TD3 Pentoses, Gluconéogenèse, Glycogène - Département de ...

TD3
Pentoses, Gluconéogenèse, Glycogène
1) Décarboxylations récurrentes. Quelle est la réaction du cycle de Krebs la plus proche de celle
de la décarboxylation oxydative du 6-phosphogluconate en ribulose 5-phosphate?
Réaction catalysée par la 6-Phosphogluconate
déshydrogénase (troisième réaction de la phase
oxydative)
Réaction catalysée par l’isocitrate
déshydrogénase
La réaction catalysée par l’isocitrate déshydrogénase (étape 3 du cycle de Krebs) est très
similaire à cella catalysée par la 6-Phosphogluconate déshydrogénase (décarboxylation
oxydative avec oxydation du carbone en ), mais le NAD + est utilisé dans le cycle de
Krebs, tandis que le NADP + pour la voie de pentoses phosphates

2) Quelle est la stœchiométrie de la synthèse du ribose 5-phosphate à partir du glucose 6phosphate
sans formation concomitante de NADPH. Indiquer les voies (ou la partie des voies)
utilisées.
Pour le synthèse de ribose 5-phosphate sans production de NADPH il faut utiliser certains
réactions de la glycolyse et la branche non oxydative de la voie des pentose phosphate:
En partant des réactions des dernières phases de la voie des pentoses phosphates (isomérisation et
transfert des unités entre sucres de différente longueur) (Ribose-5P + 2 Xylulose-5P 2 F6P + GAP):
1) 2 Fructose-6P + GAP 3 Ribose-5P
2) Glucose 6P Fructose-6P
3) Glucose 6P + ATP 2 GAP + ADP
Pour balancer le réactions (et utiliser des nombres
entiers pour les stœchiométries), il faut multiplier la
première pour 2 et la deuxième pour 4:
1) 4 Fructose-6P + 2 GAP 6 Ribose-5P
2) 4 Glucose 6P 4 Fructose-6P
3) Glucose 6P + ATP 2 GAP + ADP
5 Glucose 6-phosphate + ATP 6 Ribose 5-phosphate + ADP
3) Questions simples sur la voie des pentoses phosphate
2) Combien d’ATP sont utilisés dans la voie des pentoses phosphate?
Aucun. La voie n’utilise pas de l’ATP.
Réaction inverse et écrite avec le ribose-5P comme seul produit
(Ribose-5P et Xylulose-5P sont interconvertibles par l’action des deux
enzymes Phosphopentose épimérase et Phosphopentose isomérase):
Réactions de la glycolyse jusqu’au fructose-6P ou glycéraldéhyde-3P
NO
1) Combien d’ATP sont produits par oxydation d’une molécule de glucose dans la voie des pentoses
phosphate?
Aucun. La voie n’a pas le but de synthétiser de l’ATP.
3) Pourquoi la voie des pentoses phosphate est plus active chez les cellules qui sont en train de se
diviser?
Parce que les cellules en division ont une élevée vitesse de synthèse de l’ADN et le ribose-5P
(produit de la voie) est un précurseur des acides nucléiques. En plus la synthèse des autres
composants cellulaires, qui augmente pendant la division cellulaire, demande aussi du pouvoir
réducteur sous forme de NADPH.
Glucose
voie des pentoses
phosphate
Ribose 5-phosphate
NADPH
ADN, ARN
Voies anaboliques

