou de capillaires. Les cellules adipeuses brunes ont une protéine spécialisée qui dissipe la force motrice des protons à travers les membranes mitochondriales. Lequel des éléments suivants pourrait être la fonction du tissu adipeux brun ?
    A) augmenter le taux de phosphorylation oxydative de ses quelques mitochondries
    B) permettre aux animaux de réguler leur métabolisme lorsqu'il fait particulièrement chaud
    C) pour augmenter la production d'ATP
    D) pour permettre à d'autres membranes de la cellule d'effectuer des fonctions mitochondriales
    E) pour réguler la température en convertissant la majeure partie de l'énergie de l'oxydation du NADH en chaleur

    Quel est le but de la bêta-oxydation dans la respiration?
    A) oxydation du glucose
    B) oxydation du pyruvate
    C) régulation de la rétroaction
    D) contrôle de l'accumulation d'ATP
    E) dégradation des acides gras

    Où les produits cataboliques de la dégradation des acides gras entrent-ils dans le cycle de l'acide citrique ?
    A) pyruvate
    B) malate ou fumarate
    C) acétyl-CoA
    D) α-cétoglutarate
    E) succinyl CoA

    Quelles sources de carbone les cellules de levure peuvent-elles métaboliser pour fabriquer de l'ATP à partir d'ADP dans des conditions anaérobies ?
    A) la glycémie
    B) éthanol
    C) pyruvate
    D) acide lactique
    E) soit de l'éthanol ou de l'acide lactique

    Des niveaux élevés d'acide citrique inhibent l'enzyme phosphofructokinase, une enzyme clé de la glycolyse. L'acide citrique se lie à l'enzyme à un endroit différent du site actif. Ceci est un exemple de
    A) inhibition compétitive.
    B) régulation allostérique.
    C) la spécificité des enzymes pour leurs substrats.
    D) une enzyme nécessitant un cofacteur.
    E) régulation de rétroaction positive.

    Pendant un exercice intense, à mesure que les cellules musculaires squelettiques entrent en anaérobiose, le corps humain augmentera son catabolisme de
    A) graisses seulement.
    B) les glucides uniquement.
    C) protéines uniquement.
    D) les graisses, les glucides et les protéines.
    E) graisses et protéines uniquement.

    Les cellules de levure qui ont des mitochondries défectueuses incapables de respirer pourront se développer en catabolisant laquelle des sources de carbone suivantes pour l'énergie ?
    A) la glycémie
    B) protéines
    C) acides gras
    D) glucose, protéines et acides gras
    E) De telles cellules de levure ne seront pas capables de cataboliser des molécules alimentaires et, par conséquent,

    Quelle étape de la figure 9.1 montre la division d'une molécule en deux molécules plus petites ?
    A) Un
    B) B
    C) C
    D) D
    E) E

    Dans quelle étape de la figure 9.1 un phosphate inorganique est-il ajouté au réactif ?
    A) Un
    B) B
    C) C
    D) D
    E) E

    Quelle étape de la figure 9.1 est une réaction d'oxydoréduction ?
    A) Un
    B) B
    C) C
    D) D
    E) E

    Quelle partie de la voie de la figure 9.1 implique une réaction endergonique ?
    A) Un
    B) B
    C) C
    D) D
    E) E

    Quelle partie de la voie de la figure 9.1 contient une réaction de phosphorylation dans laquelle l'ATP est la source de phosphate ?
    A) Un
    B) B
    C) C
    D) D
    E) E

    En commençant par une molécule d'isocitrate et en terminant par le fumarate, combien de molécules d'ATP peuvent être fabriquées par phosphorylation au niveau du substrat (voir la figure 9.2) ?
    A) 1
    B) 2
    C) 11
    D) 12
    E) 24

    Les squelettes carbonés pour la biosynthèse des acides aminés sont fournis par des intermédiaires du cycle de l'acide citrique. Quel intermédiaire fournirait le squelette carboné pour la synthèse d'un acide aminé à cinq carbones (voir la figure 9.2) ?
    A) succinate
    B) malate
    C) citrate
    D) α-cétoglutarate
    E) isocitrate

