AcétylCoA

Biochimie – PACES Caen
Tutorat 2012 – 2013
Armature
[email protected]
Bambi
Relu et corrigé par :
Pr. Pascal Gauduchon
Dr. Stéphane Allouche
Référence
Cours des professeurs de Caen
S. Allouche (Glucides – Krebs)
I. Denis (Lipides : ancienne prof')
P. Gauduchon (Protéines - Enzymologie)
H. Lincet (ED – Méthodes d'études)
L. Coulbault (Protéines – Méthodes d'études)
Un ouvrage de QCM et QROC est maintenant disponible.
●
Introduction
●
Méthodes d'études des protéines
●
Biochimie Structurale
●
Protéines
●
Bioénergétique - Enzymologie
●
Lipides
●
Glucides
●
Biochimie Métabolique
●
Le Cycle de Krebs
●
Chaîne Respiratoire
●
Métabolisme des glucides
●
Métabolisme des lipides
Introduction
Qu'est-ce que la Biochimie ?
●
●
●
Réactions chimiques du vivant
Structurale (statique) et métabolique
(dynamique)
Evolution séparée des autres disciplines pour
des raisons historiques et méthodologiques,
mais tendance à la fusion avec la biologie
moléculaire, génétique, biologie cellulaire, etc …
La Biochimie au concours PACES
●
Coefficient 2,5 comme toutes les matières de
l'UE 1 (Pour un total de 62 … mais faire une
impasse serait suicidaire)
●
17,5 h de CM
●
10,5 h d'ED
Les EDs en Biochimie sont souvent présentés sous la forme de
corrections d'annales (du concours de l'année précédente).
Les questions vous sont passées sur Moodle une semaine avant l'ED et
le/la prof' les corrige avec vous pendant l'ED.
C'est aussi pendant les ED et non en CM que vous apprendrez à
résoudre les exercices que vous retrouverez au concours
Il est donc conseillé d'assister à tous les ED, aux cours, de les
comprendre et de préparer les exercices à l'avance.
Matières y faisant directement
référence :
●
Chimies
●
Biologie Cellulaire
●
Biologie Moléculaire
●
Pharmacologie (2e semestre)
●
Nutrition (L2 Médecine)
...
Méthodes d'étude des protéines
●
Préparation
●
Séparation
●
Immunologie
Préparation
Objectif de la préparation : obtenir un échantillon de protéines
aussi pur que possible et facile à étudier, en précipitant ces dernières ou en effectuant une chromatographie préparative.
●
Modification du pH
●
Modification de la force ionique du milieu
●
Chauffage
●
Chromatographie préparative
Séparation
●
Electrophorèse
●
Gel d'agarose (profil type des protéines du sérum)
●
Capillaire (même principe en plus précis car à l'intérieur d'un capillaire)
●
SDS-PAGE (gel en forme de mailles qui sépare les différentes protéines)
●
Iso-Electrofocalisation (gradient de pH par ddp)
●
Bidimentionnelle (électrofocalisation puis SDS-PAGE)
●
Chromatographie
●
Affinité (molécules passées dans des tubes où des récepteurs les
retiennent)
●
Echange d'ions
●
Phase inverse
●
Exclusion (filtration sur gel)
Immunologie
●
Immuno-Empreintes
●
SDS-PAGE + AC primaire + AC secondaire
●
Dosages Immuno-Enzymatiques
●
AC1 + Protéine à doser + AC2 enzymatique + Molécule réactive
●
Immuno-Fluorescence
●
AC1 + Protéine à doser + AC2 fluorescent
Biochimie Structurale
●
Protéines
●
Bioénergétique - Enzymologie
●
Lipides
●
Glucides
Mais d'abord, il faut comprendre l'utilité de certains éléments comme
l'ATP, l'Acétyl-CoA et les autres cofacteurs enzymatiques.
L'ATP
●
Adénosine TriPhosphate
●
Médiateur de l'énergie
●
Adénosine (nucléoside) mono, di ou tri
phosphaté (nucléotide)
L'acétyl-CoA
●
●
●
Coenzyme A lié à un groupement acétyl
L'acétyl peut être dégradé par le cycle de
krebs pour donner du CO2 et de l'H2O en
produisant de l'énergie.
