Professeur SAALAOUI EnnouamaneFilière fondamentale: SVI

Année universitaire 2011/2012Semestre S4

La glycolyseLe 18 Avril 2012

Suitele 25 Avril 2012

La glycolyse

Chaîne de réactions impliquées dans la transformation du glucose en pyruvate

Historique• Mise en évidence en 1897 par les frères BUCHNER:Un extrait brut de levure acellulaire était capable de transformer le

glucose

• 1908-1911 Harden et Young Un extrait de levure peut transformer le glucose en éthanol à condition qu’il y est un excès de P mais lorsque la quantité de P

était limite, il y avait accumulation du Fructose 6P mais on pouvait Induire la transformation du glucose en éthanol par

l’addition de l’Arséniate1940: Séquence complète de la glycolyse graçe aux travaux de:Embden Meyerhof. Barnass- Neuberg- Cori-Warburg

(1) Glucokinase

Hexokinase

DHAP

F1-6 diP

Pi

1-3 DiPG

G3P

3PG

2PG

Rappel:Transport du glucose

∆ G= -8 et ∆ G°’=-4

Km = 0,1 mM

*Faible activité héxokinase s’accompagne de forte affinité de l’Hb pour O2 (problème de livraison deO2 aux tissus)

ETAPE 1: Hexokinase

Courbe d’oxygénation d’érythrocytes%

de

satu

rati

on

en

O2

100-

0-

Normale

-HK

-PK

PO2 (Torr)

Hexokinase∆G=

∆G°’= - 3.99 Kcal/mole

∆ G= -0.6 et ∆ G°’=+0.4

D O D H OH

C C

H C OH C= O

R R

D OH

C

C OH

R

∆ G= -5.3 et ∆ G°’=-3.4

,ADP,Pi…)GTP

ATP

PFK

XTP

Effet pasteur et effet glucose

• Effet Pasteur:– L’inhibition de la fermentation par la respiration (découvert

chez la levure) car l’ATP produit par la CR inhibe la PFK

• Effet glucoseQuantité de glucose pour synthétiser telle ou telle quantité d’ATP .

Il faut beaucoup plus de Glucose en fermentation qu’en respiration

Le flux du glucose sera plus grand en anaérobiose qu’en aérobiose

Passage de l’aérobiose à l’anaérobiose (décapiter la tête)

Mécanisme de la réaction P

NH2 SH NH2 + F16-DiP NH+ S.. NH3+

P C - F16-DiP

Base de Schiff (Iminium)

-H2O

∆ G= -0.3 et ∆ G°’=+5.7

G3P

G3P

PNH+ SH NH2

C - DHAP

DHAP

P

+

+H2O

Aldolase

ES

Fructose1,6diP 2 Trioses P

∆ G= +0.6 et ∆ G°’=+1.8

Le DHAP et le G3P sont crucieux: gluconéogénèse et chez les plantes ils participent aux réactions obscures de la photosynthèse.

DHAP synthèse des phospholipides

K éq = 5 10-2 donc rapport 20:1 or dans la cellule réel c’est 7.5 : 1

138 mM et 18.5 mM

4

5

6

1

2

3 ∆ G= +0.6 et ∆ G°’=+1.8

Position dans le Glucose Position dans le G3P

C3 ou C4 C1

C2 ou C5 C2

C6 ou C1 C3

Mécanisme de l’isomérase

N

N

HOHH C

C=O

OO=P-O-

H-C-H

O-

H

H N

H

+

Étude de la réaction 4 de la glycolyse

• Supposons que K = 10-5

• Pour obtenir un T, il faut 105 frc• Si [T]= 10-5 M donc pour la [frc]= 10 -5 M• La mesure de ∆G°’ ne prévoit pas tjr le sens de la

réaction surtout quand la K dépend des concentrations dont les coefficients stoechiométriques sont différents

• La vitesse des réactions et les flux métaboliques ???

