ALIMENTS CATABOLISME ANABOLISME - ibgc.u-bordeaux2.fr · ALIMENTS CATABOLISME ANABOLISME Protéines Lipides Glucides Acides aminés Glycérol Acides gras Oses Dégradation en molécules

CATABOLISME ANABOLISMEALIMENTS

Protéines

Lipides

Glucides

Acides aminés

Glycérol

Acides gras

Oses

Dégradation enmolécules de plus petite

masse molaire

Dégradation despetites molécules

Oxydationcomplète

Synthèse des protéines

Cycle deKrebs

Pyruvate Synthèses

Acétyl CoA

Pyruvate

β Oxydation

Glycolyse

SynthèsesVoie des pentoses phosphate

Synthèse :- polysaccharides, - ac. nucléiques,- ac. aminés aromatiquesNADH, H+

FADH2

ADP + PiATP

NAD+

FAD

Synthèse :- ac. gras - stérols...

- Glycogène,- Amidon...

Cytosol

Mitochondrie

La voie des pentoses phosphate

Rôles :

* Fournir du NADPH (coenzyme d’oxydoréduction pour les biosynthèses réductrices)

* Fournir des pentoses pour la synthèse d’oligosaccharides et notamment du Ribose-5-phosphate qui est un constituant de nombreuses molécules essentielles :

- NAD+, FAD, CoA, ATP et Ac. Nucléiques (ADN, ARN)

La voie des pentoses phosphate est :- Très active dans les tissus comme les glandes mammaires, le foie et le tissu adipeux (lieu de

synthèse réductrice des acides gras à partir de l’Acétyl CoA).

- Peu active dans les tissus musculaires et nerveux.

Localisation intracellulaire : Cytoplasme

Particularité : Connexion à la voie glycolytique avec des intermédiaires communs

La voie des pentoses phosphate : le NADPH

Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate

✯ Coenzyme réducteur

✯ ≠ de NADH dans :

* sa structure :Groupement phosphoryl en C2 d’1 des unités du ribose

* son utilisation cellulaire :

Donneur d’e- dans les biosynthèses réductrices (lipides) et

dans les réductions de molécules oxydées (glutathion, ...).

Nicotinamide

AdénineDinucléotide

Phosphate

CH2 O

N

CONH2

NN

NN

N

OP

O

-O

O

OCH2OP

O

-O

H2

O

O-P

O

-O

Début de la voie : Glucose 6-Phosphate (Carrefour métabolique)

* Partie oxydative : NADPH + H+, CO2

(Irréversible pour des raisons thermodynamiques)* Partie régénératrice : Ribose-phosphate

(Réversible)

La voie des pentoses phosphate

(3) Glucose 6-phosphate

(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone

Gluconolactonase3 H20

3 H+

Glucose 6-phosphatedéshydrogénase

(3) 6-phosphogluconate

6-phosphogluconatedéshydrogénase

3 NADP+

3 NADPH + H+

3 CO2

(3) Ribulose 5-phosphate

Segm

ent

oxyd

atif

(2) Xylulose 5-phosphate

Ribulose 5-phosphate 3-épimérase


Ribulose 5-phosphate 3-isomérase

(1) Ribose 5-phosphate

Sedoheptulose 7-phosphate

Glycéraldéhyde 3-phosphate

Transcétolase

Erythrose 4-phosphate

Fructose 6-phosphate

Transaldolase

Transcétolase

Fructose 6-phosphateGlycéraldéhyde 3-phosphate

Segm

ent

non

oxyd

atif

Réduction dans les voiesanaboliques

Biosynthèsedes

ac.nucléiques

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

3 NADP+

3 NADPH + H+

H-C-OHH-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C

CH2OPO32-

O

Glucose 6-Phosphate

NADP+ NADPH+H+

C=OH-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C

CH2OPO32-

O

6-Phosphogluconoδ-lactone

CH-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

O-=O

H2O H+ NADP+ NADPH+H+

6-Phosphogluconate

CO2CH2OH

C=O

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

+

Ribulose 5-Phosphate

Déshydrogénation du G6P en C1(Irréversible dans les conditions physiologiques)

(1)

(2)

Hydrolyse de la liaison esterintramoléculaire

(3)