    Pour chaque mole de glucose (C₆H₁₂O₆) oxydée par la respiration cellulaire, combien de moles de CO₂ sont libérées dans le cycle de l'acide citrique (voir Figure 9.2) ?
    A) 2
    B) 4
    C) 6
    D) 12
    E) 3

    Si l'oxydation du pyruvate est bloquée, qu'adviendra-t-il des niveaux d'oxaloacétate et d'acide citrique dans le cycle de l'acide citrique illustré à la figure 9.2 ?
    A) Il n'y aura aucun changement dans les niveaux d'oxaloacétate et d'acide citrique.
    B) L'oxaloacétate va diminuer et l'acide citrique va s'accumuler.
    C) L'oxaloacétate s'accumulera et l'acide citrique diminuera.
    D) L'oxaloacétate et l'acide citrique diminueront.
    E) L'oxaloacétate et l'acide citrique s'accumuleront.

    En commençant par le citrate, laquelle des combinaisons de produits suivantes résulterait de l'entrée de trois molécules d'acétyl-CoA dans le cycle de l'acide citrique (voir Figure 9.2) ?
    A) 1 ATP, 2 CO₂, 3 NADH et 1 FADH₂
    B) 2 ATP, 2 CO₂, 3 NADH et 3 FADH₂
    C) 3 ATP, 3 CO₂, 3 NADH et 3 FADH₂
    D) 3 ATP, 6 CO₂, 9 NADH et 3 FADH₂
    E) 38 ATP, 6 CO₂, 3 NADH et 12 FADH

    Pour chaque molécule de glucose métabolisée par la glycolyse et le cycle de l'acide citrique (voir Figure 9.2), quel est le nombre total de molécules NADH + FADH₂ produites ?
    A) 4
    B) 5
    C) 6
    D) 10
    E) 12

    La figure 9.3 montre la chaîne de transport d'électrons. Laquelle des combinaisons suivantes est la combinaison de substances initialement ajoutée à la chaîne ?
    A) oxygène, dioxyde de carbone et eau
    B) NAD⁺, FAD et électrons
    C) NADH, FADH₂ et protons
    D) NADH, FADH₂ et O₂
    E) oxygène et protons

    Lequel des énoncés suivants décrit le plus précisément ce qui se passe le long de la chaîne de transport d'électrons de la figure 9.3 ?
    A) La chimiosmose est couplée au transfert d'électrons.
    B) Chaque porteur d'électrons alterne entre être réduit et être oxydé.
    C) L'ATP est généré à chaque étape.
    D) L'énergie des électrons augmente à chaque pas.
    E) Les molécules de la chaîne cèdent une partie de leur énergie potentielle.

    Lequel des complexes protéiques marqués par des chiffres romains sur la figure 9.3 transférera des électrons à O₂ ?
    A) complexe I
    B) complexe II
    C) complexe III
    D) complexe IV
    E) Tous les complexes peuvent transférer des électrons à O₂.

    Que se passe-t-il au bout de la chaîne dans la figure 9.3 ?
    A) 2 électrons se combinent avec un proton et une molécule de NAD⁺.
    B) 2 électrons se combinent avec une molécule d'oxygène et deux atomes d'hydrogène.
    C) 4 électrons se combinent avec une molécule d'oxygène et 4 protons.
    D) 4 électrons se combinent avec quatre atomes d'hydrogène et deux atomes d'oxygène.
    E) 1 électron se combine avec une molécule d'oxygène et un atome d'hydrogène.

    En présence d'oxygène, le pyruvate composé à trois carbones peut être catabolisé dans le cycle de l'acide citrique. Tout d'abord, cependant, le pyruvate (1) perd un carbone, qui se dégage sous forme de molécule de CO₂, (2) est oxydé pour former un composé à deux carbones appelé acétate, et (3) est lié à la coenzyme A.

    Ces trois étapes aboutissent à la formation de
    A) acétyl CoA, O₂ et ATP.
    B) acétyl CoA, FADH₂ et CO₂.
    C) acétyl CoA, FAD, H₂ et CO₂.
    D) acétyl CoA, NADH, H⁺ et CO₂.
    E) acétyl CoA, NAD⁺, ATP et CO₂.