Frc 2 trioses K= [T][T]22

[F]

Y =a X

X

Y Y =a X2

Plus on augmente X plus Y augmente plus

a b c d

a d flux métabolique

C6

C6

C3 C3

Régulations métaboliques• Si une réaction est irréversible, la vitesse de la réaction

correspond au flux métabolique

• Donc des réactions doivent réassurer la resynthèse par exemple du glucose( GLC1P et GLC6P) ou les coenzymes (fermentation permet la réoxydation du NADH cytoplasmique qui ne diffuse pas à l’intérieur de la mitochondrie où se fait la CR)

NADH + H+ + pyruvate lactate + NAD+ Fermentation lactique (muscle)

Pyruvate CO2 + Acétaldéhyde + NADH + H+ Éthanol + NAD+

H CH3-CH2OH

Fermentation alcoolique (levure)

Ici pas de synthèse d’ATP lors de la réoxydation

Shunt: DHAP + NADH + H+ Glycérol-P + NAD+

M E M I

NADH DH

Glycérol-P DH

DHAP

Régulation hormonale

• Le flux du Glc 6P est soumis à une régulation hormonale selon les tissus:

• Dans les cellules autres que musculaires, l’arrivée du Glc dépendra de la régulation de la glycogénolyse du foie qui sera régulée par le glucagon qui – va moduler la production du Glc1P en activant la glycogènolyse

(activer l’adénylate cyclase)

– Va moduler le flux du glucose de la cellule hépatique vers le sang

Le flux du glc du sang vers les cellules sera modulé par l’insuline qui activera l’incorporation du Glc par la cellule en augmentant la perméabilité des cellules pour le Glc.

Néoglucogenèse

∆ G= -0.4 et ∆ G°’=+1.5

..Thiohémiacétal

L’Arséniate (AsO43- est un poison

car le 1Arséno3-phosphoglycérate

Pas de synthèse d’ATP

1.38 mM d’enzyme dans le muscle

∆ G= +0.3 et ∆ G°’=-4.51.3Diphosphoglycérate

∆G°’=-11.8+7.3

La PGK Le déficit en phosphoglycérate kinase (PGK) est un trouble métabolique caractérisé

par des combinaisons variables * d'anémie hémolytique chronique non sphérocytaire, • de myopathie se manifeste par une intolérance à l'exercice , une faiblesse

musculaire, des crampes, une myalgie et des épisodes de myoglobinurie • Un déficit intellectuel est fréquent. • de diverses manifestations neurologiques.

• des migraines hémiplégiques, une épilepsie, une ataxie et des tremblements.

• Le déficit en PGK est transmis selon un mode lié au chromosome X et la plupart des patients sont des hommes hémizygotes.

• Cependant, les femmes hétérozygotes peuvent présenter un degré variable d'anémie hémolytique

• Le diagnostic prénatal est réalisable pour les familles avec un cas index.

• Des transfusions sanguines sont nécessaires pour les patients avec une anémie sévère chronique.

Déplacement d ’un phosphate : Phosphoglycérate mutase Muscle (dimère 54000) levure (tetramère 110000)L’intermédiaire 2.3diPG et les deux résidus histidine qui servent de donneur et d’accepteur de phosphate d’où le déplacement vers l’un ou l’autre dépendra du flux métabolique : consommation de glc donc bcp de 2PGgluconéogenèse Rn en faveur de 3GP

∆ G= +0.2 et ∆ G°’=+1.1

Kéq = 0.18

∆ G= -0.8 et ∆ G°’=+0.4PEP

-14.5 Kcal/mole -4.21Kcal/mole PEP

Enolase : Dimère Mn2+ puis Mg2+

OH

∆ G= -4 et ∆ G°’=-7.5 Kcal/mol

Rôle inverse que celui de l’héxokinase car l’augmentation de la PK diminue l’affinité des éryhtrocytes pour l’oxygène

1.6 di

1.3 Di

+ 2Pi + 2ADP+ 2NAD+ + 2NADH + 2H++ 2H2O

2

+O2

-O2

Néoglucogenèse:pyr…PEP

Le ∆G pour le clivage du groupement carboxyle est de – 4,7 Kcal/mol, ce qui permet à la carboxybiotine de transférer le CO2 à des accepteurs sans addition d’énergie libre supplémentaire.

Absorption des glucides, glycolyse et néoglycogénèse