Destinées du squelette carboné Préparé par Encadré par : Dr.Bourouf : Pr. CHIKOUCHE Plan A- Introduction. B- Devenir du squelette carboné: 1/ C’est quoi et pourquoi? 2/ Intérêt. 3/ Où et quand? 4/ Comment? *Devenir du squelette des AA glucoformateurs. *Devenir du squelette des AA cétoformateurs. *Devenir des AA à la fois glucoformateurs et cétoformateurs. C- Conclusion Introduction * Les voies métaboliques majeurs des glucides , des lipides et protéines communiquent entre elles par l’intermédiare de métabolites communs formés au des cours des réactions biochimiques. *Un acide aminé est une molécule qui possède: - une fonction acide carboxylique - et une fonction amine primaire portées par un même atome de carbone . * Les acides aminés diffèrent par la nature de la chaine latérale (ou le radical) R. Structure d’un acide aminé: COOH I R - CH I NH2 DEVENIR DU SQUELETTE CARBONE 1/ C’est quoi et pourquoi? LA DÉGRADATION IRRÉVERSIBLE . R – CH – COOH | NH2 -Aminoacide Transamination Glu désaminase R – C – COOH ∥ O Acide -cétonique Voie oxydative CO2 + H2O + ATP NH3 Ammoniac cycle de l’urée URÉE * Le catabolisme des acides aminés s’accompagne toujours de l’enlèvement de l’azote aminé (c’est la 1ère réaction catabolique ) soit par: * Transamination: commune à tous les AA sauf la lysine. * Désamination oxydative: le glutamate. * Désamination non oxydative: la sérine, cystéine et la thréonine. * Le squelette carboné restant n’a plus rien d’AA et c’est plutôt un acide a-cétonique . A son tour, il est dégradé en intermédiaires amphiboliques comme le montre le schéma . * La dégradation des squelettes carbonés conduisent à la formation de sept composés à savoir : 1/ α-cétoglutarate, 2/ oxaloacétate, 3/ fumarate, 4/ acétoacétyl- CoA, 5/ succinyl - CoA, 6/ pyruvate 7/ acétyl- CoA. LA DÉGRADATION IRRÉVESIBLE L’OXYDATION DU SQUELETTE CARBONÉ CORPS CÉTONIQUES Phénylalanine Tyrosine Leucine Lysine Tryptophane Arginine Histidine Glutamine Proline Glutamate Isocitrate -cétoglutarate Succinyl-CoA Acétoacétyl-CoA Isoleucine Méthionine Valine Citrate Succinate Acétyl-CoA Pyruvate Alanine Thréonine Glycocolle Sérine Cystéine Oxaloacétate Fumarate Malate Aspartate Asparagine GLUCOSE Phénylalanine Tyrosine Suivant le devenir des squelettes carbonés on classe les acides aminés en trois groupes: ** AA glucoformateurs(ou glucogéniques). **AA cétoformateurs (ou cétoniques). **AA à la fois glucoformateurs et cétoformateurs. - Le catabolisme des acides aminés glucoformateurs peut rejoindre la néoglucogenèse hépatique: * soit au niveau du pyruvate , * soit au niveau d’un intermédiaire du cycle de l’acide citrique. -Le catabolisme des acides aminés cétoformateurs peut rejoindre la cétogenèse hépatique: *soit au niveau d’un précurseurs de corps cétoniques. *soit au niveau d’un corps cétonique même. - Et dans le 3ème cas (glucoformateurs et cétoformateurs); le radical carboné se scinde au cours de son catabolisme en deux parties, l’une rejoignant la néoglucogenèse et l’autre la cétogenèse . Remarque: -un seule acide aminé est cétoformateur pur: - la leucine. -cinq acides aminés sont mixtes: - isoleucine - lysine - phénylalanine - tryptophane - tyrosine -les 14 autres acides aminés sont glucoformateurs purs Donc tous les AA sont glucoformateurs sauf «la leucine». 2- Intérêt : Le catabolisme du radical carboné rejoint le métabolisme intermédiaire où convergent glucides et lipides. Selon les besoins; ce radical est dirigé vers : * la production d’énergie, via le cycle de Krebs et les oxydations phosphorylantes. *la néoglucogenèse (AA glucoformateur). *la cétogenèse (AA cétoformateur). *la synthèse de lipides. Autrement dit : - Les acides α cétoniques sont des intermédiaires clé montrant l'interdépendance existante entre le métabolisme des acides aminés (les protéines), des glucides, des lipides, des bases pyrimidiques et de l'hème. 3- Où et Quand ? Le catabolisme du radical carboné a lieu surtout dans le foie, un peu dans les muscles et les reins. Dans des conditions physiologiques et nutritionnelles normales, ce catabolisme est quantitativement peu important c.à.d. ne sont catabolisés que les aa issus du turnover protéique. Il ne devient important que dans certaines situations : 1- Nutritionnelles: Lors d’un régime hyperprotéique, les aa ne peuvent pas être stockés en protéines(contrairement au glucose et aux acides gras dont l’excès est stocké sous forme de glycogène et de triglycérides), l’excès par rapport aux besoins de la synthèse protéique est catabolisé. 