    En présence d'oxygène, le pyruvate composé à trois carbones peut être catabolisé dans le cycle de l'acide citrique. Tout d'abord, cependant, le pyruvate (1) perd un carbone, qui se dégage sous forme de molécule de CO₂, (2) est oxydé pour former un composé à deux carbones appelé acétate, et (3) est lié à la coenzyme A.

    Pourquoi la coenzyme A, une molécule soufrée dérivée d'une vitamine B, est-elle ajoutée ?
    A) parce que le soufre est nécessaire pour que la molécule pénètre dans la mitochondrie
    B) afin d'utiliser cette partie d'une vitamine B qui serait autrement un déchet d'une autre voie
    C) fournir une molécule relativement instable dont la partie acétyle peut être facilement transférée à un composé dans le cycle de l'acide citrique
    D) parce qu'il entraîne la réaction qui régénère le NAD⁺
    E) afin d'éliminer une molécule de CO₂

    L'exposition des membranes mitochondriales internes à des vibrations ultrasonores perturbera les membranes. Cependant, les fragments se refermeront "à l'envers". Ces petites vésicules qui en résultent peuvent toujours transférer des électrons du NADH à l'oxygène et synthétiser de l'ATP. Si les membranes sont agitées davantage, cependant, la capacité de synthétiser l'ATP est perdue.

    Après la première perturbation, lorsque le transfert d'électrons et la synthèse d'ATP se produisent encore, qu'est-ce qui doit être présent ?
    A) toutes les protéines de transport d'électrons ainsi que l'ATP synthase
    B) tout le système de transport d'électrons et la capacité d'ajouter du CoA aux groupes acétyle
    C) le système ATP synthase
    D) le système de transport d'électrons
    E) les membranes plasmiques comme ces bactéries utilisées pour la respiration

    L'exposition des membranes mitochondriales internes à des vibrations ultrasonores perturbera les membranes. Cependant, les fragments se refermeront "à l'envers". Ces petites vésicules qui en résultent peuvent toujours transférer des électrons du NADH à l'oxygène et synthétiser de l'ATP. Si les membranes sont agitées davantage, cependant, la capacité de synthétiser l'ATP est perdue.

    Après la nouvelle agitation des vésicules membranaires, que doit-on perdre de la membrane ?
    A) la capacité du NADH à transférer des électrons au premier accepteur de la chaîne de transport d'électrons
    B) les groupes prothétiques comme l'hème du système de transport
    C) les cytochromes
    D) ATP synthase, en tout ou en partie
    E) le contact requis entre les surfaces intérieures et extérieures de la membrane

    L'exposition des membranes mitochondriales internes à des vibrations ultrasonores perturbera les membranes. Cependant, les fragments se refermeront "à l'envers". Ces petites vésicules qui en résultent peuvent toujours transférer des électrons du NADH à l'oxygène et synthétiser de l'ATP. Si les membranes sont agitées davantage, cependant, la capacité de synthétiser l'ATP est perdue.

    Ces vésicules membranaires à l'envers
    A) deviendra acide à l'intérieur des vésicules lorsque le NADH est ajouté.
    B) deviendra alcalin à l'intérieur des vésicules lorsque le NADH est ajouté.
    C) fabriquera de l'ATP à partir d'ADP et i s'il est transféré dans une solution tamponnée à pH 4 après incubation dans une solution tamponnée à pH 7.
    D) hydrolysera l'ATP pour pomper des protons de l'intérieur de la vésicule vers l'extérieur.
    E) inversera le flux d'électrons pour générer du NADH à partir du NAD⁺ en l'absence d'oxygène.

    La source d'énergie immédiate qui entraîne la synthèse d'ATP par l'ATP synthase pendant la phosphorylation oxydative est la
    A) l'oxydation du glucose et d'autres composés organiques.
    B) flux d'électrons le long de la chaîne de transport d'électrons.
    C) affinité de l'oxygène pour les électrons.
    D) Concentration de H⁺ à travers la membrane contenant l'ATP synthase.
    E) transfert de phosphate à ADP

    Quelle voie métabolique est commune à la fois à la fermentation et à la respiration cellulaire d'une molécule de glucose ?
    A) le cycle de l'acide citrique
    B) la chaîne de transport d'électrons
    C) la glycolyse
    D) synthèse d'acétyl CoA à partir de pyruvate
    E) réduction du pyruvate en lactate

    Dans les mitochondries, réactions redox exergoniques
    A) sont la source d'énergie entraînant la synthèse d'ATP procaryote.
    B) sont directement couplés à la phosphorylation au niveau du substrat.
    C) fournir l'énergie qui établit le gradient de protons.
    D) réduire les atomes de carbone en dioxyde de carbone.
    E) sont couplés via des intermédiaires phosphorylés à des processus endergoniques.

