Biochimie Métabolique 1ère med Glucides 2013. Pr. Alami. Version imprimable.pdf

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  • BIOCHIMIE METABOLIQUE

    PCEM1 FACULT DE MDECINE ET DE PHARMACIE DE RABAT

    PR. ALAMI OUAHABI NAMA

    VERSION IMPRIMABLE PAR : ZEKRI MOURAD

    1

    Objectifs Globaux

    A la fin du cours ltudiant doit tre capable de:

    Identifier le catabolisme et lanabolisme

    Matriser les grandes Voies mtaboliques Bio - nergtique.

    Identifier les liens ractionnels entre les diffrents mtabolismes

    Analyser le rle des processus de rgulation Mtabolique dans le maintien de la fonction de la cellule et de lorganisme

    Identifier les consquences pathologiques dune rgulation dfaillante des mtabolites au niveau de la cellule et de lorganisme.

    Identifier les processus molculaires et gntiques de la synthse protique et aux techniques de diagnostic Molculaire.

    2

  • PROGRAMME DE BIOCHIMIE MTABOLIQUE :

    Introduction:

    Dfinition du mtabolisme

    Rle du mtabolisme au niveau de la cellule et de lorganisme

    Mtabolisme des Glucides: (10H) Digestion et absorption des glucides

    Comprendre la Bio - nergtique dans le cadre de la rgulation de la Glycmie

    Voie des pentoses et interconversion entre les oses

    3

    Mtabolisme des Lipides : (10H)

    Rle biologique des Acides Gras

    Digestion, mobilisation et transport des Acides Gras

    Comprendre la Bio - nergtique dans le cadre de la Rgulation de la Lipolyse.

    Biosynthse des Corps Ctoniques.

    Biosynthse des Acides Gras, des Triglycrides et des Phospholipides.

    Mtabolisme des particules Apo-lipoproteque

    Biosynthse du Cholestrol des Sels Biliaires et des Hormones Strodes

    4

  • 5Mtabolisme des acides amins : (10H)

    Rle biologique des acides amins

    Etapes de synthse des acides amins endognes

    Hydrolyse des protines alimentaires

    Equilibre azot et voies dlimination de lazote

    Mtabolisme des acides amins Glycine/Srine

    Mtabolisme des acides amins soufrs Cystine/Mthionine

    Mtabolisme des acides amins bi - carboxylique Glutamate/Aspartate

    Mtabolisme des acides amins aromatiques Phnylalanine/Tyrosine

    Rgulation du mtabolisme des acides amins et implications dans les

    troubles mtaboliques

    Mtabolisme des acides nucliques, synthse protique et initiations aux techniques de diagnostique Molculaire: (5H)

    Rle et Biosynthse des acides nucliques

    Synthse protique et rgulation de lexpression gntique.

    Initiation aux techniques de diagnostic Molculaire.

    Premire partie:

    METABOLISME DES GLUCIDES

    METABOLISME = ANABOLISME + CATABOLISME

    CATABOLISME = OXYDATION DES MOLECULES

    = ENERGIE = + ATP.

    ANABOLISME = BIOSYNTHESE DE MOLECULES

    = BESOIN DENERGIE = - ATP.

    METABOLISMES BIOENERGITIQUES

    6

  • 78

  • 910

    Le besoin en acide ascorbique est de l'ordre de 1 mg/24 h,

  • La salive est le suc scrt par les glandes salivaires

    Les enzymes salivaires ont peu d'activit : la plus efficace est

    l'amylase salivaire.

    L'amylase est une endoglycosidase qui hydrolyse les liaisons

    osidiques de l'amidon.

    L'amylase est scrte sous une forme directement active, par

    les glandes salivaires et par le pancras.

    11

    12

  • Le suc gastrique est scrt par les glandes de la paroi gastrique.

    Les entrocytes scrtent des enzymes qui achvent la digestion des

    glucides (osidases).

    Le maltose est un dissacharide issu de la digestion de l'amidon, qui est

    hydrolys par la maltase en D-glucose.

    L' -D-glucose est le produit final de la digestion de l'amidon.