Décarboxylation oxydative en C1


Gluconolactonase 6-phosphogluconatedéshydrogénase

Les étapes oxydatives de la voie des pentoses phosphate




3 H+



3 NADP+

3 NADPH + H+

3 CO2


Segm

ent

oxyd

atif






Sedoheptulose 7-phosphate

Glycéraldéhyde 3-phosphate

Transcétolase



Transaldolase

Transcétolase

Fructose 6-phosphateGlycéraldéhyde3-phosphate

Segm

ent

non

oxyd

atif

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

3 NADP+

3 NADPH + H+

CH2OHC=O

H-C-OHH-C-OHCH2OPO32-

Ribulose 5-phosphateCétose

CH-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-

=H OHC-OHC-OH


Enediol Ribose 5-phosphateAldose

(4) : Isomérisation par la ribulose 5-phosphate isomérase

Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate

(5) : Epimérisation par phosphopentose épimérase

CH2OHC=O

HO-C-HH-C-OHCH2OPO32-

Ribulose 5-phosphate Enediolate

CH2OHC-O-

C-OHH-C-OH

CH2OPO32-

CH2OHC=O

H-C-OHH-C-OH

CH2OPO32-

Xylulose 5-phosphateCétose Cétose


(6) : Transcétolase

Xylulose 5-phosphate Ribose 5-phosphate Glycéraldéhyde 3-phosphate

Sédoheptulose 7-phosphate

CH2OHC=O

HO-C-HH-C-OH

CH2OPO32-

CHOH-C-OHH-C-OHH-C-OH

CH2OPO32-

+

CHOH-C-OHCH2OPO32-

HO-C-HH-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-

CH2OHC=O

+

- Transfert d’un groupement à 2C CH2OHC=O

Thiamine pyrophosphate (TPP) Carbanion (molécule réactive)

+

Proton dissociable

R

H

N S

H3C R' H+

R N S

H3C R'

-+

- Cette enzyme contient un groupement prosthétique : TPP

Mécanisme de la transcétolase :



E B H+

-CH2OH

O=C

H-O-C-H

H-C-OH

CH2OPO32-

Xylulose 5-phosphate

N+

R R’

R"S



E B H+

-CH2OH

O=C

H-O-C-H

H-C-OH

CH2OPO32-


N+

R R’

R"S



E B:

CH2OH

H-O-C

H-O-C-H

H-C-OH

CH2OPO32-

N+

R R’

R"S



E B:

CH2OH

H-O-C

H-O-C-H

H-C-OH

CH2OPO32-

N+

R R’

R"S



E B

CH2OH

H-O-C

CHO

H-C-OH

CH2OPO32-

Glycéraldhyde 3-phosphate

N..

R R’

R"S

H+



E B

CH2OH

H-O-C

N..

R R’

R"S

H+

Ribose 5-phosphate

C

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

HO=



E B:

CH2OH

H-O-C

N+

R R’

R"S

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-



E B:

CH2OH

H-O-C

N+

R R’

R"S

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-



E BN+

R R’

R"S

CH2OH

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

H+

-


(7) : Transaldolase

CHOH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-


+CHO

H-C-OHCH2OPO32-

Glycéraldéhyde3-phosphate

HO-C-H

CH2OHC=O

H-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32- Erythrose 4-phosphate

+


HO-C-H

CH2OHC=O



Mécanisme de la transaldolase

- Transfert d’un groupement à 3CHO-C-H

CH2OHC=O

- Pas de groupement prosthétique. Formation d’1 base de Schiff NC

=

C

R3R4

R2 R1


Mécanisme de la transaldolase :

NH2-Lys..

CH2OH

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-


E:B



E

NH-Lys+

:B

CH2OH

C=

HO-C-H

H-C-O-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-



E

NH-Lys+

:B

CH2OH

C=

HO-C-H

H-C-O-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-



E

NH2-Lys..

H-B

CH2OH

C-

HO-C-H

CHO

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

+

=




E

NH2-Lys..

H-B

CH2OH

C-

HO-C-H

+

=

C

H-C-OH

CH2OPO32-

Glycéraldhyde 3-phosphate

H O

=

-



E

NH-Lys+

:B

CH2OH

C=

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

OH H

--



E

NH2-Lys

:B

CH2OH

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OPO32-

..


(8) : Transcétolase

CH2OHC=O

HO-C-HH-C-OH

CH2OPO32-


+



+



HO-C-H

CH2OHC=O

CHOH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-

CHOH-C-OHCH2OPO32-


Ces 2 enzymes ont la même spécificité de reconnaissance qui est basée sur la

reconnaissance du phosphate porté par le carbone terminal et par la configuration

absolue des 4 premiers carbones qui est celle du fructose.

