PCEM1 5. Mtabolisme Glucido- Lipidique CAHIER d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Mtabolisme glucido-lipidique / 3 Facult de Mdecine Pierre Marie Curie 1. METABOLISME DU GLYCOGENE

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    FACULTE DE MEDECINEFACULTE DE MEDECINE

    PIERRE & MARIE CURIE PIERRE & MARIE CURIE

    PCEM1

    CAHIER DEXERCICESde BIOCHIMIE

    2005-2006

    EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

    5. Mtabolisme

    Glucido-

    Lipidique

  • Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Mtabolisme glucido-lipidique / 2

    Facult de Mdecine Pierre & Marie Curie

    CAHIER DEXERCICES POUR PCEM1

    BIOCHIMIE

    V . M E T A B O L I S M EG L U C I D O - L I P I D I Q U E

    S O M M A I R EPage

    1. MMtabolisme du glycogne . 3

    2. Noglucogense, Voie des Pentoses ...... 4

    3. MMtabolisme des lipides ................ 6

    4. Rgulations du mtabolisme des glucides

    et des lipides en physiopathologie ........... 9

    5. QQ C M ............................ 1 4

    6. AAnnales.......................... 2 2

    Schma de couverture :Rgulation par cascade de phosphorylation de la glycognolyse(daprs The cell : a molecular approach, G.M.Cooper )

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    1. METABOLISME DU GLYCOGENE

    1.1 Le glucose prsent dans la lumire intestinale aprs un repas va tre en grande partiestock dans les cellules hpatiques et musculaires (sous forme de glycogne).

    a. Indiquer les protines membranaires que vous connaissez qui sont directement mises enjeu dans le transport du glucose en prcisant pour chacune delle sa localisation tissulaireet ventuellement cellulaire et les caractristiques du transport.

    b. Llvation de la glycmie rsultant de cette absorption digestive de glucose va favoriserindirectement son stockage sous forme de glycogne :

    indiquez par quels mcanismes

    1.2 Quel est leffet de lAMP sur la glycogne-phosphorylase ?

    Pourquoi cet effet est-il important dans le muscle ?

    1.3 Vous vous intressez un patient prsentant une dficience congnitale en glycognephosphorylase musculaire; expliquez ce que vous trouverez lorsque vous effectuerez lesanalyses suivantes; en comparaison avec un sujet normal.

    a. taux de glucose sanguin jeun ;

    b. structure et taux du glycogne hpatique ;

    c. structure et taux du glycogne musculaire ;

    d. glycmie quand le patient est aliment avec du galactose ;

    e. taux de lactate sanguin aprs un exercice musculaire intense ;

    f. taux du glucose sanguin aprs ladministration de glucagon.

    1.4 Un patient prsente une fatigue musculaire lorsdexercices intenses. Lactivit de la glycogne-phosphorylase en rponse aux ions calcium estmesure dans un extrait cellulaire de muscle etles rsultats figurent ci-contre :

    Expliquez brivement au vu de ces rsultatsles signes cliniques observs chez ce patient.

    1.5 a. Ecrire la raction qui conduit la formation de glucose phosphoryl sans intervention dATP.

    b. Un chantillon de glycogne dun patient atteint dune maladie hpatique est incub avecde lacide phosphorique, de la glycogne phosphorylase, de la transfrase, et de la1-6glucosidase. Le rapport moles de glucose-1-phosphate sur moles de glucose forms dans ce

    mlange est de 100.

    Quel est le dficit enzymatique chez ce patient ?

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    2. NEOGLUCOGENESE

    2.1 Dans la noglucogense, lorsquon passe du pyruvate au glucose, quatre enzymes sontrequis pour contourner les tapes irrversibles de la glycolyse : vous les citerez et crirez lesractions catalyses.

    2.2 Variation du lactate sanguin lors dun exerciceintense.

    Les concentrations de lactate dans le plasmasanguin avant, pendant, et aprs un sprint de 400m sont reprsentes sur le graphe ci-contre :

    a. Pourquoi existe-t-il une augmentation rapide dela concentration de lactate dans le sang ?Quelle est son origine ?

    b . Quelle est la cause de la chute de laconcentration de lactate aprs la fin de lacourse ? Que devient-il ?

    c. Pourquoi la concentration de lactate sanguinnest-elle pas nulle en dehors des priodesdexercice musculaire intense ?

    2.3 Rgulation de la Glycolyse et de la Noglucogense.

    La concentration de fructose-6P est rgule principalement par laction de laphosphofructokinase-1 (PFK-1) et de la fructose 1,6 bisphosphatase (FBPase), par lesractions suivantes :

    Fructose-6P + ATP Fructose-1,6 bisphosphate + ADP + Pi

    Fructose-1,6 bisphosphate + H2O Fructose-6P + Pi

    Leffet du Fructose 2,6 bisphosphate est teste sur lactivit de ces deux enzymes :

    a. Interprter les rsultats obtenus. Que pouvez-vous en conclure ?

    b. Quelles sont les autres constituants molculaires pouvant intervenir dans la rgulationde lactivit de ces 2 enzymes ?

    c. Quel enzyme rgule la synthse du Fructose 2,6 bisphosphate? Quelle est sa rgulationdans le foie ?