2- Pathologiques: Dans le diabète sucré déséquilibré et lors du jeûne prolongé; la protéolyse musculaire produit des aa qui sont utilisés à fin énergétique, directement ou indirectement via la néoglucogenèse et la cétogenèse. 4- COMMENT ? I- DEVENIR DES SQUEETTES DES ACIDES AMINES GLUCOFORMATEURS. Les principaux squelettes carbonés fournis par les acides aminés glucoformateurs sont: 1- oxaloacétate, 2- - cétoglutarate, 3- pyruvate. 1 – OXALOACETATE: L’oxaloacétate est le squelette carboné de l’asparagine et l’aspartate. L’asparagine est hydrolysée par l’arginase en aspartate et en ammoniac. L’aspartate subit la transamination et libère de l’oxaloacétate et de l’ammoniac. L’ oxaloacétate peut être récupéré pour former l’acide aminé correspondant ou entrer dans la néoglucogenèse pour former du glucose. LA DÉGRADATION IRRÉVESIBLE L’OXYDATION DU SQUELETTE CARBONÉ CORPS CÉTONIQUES Phénylalanine Tyrosine Leucine Lysine Tryptophane Arginine Histidine Glutamine Proline Glutamate Isocitrate -cétoglutarate Succinyl-CoA Acétoacétyl-CoA Isoleucine Méthionine Valine Citrate Succinate Acétyl-CoA Pyruvate Alanine Thréonine Glycocolle Sérine Cystéine Oxaloacétate Fumarate Malate Aspartate Asparagine GLUCOSE Phénylalanine Tyrosine 2 – a-CETOGLUTARATE: La dégradation de la glutamine, de la proline, de l’arginine, de l’histidine et du glutamate conduit à l’a- cétoglutarate. * La Glutamine: est hydrolysée en glutamate et en ammoniac par la glutaminase. * Le glutamate est oxydée en a-cétoglutarate par transamination ou oxydation en présence de la glutamate déshydrogénase. LA DÉGRADATION IRRÉVERSIBLE LA GLUTAMATE DÉSHYDROGÉNASE • Réaction catalysée par la GLDH: HOOC – CH2 – CH2 – CH – COOH + NAD+ + H20 NH3+ Acide glutamique HOOC – CH2 – CH2 – C – COOH + NADH,H+ + NH4+ O Acide -cétoglutarique L’ a- cétoglutarate, issu de tous ces acides aminés, est oxydé dans le cycle tri carboxylate jusqu’au malate qui est transporté dans le cytosol pour servir de précurseur à la néoglucogenèse. 3 – PYRUVATE: La dégradation de l’alanine, la cystéine, la sérine, du glycocolle et de la thréonine conduit au pyruvate. * L’Alanine: est transaminé pour former du pyruvate *La cystéine : subit une désulfuration et donne du pyruvate. * La sérine: par déshydratation et transamination peut être convertie en pyruvate. Mais elle peut aussi être le précurseur du glycocolle. Le glycocolle (glycine): peut être transformé en sérine. 4 – SUCCINYL-COA (SUCCINYL COENZYME A): Le succinyl -CoA est formé suite à la dégradation des squelettes carbonés de la méthionine, isoleucine, valine, leucine et thréonine. Ces acides aminés sont glucoformateurs car le succinyl-CoA est un intermédiaire du Cycle Tricarboxylique. Son oxydation conduit donc à la formation du malate, précurseur de la néoglucogenèse. II – DEVENIR DES SQUELETTES DES ACIDES AMINE CETOGENIQUES les squelettes carbonés de la leucine, la lysine et du tryptophane sont oxydés et donnent comme produits terminaux l’ Acétyl-CoA ou l’Acétoacétate- CoA. -La leucine: après transamination donne un squelette carboné qui subit la même séquence de réactions que ceux de la valine et l’isoleucine . * le produit final est l’Acétyl-CoA au lieu du succinyl- CoA. *comparé à l’isoleucine ,la leucine est strictement cétogénique. -Le tryptophane: fait aussi l’objet d’une longue séquence de réactions qui conduit à l’Acétoacétyl CoA III- DEVENIR DES SQUELETTES DES ACIDES AMINES A LA FOIS GLUCOFORMATERURS ET CETOGENIQUES Ce dernier groupe d’AA est constitué de phénylalanine, tyrosine et l’isoleucine. Ils libèrent après transamination un squelette dont le catabolisme complexe produit, d’une part, du succinyl-CoA et du fumarate (précurseurs de la néoglucogenèse) et d’autre part de l’acétoacétylCoA ou de l’acétyl-CoA (précurseurs de composés cétogéniques). C- Conclusion Les acides aminés en excès sont catabolisés en intermédiaires utilisés comme source d’énergie ou pour la biosynthèse des glucides et lipides. La transamination est la plus fréquente des réactions initiales du catabolisme des acides aminés. Le squelette carboné est recruté pour le convertir en oxaloacétate; -cétoglutarate, pyruvate , et acétyl-CoA. *Merci*