Coenzyme seul abrégé CoASH car sulfure
Autres cofacteurs enzymatiques
●
Accepteurs d'H+ : coenzymes d'oxydoréduction
●
Pyridinique : NAD+/NADH,H+
●
●
●
●
Pyridinique : NADP+/NADPH,H+ (Principalement pour la formation des
acides gras)
Flavinique : FAD+/FADH2
Proviennent des vitamines PP pour les
pyridiniques et B2 pour les flaviniques
Rôles de transport des protons et électrons
jusqu'à la chaîne respiratoire
Protéines
●
●
Enchaînement d'acides aminés
Déterminé par les ARNm lors de la traduction
(cf Biologie Moléculaire)
Quatre niveaux de structure
●
Primaire
●
Enchaînement simple d'AA
●
Secondaire
●
Repliement en hélices α ou feuillets β
●
Tertiaire
●
Adoption de la forme la plus stable
●
Quaternaire (facultatif)
●
Association de plusieurs structures tertiaires
Structure quaternaire : l'HbA
Enzymologie
●
●
●
●
Catalyseurs biologiques
Suceptibles d'être mutées => variabilité
individuelle voire pathologies (ex :
Phénylcétonurie)
Cibles de 25 % des médicaments
Outils (PCR, immunodétection,
agroalimentaire)
Caractéristiques des Enzymes
●
Spécificités (de substrats ou réactions) relatives
(ex : Glucokinase et Hexokinase)
●
Localisations
●
Ubiquistes
●
Tissus spécifiques
●
pH et Température dépendantes
●
Cinétiques selon deux grands modes
Cinétiques enzymatique
●
Allostériques
●
Michaelliennes
●
Plusieurs sous-unités
●
Une seule sous-unité
●
Courbe sigmoïde
●
Courbe hyperbolique
Régulation des Enzymes
●
●
Allostérique : Un élément (souvent
métabolite) vient se fixer sur l'enzyme et
entraîne un changement de conformation de
celle-ci.
Phosphorylation : Une protéine kinase
phosphoryle un ou plusieurs sites de
l'enzyme, lui conférant un nouveau
groupement et là aussi un changement de
conformation.
Il y a une logique dans la régulation des enzymes, il vaut mieux
chercher à la comprendre que d'apprendre bêtement leurs inhibiteurs et activateurs.
AcétylCoA
Par exemple : cette réaction est la première du cycle de Krebs,
elle vise donc à produire de l'énergie.
L'enzyme qui la catalyse est donc logiquement inhibée par l'ATP,
car s'il y a trop d'ATP il y a trop d'énergie, et il est donc inutile d'en
produire plus.
Quand un métabolite, un activateur ou un groupement phosphate se lie à l'enzyme, celle ci change de conformation, ce qui
améliore ou diminue son efficacité.
Important de comprendre que les enzymes changent de forme
Réactions et équilibres
Les réactions ont lieu si plusieurs conditions sont réunies, l'une d'entre
elles est la présence d'un catalyseur (dans la quasi-totalité des
réactions biochimiques : peu sont spontanées), une autre est une
concentration suffisante de substrats.
Si cette concentration est modifiée à gauche ou à droite de la réaction,
un nouvel équilibre se crée.
Exemple : période post-prandiale (après un lourd repas)
Glucose
Pyruvate
De même, l'équilibre peut s'inverser en cas de manque d'un métabolite (ici, le glucose)
Glucose
Pyruvate
Lipides
●
Réserve énergétique
●
Simples ou complexes
●
●
Formés à partir de l'acétylCoA lors de la
synthèse des AG, et oxydés en acétylCoA lors
de la β-oxydation
Stockés dans les adipocytes
Glucose
Glycolyse
Néoglucogenèse
Pyruvate
AcétylCoA
β-Oxydation
Acides Gras
Corps Cétoniques
Cycle de Krebs + Chaîne respi
CO2 + H20
+ Energie (ATP)
Acide Gras simple non saturé
Acide Palmitique
Glycérophospholipide
Glucides
●
●
●
●
Hydrates de carbone
Simples ou polymérisés (polysaccharides)
voire complexes si associés aux lipides ou
protéines
Réserve d'énergie (apports alimentaires)
Structures des organites cellulaires et ribose
des acides nucléiques
Polysaccharides
●
●
Liaisons α:1-4
Liaisons α:1-6 de
branchement
Bichimie Métabolique
Astuce : « Compter en carbones »
Pour comprendre une réaction biochimique, il faut « compter en
carbones », c'est à dire se demander, à chaque étape, combien de
carbones sont présents dans les molécules que l'on a devant soi.