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    2.4 Indiquer la signification mtabolique de chacun des ligands allostriques de laPhosphoFructoKinase 1.

    2.5 La voie des pentoses phosphates

    a. Complter les case vides avec les noms des mtabolites.

    b. Donner le nom de lenzyme qui catalyse la 1re raction.

    c. Dans quelle voie mtabolique peuvent entrer les composs 5 et 6 ?

    d. Deux autres composs forms dans la voie des pentoses phosphates sont impliqus dansdautres voies mtaboliques.

    Quels sont ces composs et dans quelles voies interviennent-ils ?

    CH2OH

    CH2O P

    C = O

    CHO

    CH2O P

    COO

    CH2O P

    -CHO

    CH2O P

    COO

    CH2O P

    C = O

    -

    6-phosphogluconate

    CH2OH

    CH2O P

    C = O

    CH2O P

    CHO

    +

    21 3

    6 5 4

    6P-gluconate

    dshydrognase

    CH2OH

    CH2O P

    C = O

    CH2OH

    CH2O PCH2O PP

    C = O

    CHO

    CH2O P

    CHO

    CH2O PCH2O PP

    COO

    CH2O P

    -COO

    CH2O P

    COO

    CH2O PCH2O PP

    -CHO

    CH2O P

    CHO

    CH2O PCH2O PP

    COO

    CH2O P

    C = O

    -COO

    CH2O P

    C = O

    -COO

    CH2O P

    C = O

    COO

    CH2O PCH2O PP

    C = O

    -

    6-phosphogluconate

    CH2OH

    CH2O P

    C = O

    CH2OH

    CH2O PCH2O PP

    C = O

    CH2O P

    CHO

    CH2O PCH2O PP

    CHO

    +

    21 3

    6 5 4

    6P-gluconate

    dshydrognase

    6P-gluconate

    dshydrognase

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    3. METABOLISME DES LIPIDES

    3.1 Destine des triglycrides alimentaires.

    Complter le schma ci-dessous au niveau du texte et des ractions des voiesmtaboliques empruntes.

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    3.2 Synthse et destine des triglycrides dans le foie et dans le tissu adipeux

    a. La synthse des triglycrides ncessite lactivation des acides gras R-COOH : crire cetteraction dactivation, en indiquant tous les substrats et produits impliqus ainsi que le nomde lenzyme qui catalyse la raction.

    b. Les acides gras ainsi activs ragissent avec le glycrol phosphate.

    - Dans le foie, deux substrats peuvent conduire au glycrol phosphate : quels sontces substrats, do proviennent-ils et comment donnent-ils du glycrolphosphate ?

    - Dans le tissu adipeux la formation de glycrol phosphate est-elle identique cellequi a lieu dans le foie ? Commenter.

    c . Quelle voie mtabolique est reprsente par les ractions schmatises ci dessous :complter les cases vides et crire les formules du glycrol phosphate et de lacide

    lysophosphatidique (repres par un trait pointill)

    d. Prciser la destine des triglycrides - dans le foie ;- dans le tissu adipeux.

    3.3 Quelle est lorigine principale des acides gras utiliss comme source dnergie par lesmuscles ?

    Quels enzymes sont impliqus ?

    Ces enzymes sont-ils rguls ?

    3.4 Quel est le rle de la carnitine dans le mtabolisme des acides gras ?

    3.5 La oxydation des acides gras :

    a. Indiquez sa localisation dans la cellule.

    b. Loxydation des acides gras fournit de lnergie sous forme dATP. Ce mtabolisme dbutecependant par une consommation dnergie : dcrivez cette tape.

    c. Complter le schma page suivante :

    d. Quelle est lautre source dactyl-CoA pour la cellule ?

    CH2

    CH

    CH2OH

    R-COO-

    R-COO-

    CH2

    CH

    CH2OH

    R-COO-

    R-COO-

    CH2

    CH

    CH2

    R-COO-

    R-COO-

    R-COO-

    CH2

    CH

    CH2

    R-COO-

    R-COO-

    R-COO-

    CH2

    CH

    CH2O P

    R-COO-

    R-COO-

    CH2

    CH

    CH2O P

    R-COO-

    R-COO-

    Acyl transfrase Phosphatase Acyl transfraseAcyl transfrase

    Ac. lysophosphatidiqueGlycrol phosphate TriglycrideAc. lysophosphatidiqueGlycrol phosphate Triglycride

    R-CO~CoA R-CO~CoA R-CO~CoAH2O

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    3.6 La dgradation complte du radical palmityl du palmityl-CoA est effectue avec desmitochondries de cur dans un milieu tamponn appropri.

    a. Combien de tours sont-ils ncessaires pour loxydation complte ?

    b. Quel sera le rendement thorique maximum en liaisons riches en nergie enlabsence et en prsence de dinitrophnol (chiffre rapport 1 mole de palmitoyl-CoA) ?

    Justifier brivement votre rponse.

    3.7 Synthse des acides gras

    3.7.1 Quel est le substrat de la lipogense?

    3.7.2 Do provient-il?