    L'accepteur d'électrons final de la chaîne de transport d'électrons qui fonctionne dans la phosphorylation oxydative aérobie est
    A) l'oxygène.
    B) de l'eau.
    C) NAD⁺.
    D) pyruvate.
    E) ADP

    Quel est l'agent oxydant dans la réaction suivante ?
    Pyruvate + NADH + H⁺ → Lactate + NAD⁺
    A) l'oxygène
    B) NADH
    C) NAD⁺
    D) lactate
    E) pyruvate

    Lorsque les électrons circulent le long des chaînes de transport d'électrons des mitochondries, lequel des changements suivants se produit ?
    A) Le pH de la matrice augmente.
    B) L'ATP synthase pompe des protons par transport actif.
    C) Les électrons gagnent de l'énergie libre.
    D) Les cytochromes phosphorylent l'ADP pour former l'ATP.
    E) Le NAD⁺ est oxydé.

    La majeure partie du CO₂ provenant du catabolisme est libérée pendant
    A) la glycolyse.
    B) le cycle de l'acide citrique.
    C) fermentation lactate.
    D) transport d'électrons.
    E) phosphorylation oxydative


    Fermentation à l'acide lactique

    La méthode de fermentation utilisée par les animaux et certaines bactéries comme celles du yaourt est la fermentation lactique (Figure 1). Cela se produit régulièrement dans les globules rouges des mammifères et dans les muscles squelettiques qui ne disposent pas de suffisamment d'oxygène pour permettre la poursuite de la respiration aérobie (comme dans les muscles après un exercice intense). La réaction chimique de la fermentation lactique est la suivante :

    L'accumulation d'acide lactique provoque une raideur musculaire et de la fatigue. Dans les muscles, l'acide lactique produit par fermentation doit être éliminé par la circulation sanguine et amené au foie pour un métabolisme ultérieur. Une fois que l'acide lactique a été retiré du muscle et a circulé dans le foie, il peut être reconverti en acide pyruvique et catabolisé (décomposé) en énergie.

    Notez que le but de ce processus n'est pas de produire de l'acide lactique (qui est un déchet et est excrété par le corps). Le but est de reconvertir le NADH en NAD + afin que la glycolyse puisse se poursuivre afin que la cellule puisse produire 2 ATP par glucose.

    Figure 1 La fermentation lactique est courante dans les muscles épuisés par l'utilisation.


    Glycogène : Chimie et métabolisme | Polyose | Organismes | La biologie

    Dans cet article, nous discuterons de: - 1. Chimie du glycogène 2. Quantité et distribution du glycogène 3. Mobilisation 4. Formation 5. Métabolisme.

    Chimie du glycogène:

    Le glycogène est appelé amidon animal car c'est sous cette forme que le glucose reste stocké dans le foie et les muscles. Le glycogène est constitué de polysaccharides ramifiés (type amylopectine) constitués de centaines d'unités de glucose liées entre elles par des liaisons glucosidiques, c'est-à-dire des liaisons α-1, 4 & 842 et 1, 6 & 8242 qui sont formées par des enzymes spécifiques - l'uridine diphosphate de glucose (UDPG) -pyrophosphorylase, glycogène synthétase et amylo-(1, 4′-1, 6′)-transglucosidase respectivement.

    Le glycogène est soluble dans l'eau et forme une solution opalescente et donne une couleur rouge avec de l'iode. Le glycogène libère plus d'énergie que le poids correspondant de glucose. Il ne diffuse pas dans le liquide intracellulaire, car il n'exerce aucune pression osmotique. Il peut être facilement décomposé en glucose par les enzymes présentes dans le foie.

    Quantité et distribution de glycogène:

    Chez un adulte normal, environ 700 g de glycogène sont présents dans le corps, environ 300 g dans le foie et 400 g dans les muscles. Le foie et les muscles sont les principaux réservoirs. Tous les tissus en croissance peuvent stocker du glycogène. Par conséquent, ils sont présents en grande quantité dans le placenta à ses débuts, les muscles fœtaux et la levure, etc. Dans les muscles fœtaux, ils peuvent représenter jusqu'à 40 % du total des solides séchés. L'huître est très riche en glycogène et constitue une bonne source pour sa fabrication.

    Le glycogène dans n'importe quel tissu n'est pas une quantité statique. Il est constamment utilisé et re-synthétisé. De sorte qu'à tout moment le glycogène du tissu doit être considéré comme un équilibre entre la production et la perte constantes. Le glycogène hépatique est le plus mobile. Elle est la première à se former et est aussi la première à se mobiliser. Le glycogène musculaire est beaucoup plus lent à se déplacer. Il existe des différences remarquables entre le métabolisme du glycogène hépatique et celui du glycogène musculaire.

    Mobilisation du Glycogène:

    Le glycogène est formé à la fois dans le foie et les muscles (Fig. 10.8).

    Lorsque la glycémie a tendance à baisser, le glycogène hépatique est converti en glucose et mobilisé dans la circulation sanguine (Fig. 10.9).

    Ainsi, la glycémie est maintenue. Dans l'exercice musculaire, la famine, l'exposition au froid et d'autres conditions, dans lesquelles une énergie supplémentaire est demandée, le glycogène du foie est mobilisé. Cette action est facilitée par certaines hormones telles que l'adrénaline (épinéphrine), le glucagon, la thyroxine, l'hormone de croissance ou somatotrophique (STH) de l'hypophyse antérieure, etc. La stimulation du sympathique a la même fonction. Il est antagonisé par l'insuline. L'insuline aide la glycogenèse dans le foie et empêche la glycogénolyse.

    Le premier processus est la décomposition du glycogène en glucose, tandis que le second est le processus de décomposition du glycogène ou du glucose en acide pyruvique (anaérobie) qui est ensuite oxydé en CO2 et H2O (aer & shyobic) à travers le cycle TCA. Dans les deux processus, le glycogène est converti en glucose-6-phosphate et dans le processus de glycogénolyse, le glucose-6-phosphate est divisé en glucose et Pi par la phosphatase tandis que dans le processus de glycolyse, le glucose-6-phosphate est converti davantage en fructose. 6-phosphate par la phosphohexose isomérase.

    Le glycogène est décomposé en glucose-1-phosphate, catalysé par l'enzyme phosphorylase-a. (forme active). La phosphorylase existe sous une forme inactive, la phosphorylase. b. L'AMP cyclique (CAMP ou 3′-5′-AMP) donne un groupe phosphate et le convertit en une forme active, la phosphorylase-a. Une enzyme, l'adényl cyclase, aide à la formation d'AMP cyclique à partir d'ATP qui est accélérée par le glucagon et l'adrénaline (épinéphrine). Le glucose-1-phosphate est converti en glucose-6-phosphate, catalysé par l'enzyme phosphoglucomutase. L'enzyme phosphohexo isomérase convertit le glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate.

    Formation de glycogène (glycogenèse) :

    Au cours de la glycogénèse, le glucose est phosphorylé en glucose-6-phosphate par l'hexokinase (glucokinase) en présence d'un donneur de phosphate, l'ATP, commun à la première réaction dans la voie glycolytique du métabolisme du glucose. Le glucose-6 phosphate est transformé en glucose-1-phosphate, catalysé par l'enzyme phosphoglucomutase.

    Dans l'étape suivante, le glucose-1-phosphate réagit avec l'uridine triphosphate (UTP) pour former l'uridine diphosphate glucose (unités de glucose activées en tant qu'UDPG) et le pyrophosphate inorganique (PPi). Cette réaction est catalysée par l'enzyme UDPG – pyrophosphorylase.

    Une enzyme UDPG – glycogène transglucosylase (glycogène synthétase) aide à ajouter le résidu de glucose présent sous sa forme activée (UDPG) à une chaîne de glycogène préexistante à l'extrémité externe non réductrice de la molécule (glycogène) de sorte que l'arbre de glycogène est allongé successivement en raison de la formation de liaison 1, 4 & 8242. Ainsi, l'uridine diphosphate (UDP) est libéré et re-synthétisé à l'aide d'ATP – UDP + ATP ADP + UTP.

    Une deuxième enzyme, appelée enzyme de ramification [amylo-(1, 4′-1,6′) – transglucosidase] transfère une partie de la chaîne 1, 4′ à la chaîne adjacente pour former α-1, 6& #8242 et aide à la synthèse du glycogène en formant un point de ramification (liaison 1, 6 & 8242) dans la molécule.

    Voie de formation de l'acide pyruvique:

    Le fructose-6-phosphate accepte un autre groupe phosphate de l'ATP et se transforme en fructose-1-6-diphosphate. Cette réaction est influencée par l'enzyme 6-phosphofructokinase. Une autre enzyme aldolase décompose l'hexose diphosphate ci-dessus en phosphate de dihydroxyacétone et en déshyde-3-phosphate glycérique contenant chacun 3 atomes de carbone (triosephosphate).

    L'enzyme triosephosphate isomérase maintient les deux triosephosphates ci-dessus en équilibre. Le glycéraldéhyde-3-phosphate est ensuite déshydrogéné par la triosephosphate déshydrogénase en 1-3-diphosphoglycérate, l'hydrogène étant accepté par le NAD. La phosphorylation a également lieu à ce stade et nécessite du phosphate inorganique (Pi). Le diphosphoglycérate donne ensuite un phosphate à haute énergie à l'ADP pour le convertir en ATP et il est lui-même transformé en 3-phosphoglycérate.

    Cette réaction est catalysée par l'enzyme, l'ATP phosphoglycérique transphosphorylase (phosphoglyceric acid kinase). La phosphoglycéromutase transforme ensuite le 3-phosphoglycérate en 2-phosphoglycérate et l'énolase le convertit en 2-phosphoénolpyruvate. Le phosphoénolpyruvate est spontanément converti en pyruvate qui est ensuite oxydé en CO2 et H2O à TCA cycle si la condition aérobie existe ou autrement réduit à l'acide lactique.

    L'ATP-phosphopyruvique transphosphorylase (py­ruvic acid kinase) transfère ensuite une liaison phosphate riche en énergie (∼) du phosphoénolpyruvate à l'ADP pour former de l'ATP et de l'acide pyruvique. D'autres monosaccharides (galactose, fructose et mannose) entrent dans la voie glycolytique comme indiqué dans la figure 10.10. Cycle de l'acide citrique ou Krebs Cycle:

    Le cycle de l'acide citrique est l'un des mécanismes biochimiques les plus importants d'oxydation des métabolites activés et c'est peut-être la principale voie terminale de l'oxydation biologique dans tous les tissus animaux. Les métabolites activés, en petit nombre dérivés des glucides, des protéines et des graisses, sont oxydés par la chaîne de transport d'électrons et la majeure partie de l'énergie utilisable (ATP) est produite pour l'organisme.

    Les métabolites activés, dérivés de différentes denrées alimentaires (Fig. 10.11), sont indiqués ci-dessous :

    Les composants, inclus dans ce cycle, sont interdépendants par l'oxydation et la réduction, et d'autres réactions qui produisent du 2CO2, H2O et énergie ATP. Dans le cas des glucides, l'acide pyruvique qui se forme par voie d'oxydation glycolytique entre dans ce cycle en se transformant d'abord en acétyl CoA.

    Ce cycle est connu sous le nom de cycle de Krebs (acide citrique) d'après le biochimiste anglais H.A. Krebs qui a le premier formulé et proposé le mécanisme. L'acide citrique étant l'un des membres du cycle et certains des membres contiennent ces groupes carboxylés, ce cycle est donc également appelé cycle de l'acide citrique et cycle de l'acide tricarboxylique (TCA).

    Formation d'acétyl CoA ou d'acétate actif:

    En présence de six facteurs, c'est-à-dire Mg ++, NAD, pyrophosphate de thiamine, acide lipoïque, FAD et coenzyme A, l'oxydase pyruvique ainsi que le complexe enzymatique convertissent le pyruvate en acétate actif à la suite de la décarboxylation oxydative et, par conséquent, le NADH2 est formé qui est reconverti en NAD par chaîne de transport d'électrons. Il entre dans le cycle TCA.