Par exemple, lors de la glycolyse, il y a 6 carbones au départ. Puis, à
un moment, la molécule suivante a 3 carbones.
Seule solution : il y a eu une « division par deux » de la molécule
initiale.
Ensuite, le pyruvate (3C) donne de l'AcétylCoA (2C). Cela implique
qu'il y ait eu un carbone de relargué sous forme de CO 2
Bien sûr, compter les carbones n'est pas suffisant, le mieux est de
prendre en compte tous les groupements chimiques … mais c'est déjà
un bon début qui permet de se clarifier l'esprit lorsque l'on se
demande tout à coup le jour du concours s'il y a un CO 2 dans les
produits de la réaction ou non. La solution, c'est de se demander si le
nombre de carbone est le même des deux côtés de la réaction ou non.
Cycle de Krebs
●
Métabolise l'acétylCoA (2C) en deux CO2, réduit
3 NAD+ en NADH,H+ et 1 FAD en FADH2 et
AcétylCoA
produit un GTP
Chaîne respiratoire
●
Crée un
gradient chimique
●
Le transforme en
énergie électro-chimique
●
Le retransforme en énergie chimique sous la
forme de la liaison P-P de l'ATP
Métabolisme des Glucides
●
Glycolyse
●
Néoglucogenèse
●
Glycogènogenèse – Glycogènolyse
●
Voie des pentoses phosphate
Voie des pentoses phosphate
Glycogènogenèse
Glucose
Pentoses phosphates
Glycogène
Glycogènolyse
Glycolyse
Néoglucogenèse
Pyruvate
AcétylCoA
β-Oxydation
Cycle de Krebs + Chaîne respi
=> Energie
Acides Gras
CO2 + H20
Glycolyse - Néoglucogenèse
●
●
●
Glycolyse = catabolisme => dégrade le
glucose en pyruvate pour produire ensuite de
l'acétylCoA qui produira lui même encore plus
d'énergie
Néoglucogenèse = anabolisme qui produit du
glucose à partir du pyruvate (entre autres)
NB : La néoglucogenèse a besoin de plus
d'énergie que celle produite par la glycolyse
Glucose
Pyruvate
AcétylCoA
Glycogènogenèse - Glycogènolyse
2
2
●
Réserve de
sucre
hépatique
et
musculaire
Voie des pentoses phosphate
●
●
Formation de Ribose-5-Phosphate,
indispensable à la synthèse des nucléotides
Production de NADPH, H+
Métabolisme des lipides
●
●
●
Synthèse des AG à partir de l'acétylCoA
quand abondance
Dégradation des AG en AcétylCoA par
β-Oxydation quand besoin d'énergie
Métabolisme « de secours » : les corps
cétoniques
Glucose
Glycolyse
AcétylCoA
β-Oxydation
Acides Gras
Corps Cétoniques
Cycle de Krebs + Chaîne respi
=> Energie
CO2 + H20 + ATP
Synthèse-Elongation des Acides Gras
●
●
●
●
AG=16 C dans
cytosol
AG>16 C
insaturés dans
microsome
AG>16 C saturés
dans mitochondrie
Utilise NADPH,H+
(énergie)
β-Oxydation
●
●
Catabolyse les
AG en
AcétylCoa
Produit du
FADH2 et
NADH,H+
Métabolisme des corps cétoniques
AcétylCoA AcétylCoA
●
●
Si jeûne ou
pathologie
(diabète)
Acidocétose si
accumulation
Cycle de Lardy
●
Transporter
AcétylCoA dans le
Cytosol
●
Produire du
NADH,H+
Bichimie Métabolique
Merci de votre attention !
Je suis dispo' pour vos questions via mon
adresse mail, sur le forum ou si vous me croisez
au CHU : n'hésitez pas !