    L' -D-glucose est absorb par les entrocytes grce un rcepteur

    spcifique de la bordure en brosse

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    Enzymes intestinales

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  • L'absorption des nutriments par les entrocytes est mdie par des rcepteurs membranaires spcifiques trs varis.

    Certains ont t individualiss :

    rcepteurs des oses tels que GLUT-1 ou

    GLUT-5

    15

    La consommation d'ATP est variable au cours du temps et l'apport alimentaire l'est aussi.

    L'organisme doit donc rguler son mtabolisme nergtique,

    L'ATP lui-mme est une rserve d'nergie pour les cellules,

    mais son poids molculaire est lev et il ne peut donner qu'une liaison riche en nergie.

    S'il fallait assurer notre besoin quotidien minimum en nergie (mtabolisme basal) il faudrait 124215 g d'ATP.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 75 g ce qui nous assure une autonomie de 52 secondes !

    16

  • Le glucose est un meilleur substrat nergtique pour les cellules, il

    peut donner 38 liaisons riches en nergie par mole.

    S'il fallait assurer notre mtabolisme basal avec du glucose en arobiose, il en

    faudrait 471 g.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 10 g ce qui nous assure une

    autonomie d'une demi-heure.

    Le glycogne est une forme de rserve nergtique. Il peut donner

    39 liaisons riches en nergie par mole de glucose.

    S'il fallait assurer notre mtabolisme basal avec du glycogne en arobiose, il

    en faudrait 424 g.

    Or notre organisme tout entier n'en contient que 400 g ce qui nous assure une

    autonomie de 22 heures 30 mn.

    Les triglycrides sont la meilleure forme de rserve nergtique de

    notre organisme.

    Ils peuvent donner 432 liaisons riches en nergie par mole. S'il fallait

    assurer notre mtabolisme basal avec la graisse du tissu adipeux, il en

    faudrait 190 g.

    Or notre organisme tout entier en contient environ 7000 g ce qui nous assure

    une autonomie de un mois !

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  • Rgulation de la glycmie

    Glycognolyse, gluconognse, glycognognse & glycolyse

    19

    Le foie est le lieu principal de stockage du glycogne, rserve nergtique

    de glucose.

    Au cours de la digestion le taux de glucose dans la veine porte est trs

    lev.

    En prsence d'insuline, des transporteurs de glucose (GLUT 2) sont

    exprims dans la membrane plasmique et font entrer le glucose dans la

    cellule o il est activ par la glucokinase, premire enzyme de la

    glycognognse.

    A jeun, le taux de glucose diminue beaucoup et les transporteurs de

    glucose disparaissent.

    D'autres transporteurs font sortir le glucose-6-phosphate, issu de la

    glycognolyse ou de la gluconognse, vers les citernes du rticulum

    endoplasmique, o il est dephosphoryl par la glucose-6-phosphatase.

    Le glucose libre est alors scrt par les hpatocytes vers la veine sus-

    hpatique pour maintenir la glycmie son taux normal.

    20

    Rgulation de la glycmie: La fonction glycognique du foie

  • 21

    Mcanismes hyperglycmiants

    Notre organisme dispose de deux voiesmtaboliques permettant de faire augmenter la concentration de glucose dans le sang (glycmie):

    - la glycognolyse

    - la gluconognse

    Mcanismes hypoglycmiants

    La diminution de la glycmie:

    - La glycognognse

    - La glycolyse

    Regulation hormonale L'adrnaline

    Le glucagon

    Le cortisol

    Linsuline

    22

    Rgulation de la glycmieMcanismes hyperglycmiants et

    hypoglycmiants

  • Beaucoup de cellules mettent de l'nergie en rserve sous forme de glycogne, surtout

    lorsqu'elle dpendent beaucoup de la glycolyse pour leur mtabolisme nergtique

    (neurones, globules rouges). Mais les rserves principales de glycogne se trouvent dans

    les muscles et surtout dans le foie.

    Pour mobiliser le glycogne vers le mtabolisme nergtique, il faut dpolymriser cette

    substance et librer le glucose : c'est la fonction des enzymes de la glycognolyse.

    Le glycogne est dcoup par les phosphorylases et l'enzyme dbranchant, puis

    transform en glucose-6-phosphate. Le glucose-6-phosphate enfin sera utilis par la

    glycolyse cytoplasmique, ou bien scrt sous forme de glucose libre dans le plasma.

    23

    Glycognolyse (dfinition)

    24

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

  • 25

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

    26

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    1. La glycognolyse

  • 27

    Glycognolyse (schma gnral)

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    Glycognolyse (bilan)

  • Scrte par les glandes mdullosurrnales.

    Hormone de rponse au stress, elle augmente le taux de l'AMPc, ce qui entrane

    les effets suivants :

    Activation de la glycognolyse (muscle, foie)

    Inhibition de la glycognognse (muscle, foie)

    Activation de la gluconognse hpatique (action antagoniste de celle de l'insuline).

    Activation de la lipolyse (lipase hormono-sensible du tissu adipeux)

    inhibition de la lipognse (foie, tissu adipeux)

    L'adrnaline est aussi sympathomimtique : elle acclre le coeur (effet

    inotrope positif), ce qui augmente le dbit d'Oxygne pour la chane respiratoire

    mitochondriale.

    29

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Adrnaline

    Hormone peptidique de 29 acides amins.

    Scrt par le pancras (cellules A2 des lots de Langerhans), ds que le taux de

    glucose dans le sang baisse (glycmie).

    Hormone hyperglycmiante : elle favorise le retour de la glycmie la valeur basale.

    Le glucagon augmente le taux de l'AMPc, ce qui entrane les effets suivants :

    Activation de la gluconognse (action antagoniste de celle de l'insuline)

    Activation de la glycognolyse

    Inhibition de la glycognognse

    Activation de la lipolyse

    Inhibition de la lipognse

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    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Glucagon

  • Lors de la glycognolyse, le taux de l'AMPc s'lve dans les cellules o le

    glycogne est stock.

    L'AMPc active les protines kinases A, qui phosphorylent plusieurs

    protines du cytoplasme.

    Tout d'abord la phosphorylase kinase qui une fois phosphoryle devient

    active (Phosphoryle ).

    Elle catalyse la phosphorylation de la phosphorylase inactive, qui devient

    active, et phosphoryle son tour le glycogne en glucose-1-phosphate.

    La phosphorylase kinase est galement active lorsque le taux de

    Calcium augmente dans le cytoplasme.

    En second lieu, les protines kinases A vont activer (phosphoryler) un

    inhibiteur des protines phosphatases, enzymes qui pourraient catalyser

    la dphosphorylation de la phosphorylase et de la phosphorylase kinase.

    Enfin, si le taux du 5'AMP (non cyclique) s'lve dans la cellule, ce

    produit est un activateur allostrique direct de la phosphorylase.

    31

    Activation de la phosphorylase

    32

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : la glycognolyse

    Activation de la phosphorylase.

  • Hormone peptidique deux chanes d'acides amins : une chane A de 21 acides amins et unechane B de 30 acides amins.

    Scrte par le pancras (cellules des lots de Langerhans), lorsque le taux de glucose dans le sang (glycmie) est lev.

    Hormone hypoglycemiante : elle favorise le retour de la glycmie la valeur basale .

    L'insuline active le mouvement des transporteurs de glucose dans les membranes plasmiques, ce qui favorise le transport actif du glucose vers le cytoplasme.

    L'insuline diminue les taux des messagers secondaires : AMPc et Ca++, ce qui entrane les effetssuivants :

    inhibition de la glycognolyse

    inhibition de la gluconognse (action antagoniste de celle du glucagon et du cortisol)

    activation de la glycognognse

    activation de la lipognse

    inhibition de la lipolyse.

    33

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants:Rgulation hormonale de la glycognolyse Insuline

    L'insuline:

    Baisse le taux de l'AMPc dans ces cellules,

    Inactive les protines kinases A.

    L'inhibiteur des phosphoprotines phosphatases est dphosphoryl,

    donc inactif et libre l'activit de ces phosphatases qui dphosphorylent

    aussi la phosphorylase kinase et la phosphorylase.

    Dans le foie l'insuline:

    Augmente aussi le transport de glucose vers l'intrieur des cellules. Du

    glucose est produit aussi par l'enzyme dbranchant.

    Ce glucose est un activateur de la phosphorylase phosphatase qui

    inactive son tour la phosphorylase.

    Le glucose et le Glucose-6-phosphate ainsi que l'ATP sont aussi des

    inhibiteurs allostriques de la Glycogne phosphorylase

    34

    Inhibition de la phosphorylase

  • 35

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : la glycognolyse

    Inhibition de la phosphorylase

    La gluconognse est un ensemble de voies mtaboliques qui conduisent denombreux substrats au glucose.

    La plupart de ces voies commencent dans le cytoplasme par la transaminationdes acides amins glucoformateurs. Les produits issus des chanes carbonesde ces acides amins pntrent dans la mitochondrie pour aboutir :

    l' -ctoglutarate (glutamine, glutamate, histidine, arginine, proline)

    au propionyl-CoA (valine, isoleucine, mthionine, thronine)

    au fumarate (phnylalanine, tyrosine)

    au pyruvate (cystine, srine, glycocolle, alanine, tryptophane)

    l'oxaloactate (asparagine, aspartate).

    Des substrats non acides amins entrent aussi dans la gluconognse :

    au niveau du pyruvate (lactate)

    au niveau des trioses-phosphates (fructose, glycrol).

    La fin de toutes ces voies est commune, conduisant des trioses-phosphates auglucose, qui sort de la cellule hpatique.

    36

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants :

    2. Gluconognse

  • Au cours du jene, les besoins pour maintenir une concentration constante de

    glucose dans le sang pour assurer le mtabolisme nergtique du cerveau en

    particulier, sont couverts par la glycognolyse. Mais les rserves de glycogne

    tant limites, il faut recourir d'autres substrats pour synthtiser du glucose

    et c'est la fonction des voies de gluconognse.

    Les rserves susceptibles d'tre converties en glucose au cours du jene

    prolong sont des acides amins contenus dans les protines des muscles ;

    jamais les triglycrides. Les acides amins qui peuvent tre substrats de la

    gluconognse sont dits glucoformateurs.

    D'autres substrats servent aussi synthtiser du glucose dans le foie jeun :

    le lactate de la glycolyse anarobie et le glycrol de la lipolyse priphrique.37

    Rgulation de la glycmieI. Mcanismes hyperglycmiants : 2. Gluconognse

    Gluconognse (schma gnral)

    38

  • Enzymes de la Gluconognse

    Les enzymes de la glycolyse cytoplasmique catalysent des ractions quisont le plus souvent rversibles et qui sont capables de fonctionner danstoutes les circonstances mtaboliques.

    Toutefois, il existe quelques tapes qui ncessitent des enzymes propres la gluconognse que nous venons de dtailler.

    La phosphonolpyruvate carboxykinase (PEPCK) catalyse l'tape initiale dela gluconognse dans le cytoplasme partir de l'oxaloactate.

    Le phosphonolpyruvate issu de cette raction ne peut pas tre le substratde la pyruvate kinase car cette dernire est fortement inhibe par leglucagon, hormone de la gluconognse.

    La fructose 1,6-diphosphate phosphatase (Fru 1,6-P2 phosphatase) catalyseune raction d'hydrolyse du fructose 1,6-diphosphate en fructose 6-phosphate. Elle est la seule enzyme commune toutes les voies degluconognse et utilise exclusivement par la gluconognse. Elle estdonc rgulatrice de l'ensemble.

    La glucose 6-phosphate phosphatase enfin est commune la glycognolyseet la gluconognse et contribue la rgulation finale du taux deglucose dans le sang.

    39

    Rgulation de la glycmie: Mcanismes hyperglycmiants : La gluconognse & Cycle des Cori

    Dans le dbut de l'effort musculaire, la glycolyse cytoplasmique (GC) anarobie, utilise rapidement le glucose, et libre du pyruvate.

    Le pyruvate est rduit en lactate par l'excdent de NADH ou transamin en alanine lorsque le muscle ( jeun) catabolise des acides amins.

    Le lactate est transport par le sang vers le foie dont le mtabolisme fonctionne toujours en arobiose.

    Le foie peut alimenter son mtabolisme nergtique uniquement grce la -oxydation en produisant des corps ctoniques.

    Dans ces conditions, il peut faire sortir le malate hors de...

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