    Une enzyme de condensation, la citrate synthétase, aide à la condensation de l'acétyl CoA avec l'oxalo-acétate pour former le citrate. Le citrate d'abord par un processus de déshydratation est converti en cis-aconitate qui à nouveau par un processus de réhydratation est transformé en iso-citrate. L'enzyme aconitase catalyse la réaction aux deux étapes, le so-citrate en présence de l'enzyme iso-citrate déshydrogénase est ensuite déshydrogéné en oxalosuccinate. NAD ou NADP agit comme un accepteur d'hydrogène et est converti en NADH2 ou NADPH2.

    Une enzyme oxalosuccinate décarboxylase en présence de Mn++ élimine le CO2 à partir d'oxalosuccinate qui est ainsi transformé en -cétoglutarate. Un processus de décarboxylation oxydative, similaire à celui de la conversion du pyruvate en acétyl CoA, transforme l'a-cétoglutarate en succinyl CoA catalysé par l'α-cétoglutarique oxydase qui nécessite également la coenzyme A, l'acide lipoïque et le NAD agissant comme accepteur d'hydrogène.

    Le succinyl CoA, tout en étant converti en succinate, fournit de l'énergie pour la synthèse du GTP (guanosine-5′-triphosphate) à partir du GDP (guanosine-5′-diphosphate). Ainsi, le GTP fournit à son tour de l'énergie pour la synthèse d'ATP à partir d'ADP pendant qu'il est reconverti en GDP. Ainsi le succinyl CoA fournit en fin de compte de l'énergie pour la synthèse de l'ATP.

    [L'enzyme thiophorase présente dans les tissus, autres que le foie, peut aider à la conversion de succinyl CoA succinate.] L'enzyme succinate déshydrogénase convertit le succinate en fumarate, l'hydrogène est transféré directement à la flavoprotéine (FAD) le convertissant en FADH2. Fumarase aide à l'ajout d'eau au fumarate, le malate est formé dans ce processus. L'oxaloacétate est régénéré à partir du malate sous l'influence de la malate déshydrogénase, le NAD est à nouveau l'accepteur d'hydrogène (Fig. 10.12).

    Pentose Phosphate Pathway (PPP) ou Pentose Cycle ou Hexose Monophosphate (HMP) Shunt ou Voie oxydative du phosphogluconate ou voie Warburg-Dickens-Lipmann :

    Cette voie du métabolisme du glucose se déroule dans le foie, la glande mammaire, les testicules, le cortex surrénalien et les leucocytes. Le glucose-6-phosphate dérivé de différentes sources est déshydrogéné par la glucose-6-phosphate déshydrogénase en 6-phospho-gluconolactone qui, à travers plusieurs étapes décrites dans la figure 10.10, est finalement converti en sedoheptulose-7-phosphate et entre à nouveau dans le principal voie glycolytique au niveau du fructose-6-phosphate et du glycéraldéhyde-3-phosphate.

    La formation de sédoheptulose-7-phosphate est catalysée par la transcétolase tandis que la dégradation est catalysée par l'enzyme transaldolase.Les réactions de transcétolase et de transaldolase sont importantes dans cette voie qui est responsable de la conversion des aldéhydes en cétones et vice versa, ainsi que des sucres inférieurs en sucres supérieurs et vice versa.

    Les bénéfices physiologiques du cycle sont les suivants :

    je. Synthèse de pentose nécessaire à la synthèse de nucléotides.

    ii. Les pentoses peuvent entrer dans la voie glycolytique et elle-même peut être oxydée dans la voie des pentoses phosphates (PPP).

    iii. L'hexose (glucose-fructose) peut être brûlé dans ce PPP ou peut fournir des pentoses.

    iv. NADPH2 formé dans le PPP, est utilisé dans la synthèse des graisses et des stéroïdes.

    v. L'énergie formée dans cette voie est de 36 ATP par molécule de glucose si tous les NADPH sont oxydés dans les mitochondries en NADP.

    vi. L'oxydation du glucose (Fig. 10.13) dans cette voie est indépendante des composants du cycle du TCA.

    vi. Les composants du PPP peuvent entrer dans la voie de formation de l'acide glucuronique et de l'acide ascorbique (vitamine C).