Dans les 2 cas, les enzymes interviennent sur un ose donneur qui est toujours un cétose et

sur un accepteur qui est un aldose.

Bilan du segment oxydatif (étapes 1, 2 et 3) :

3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O 3 Ribulose 5-P + 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2

Bilan du segment non oxydatif :

- Isomérisation & épimérisation (étapes 4 et 5)

3 Ribulose 5-P 2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P

- Série de clivage et de formation de C-C (étapes 6 à 8)

2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P 2 F6P + 1 G3P

Bilan global :

3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2 + 2 F6P + 1 G3P

Le bilan global de la voie des pentoses phosphate

Glucose 6-phosphate

Glycolyse

Voie des pentoses phosphate

Dépend des besoins pour les

biosynthèses ou des besoins

énergétiques

?

?

La régulation entre ces voies dépend des enzymes qui ont pour substrat le G6P :

- Glycolyse : la phosphofructokinase (PFK)

- Voie des pentoses phosphate : la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH)

- Néoglucogénèse : Glucose 6-phosphatase

Néoglucogénèse

Synthèse du glycogène

La régulation de la voie des pentoses phosphate




3 H+


3 NADP+

3 NADPH, H+



3 NADP+

3 NADPH, H+

3 CO2


Segm

ent

oxyd

atif






Sédoheptulose 7-phosphate Glycéraldéhyde 3-

phosphate

Transcétolase

Erythrose 4-phosphateFructose 6-phosphate

Transaldolase

Transcétolase



Segm

ent

non

oxyd

atif

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

CO2

2 NADP+2 NADPH, H+

Glucose 6-phosphate Ribulose 5-P Ribose 5-phosphate

La cellule a autant besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 1)




3 H+


3 NADP+

3 NADPH, H+



3 NADP+

3 NADPH, H+

3 CO2


Segm

ent

oxyd

atif







phosphate

Transcétolase


Transaldolase

Transcétolase



Segm

ent

non

oxyd

atif

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)

Vers la glycolyse

3 Glucose 6-P

1 Fructose 6-P

Fructose 1,6-bisphosphate

Dihydroxy-acétone P

G3P

Glycolyse

2 Fructose 6-P

ATP ADP + H+

6 Ribose 5-phosphate5 Glucose 6-phosphate

Transaldolase

2 Ribose 5-P

Segment non oxydatif de la voie despentoses phosphate

Xylulose 5-P

Transcétolase

Erytrose 4-P

2 Ribulose 5-P+

Sédoheptulose 7-P + G3P

Transcétolase

Xylulose 5-P + Ribose 5-P

La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)




3 H+


3 NADP+

3 NADPH, H+



3 NADP+

3 NADPH, H+

3 CO2


Segm

ent

oxyd

atif







phosphate

Transcétolase


Transaldolase

Transcétolase



Segm

ent

non

oxyd

atif

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)

Gluconéogenèse

Fructose 6 phosphate

DihydroxyacétonePhosphate

Néoglucogénèse


Glucose 6-P

Glycéraldéhyde 3-P

Ribulose 5-P

Ribose 5-P

2 NADP+ 2 NADPH

CO2

6 G6P + 12 NADP+ + 6 H2O 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 6 Ribulose 5-P 5 Glucose 6-P + Pi

La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)




3 H+


3 NADP+

3 NADPH, H+



3 NADP+

3 NADPH, H+

3 CO2


Segm

ent

oxyd

atif







phosphate

Transcétolase


Transaldolase

Transcétolase



Segm

ent

non

oxyd

atif

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

(5)

(8)

La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5-phosphate (cas 4)

Glycolyse

3 G6P + 5 NAD+ + 6 NADP+ + 8 ADP + 5 Pi 5 pyruvates + 3 CO2 + 5 NADH + 6 NADPH + 8 ATP + 2 H2O + 8 H+

Fructose 6 phosphate

DihydroxyacétonePhosphate

Gycolyse


Glucose 6-P Ribulose 5-P

Ribose 5-P

2 NADP+ 2 NADPH

CO2

Fructose 1,6bisphosphate

Glycéraldéhyde 3-P

Pyruvate

2ATP

La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5-phosphate (cas 4)

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