4) L’avidine, protéine de 70 kDa du blanc d’œuf, a une très forte affinité pour la biotine. En fait
c’est un inhibiteur extrêmement spécifique des enzymes à biotine. Quelle(s) est, parmi les
conversions suivantes, celle qui est bloquée par l’addition d’avidine à un homogénat cellulaire:
a) Glucose pyruvate
b) Pyruvate oxaloacétate
c) Oxaloacétate Oxaloacétate glucose
d) d) Glucose ribose 5-phosphate
e) Pyruvate glucose
f) Acétyl-CoA acides gras gras
Biotine
Chaîne latérale de Valerate Carboxybiotinyl-enzyme
Résidu de Lysine
La biotine est nécessaire aussi pour la synthèse des acides gras (la première
réactions est une carboxylation)
Pyruvate
Pyruvate
carboxylase
Oxaloacétate
5) La concentration de lactate dans le sang avant,
durant et après un sprint de 400 mètres est montré
dans le figure à droite. Expliquer:
a) pourquoi il y a une augmentation rapide de la
concentration du lactate
b) pourquoi la diminution est plus lente que
l’augmentation et quels mécanismes sont impliqués
dans ce phénomène?
La biotine (vitamine B8 ou H)
est un cofacteur de nombreux
enzymes qui catalysent réaction
de carboxylation (tandis que la
thiamine, vitamine B1, est un
cofacteur pour des réactions de
décarboxylation).
La première étape de la gluconéogenèse est la
carboxylation du pyruvate pour former oxaloacétate.
a) L’intensité de l’effort est tel que l’énergie
(ATP) sera produite surtout par glycolyse
anaérobie (glycolyse + fermentation
homolactique) qui est très rapide.
b) La diminution est plus lente car ça
demande le transport du lactate dans le foie
où il y aura la re-oxydation du lactate en
pyruvate et la gluconéogenèse (Cycle de
Cori), qui a besoin d’énergie (ATP) produite
par respiration (processus lent par rapport à
la glycolyse anaérobie).

6) Suggérer le résultat d’une activité simultanée de la phosphofructokinase et de la
fructose 1,6 bisphosphatase
Fructose 6P + ATP Fructose 1,6 BP + ADP
Fructose 1,6 BP + H2O Fructose 6P + Pi ------------------------------------------------
ATP + H2O ADP + Pi G°’ ~ - 30 kJ/mol
FBPase
Chaleur
Ce type de réaction cyclique on l’appelle « Cycle du substrat »:
Un cycle du substrat est un cycle où un substrat est transformé en un produit puis retransformé de
nouveau en substrat de départ. La voie « aller » est cependant différente de la voie « retour ».
Ces cycles sont aussi appelés « cycles futiles », car le bilan global est le gaspillage d’énergie comme
par exemple la transformation d’un ATP en ADP + P i avec dégagement de chaleur (voir la réaction en
haut)
PFK
Le cycle du substrat de F6P/F16BP est parfois utile, comme par
exemple pour le bourdon: ce cycle en fait permet de maintenir une
température des muscles thoraciques suffisante pour le vol quand la
température de l’air est basse.

7) Un échantillon de glycogène d’un patient d’une maladie hépatique est incubé avec de
l’ortophosphate (P i), de la phosphorylase, de l’enzyme débranchant. Le rapport glucose 1phosphate/glucose
formés dans ce mélange est de 100. Quel est le déficit enzymatique le plus
probable chez ce patient?
Le déficit le plus probable est sur l’enzyme branchant.
En fait, l’enzyme branchant catalyse la formation de branches tous le 10 résidus environ.
Donc, le rapport entre glucoses sur la ramification (liaison glycosidique -1,6) et glucoses
linéaires (liaison -1,4) est environ 1:10.
Liaison -1,4
disponible pour la
phosphorolyse
(Glucose1P)
8) Prédire les principales conséquences de chacune des mutations suivantes:
a) Perte du site de liaison de l’AMP de la glycogène phosphorylase du muscle
b) Surexpression de la phosphorylase kinase
c) Perte du gène de la glycogénine
Liaison -1,6
disponible pour
l’hydrolyse (glucose)
a) La phosphorylase b du muscle sera inactive même lorsque le taux d’AMP sera élevé. Le glycogène sera
dégradé seulement par la forme phosphorylé de l’enzyme (contrôle par le Ca
Phosphorylase du muscle
++ et les hormones glucagon et
adrénaline)
b) Le taux élevé de kinase conduira à la phosphorylation et activation de la glycogène phosphorylase
(la kinase est partiellement active en présence de Ca ++ ). La concentration de glycogène dans les
tissus sera diminuée, parce que il est continuellement dégradé.
c) La glycogénine est la protéine nécessaire pour la formation d’une nouvelle molécule de glycogène
(en fait la glycogène synthase catalyse l’addition de glucose à une chaîne de glycogène avec au
moins 4 résidus).
Donc l’absence de la glycogénine empêche la production du glycogène.