    Métabolisme du glycogène :

    I. Métabolisme du glycogène dans le foie:

    Sources de glycogène hépatique:

    La glycogenèse (formation de glycogène) dans le foie peut avoir lieu à partir des éléments suivants :

    je. À partir des glucides et des substances apparentées :

    Par exemple, le glucose, le glycérol, le fructose, le mannose, l'acide lactique (provenant des muscles ou autre), l'acide pyruvique, le méthyl glyoxal, etc. L'acide lactique des muscles est transporté par la circulation sanguine jusqu'au foie où il est très facilement converti en glycogène. On pense que le pentose ne forme pas de glycogène.

    Les acides aminés anticétogéniques (par exemple, la glycine, l'alanine, l'acide aspartique et l'acide glutamique, etc.) peuvent facilement former du glucose via le cycle TCA ou la voie glycolytique réversible ou les deux, selon le cas, comme on le voit dans le diabète sucré. Dans le diabète sucré, le rapport G:N a augmenté, indiquant que le glucose est formé à partir de protéines (néoglucogenèse). Il est raisonnable de croire que ce glucose peut être disponible pour la formation de glycogène.

    La partie glycérol des graisses est convertie en glucose à partir duquel le glycogène peut être dérivé.

    Fonctions du glycogène hépatique:

    je. Le glycogène du foie est une source facile d'approvisionnement en glucose dans le sang.

    ii. Il contribue au mécanisme de détoxication du foie.

    iii. Il protège le foie des effets toxiques de l'arsenic, du tétrachlorure de carbone, etc.

    iv. Si le niveau de glycogène hépatique est élevé, la formation de corps cétoniques et le taux de désamination des acides aminés sont diminués.

    II. Métabolisme du glycogène dans les muscles:

    Le muscle contient environ 0,5 à 1,0 % de glycogène contre 5 % dans le foie. Mais en raison de la plus grande quantité de muscles dans le corps, la quantité totale est plus élevée et est d'environ 400 g ou approximativement égale en fonction de la masse musculaire totale du corps.

    1. Glycogenèse dans les muscles:

    Le glycogène musculaire peut provenir des sources suivantes :

    Lequel est évidemment prélevé dans la circulation sanguine ?

    Qu'est-ce qui est produit dans le muscle lors de la contraction musculaire ? La majeure partie (4/5) de l'acide lactique produit lors de l'exercice est reconvertie en glycogène. Une petite partie (1/5e) est oxydée en dioxyde de carbone et en eau par le cycle du TCA.

    La conversion de l'acide lactique en glycogène dans le muscle est comparativement beaucoup plus lente que dans le foie. Ainsi, lors d'exercices musculaires intenses, une grande quantité d'acide lactique est produite dans les muscles. Une bonne partie diffuse dans la circulation sanguine et est amenée au foie où elle est facilement reconvertie en glycogène. Le glycogène n'est probablement pas produit dans les muscles à partir des protéines et des glucides.

    2. Glycolyse dans les muscles:

    La glycolyse est le processus de dégradation du glycogène ou du glucose dans les muscles et autres tissus en acides pyruvique et lactique (voie glycolytique Embdert-Meyerhof). Le glyco­gen quitte le foie sous forme de glucose, mais il quitte les muscles sous forme d'acides pyru­vique et lactique. La différence est probablement due au fait que les systèmes enzymatiques et la réaction chimique dans le foie et les muscles ne sont pas les mêmes.

    L'acide lactique qui émerge des muscles est transporté vers le foie par la circulation sanguine où il est reconverti en glycogène. Ce glycogène est à nouveau mobilisé sous forme de glucose qui pénètre dans la circulation sanguine. Les muscles récupèrent ce glucose dans la circulation sanguine et récupèrent le glycogène perdu. Ce processus cyclique de circulation des glucides sous différentes formes dans différents tissus est connu sous le nom de cycle de Cori par lequel les glycogènes musculaires et hépatiques deviennent facilement interchangeables (Fig. 10.16).

    Le glycogène, dans d'autres tissus à l'exception du foie, présente le même schéma de dégradation que dans les muscles.