8) Quel des suivants enzymes n’est pas nécessaire pour la libération de grande quantité de glucose a à
partir du glycogène hépatique?
a) Glucose 6-phosphatase
b) Fructose 1,6 bisphosphatase
c) -1,6 -1,6 glucosidase (enzyme débranchant)
d) Phosphoglucomutase
e) Glycogène phosphorylase
9) Question simple
G6P Glucose (dernière étape)
F1,6BP F6P (gluconéogenèse!!!)
Hydrolyse de liaison -1,6 des glucoses qui
commence la branche
G1P G6P (déplacement phosphoryle)
Phosphorolyse de liaison -1,4 glucose-1P
10) Quelles parmi les suivantes affirmations sur la régulation hormonale de la synthèse et
dégradation du glycogène sont correctes?
a) L’insuline est sécrétée en réponse à bas niveaux de glucose dans le sang
Non, elle est sécrétée en réponse à hauts niveaux de glucose (par exemple après le repas)
b) L’insuline augmente la capacité des muscles de synthétiser le glycogène
Oui, en fait quand le glucose est abondant (voir dessus), l’organisme le peut stocker
c) Le glucagon stimule la dégradation du glycogène (surtout dans le foie)
Oui, il a un effet opposé à l’insuline et il est sécrété quand on a besoin du glucose dans le sang
d) Le glucagon et l’adrénaline ont effets opposés sur le métabolisme du glycogène
Non, tous les deux active la dégradation du glycogène
e) Les effets des trois hormones (glucagon, adrénaline, insuline) sont amplifiés par le AMP cyclique
Non, seulement les premiers deux. L’insuline qui possède une fonction opposée n’utilise pas
l’AMP cyclique.

Glucagon
Récepteur
pour le glucagon
Glucose
Transporteur
du glucose
Adrénaline Insuline Adrénaline Insuline
Glucose
Récepteur
-adrénergique
cAMP Ca ++
Dégradation
Glycogène
Synthèse
Glycogène
Transporteur
du glucose
cAMP
Dégradation
Glycogène
Glycolyse
Synthèse
Glycogène
Cellule hépatique Cellule musculaire
11) Prédire l’effet de l’hormone insuline sur les voies métaboliques suivantes:
+
+
+
+
Ca ++
-
-
Récepteur
pour l’insuline
Glucose
Transporteur
du glucose

12) Un chercheur a un échantillon de glycogène phosphorylase b de muscle purifiée inactive.
a) Suggérez deux systèmes in vitro qu’on pourrait utiliser pour obtenir de la phosphorylase
active à partir de la phosphorylase b inactive
b) Après l’activation, le chercheur incube l’enzyme avec du glycogène non-ramifié. Il trouve que
il n’y a pas libération du glucose-1P. Quoi est nécessaire encore qui a été oublié par le chercheur?
a) Le chercheur peut activer la phosphorylase: 1) en utilisant l’AMP (activateur allostérique de la
phosphorylase b) ou 2) en utilisant la phosphorylase kinase et l’ATP pour phosphoryler la
glycogène phosphorylase et la rendre en forme toujours active.
b) Pour avoir la phosphorolyse du glycogène il faut utiliser le phosphate inorganique, réactif de la
réactions catalysée par la glycogène phosphorylase: