BT1 TD2 glycolyse CK.pages
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2016-2017 Biochimie Biotech 1 TD n°2 - Métabolisme énergétique EXERCICE 1 : L’oxydation complète du glucose : C6H12O6 (s) + 6 O2 → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) libère une enthalpie libre de 686 kcal/mol (environ 2800 kJ/mol). Dans une cellule vivante, la combustion du glucose est connectée à la synthèse de l’ATP suivant réaction : ADP + Pi → ATP (∆G° = 30,5 kJ/mol) 1/Sachant que dans une cellule 38 molécules d’ATP pour une molécule de glucose brûlée sont synthétisées, quel est le pourcentage d’énergie perdue sous forme de chaleur ? 2/L’énergie gagnée par synthèse d’ATP sert en particulier à contracter les muscles, avec une efficacité d’environ 50%. Quel est le rendement du muscle, considéré comme une machine, à partir du glucose ? EXERCICE 2 : En 1860, Louis Pasteur a comparé le métabolisme de levures cultivées en milieu aérobie et anaérobie. Quand il ajoutait de l’oxygène à une culture de levures poussant jusqu’alors de manière anaérobie sur du glucose, il observait que la vitesse de consommation de glucose chutait de façon spectaculaire. Pouvez-vous expliquer cette observation ? EXERCICE 3 : Intégration de la glycolyse dans le métabolisme et régulation 1/Quelles sont les étapes irréversibles de la glycolyse ? Pourquoi sont-elles irréversibles ? Quelle particularité partagent les enzymes qui catalysent ces réactions ? 2/Quelle est l’enzyme clé de la régulation de la glycolyse ? De quelle(s) façon(s) son activité est-elle modulée dans l’organisme ? 3/Quelles sont les transformations métaboliques possibles du pyruvate produit lors de la glycolyse en conditions aérobies ? en conditions anaérobies ? Donnez les équations bilan des transformations. 4/Comment varie la consommation de glucose en conditions aérobies et anaérobies ? 5/Les globules rouges métabolisent le glucose à vitesse élevée en formant du lactate. Pourquoi la production de lactate est-elle nécessaire pour que l’utilisation du glucose puisse se poursuivre ? 6/Expliquez le devenir des hydrogènes provenant de l’oxydation du glycéraldéhyde-3phosphate par la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase. EXERCICE 4 : Devenir du pyruvate 1/Écrire l’équation bilan de la dégradation complète du pyruvate en aérobiose. 2/On introduit du pyruvate marqué radioactivement au 14C sur différentes positions, comme indiqué ci-dessous par un astérisque, dans des mitochondries. Métabolisme énergétique TD 2 : 1 " /"3 2016-2017 Biochimie Biotech 1 O H3C " C O COO * - H3C * A C O COO - H3C B C * COO- C Dans chaque cas, indiquer : - le nom de la molécule dans laquelle on retrouvera le carbone radioactif lorsque le pyruvate aura été complètement oxydé - le nombre de tour de cycle de Krebs nécessaires à la récupération de la radioactivité dans cette molécule. Pour répondre à cette question, vous pourrez vous aider des cycles de Krebs donnés en annexe à la fin du sujet. EXERCICE 5 : Le cycle de Krebs utilise 8 enzymes pour cataboliser l’acétyl-CoA. 1/Citez, sans les décrire, les 5 enzymes importantes pour la production d’énergie dans l’ordre de leur mise en jeu au cours de ce cycle. Citez aussi le substrat, le produit et le type de réaction catalysée (décarboxylation, oxydation,…) par chacune des 5 enzymes. 2/Une des cinq étapes enzymatiques impliquées dans le cycle catalyse une réaction de décarboxylation oxydative. Citez les coenzymes impliqués. 3/Citez une autre réaction de décarboxylation oxydative. 4/Écrire une réaction nette équilibrée pour le catabolisme de l’acétyl-CoA en CO2. EXERCICE 6 : Chez un jeune enfant présentant des troubles neurologiques importants, on trouve une quantité abondante de fumarate dans les urines. Le dosage de certaines enzymes du tissu hépatique donne les résultats suivants : activité enzymatique en nmol/min/mg de protéines patient sujet normal fumarase 0,12 70-90 citrate synthase 125 100-150 succinate déshydrogénase 33 20-60 lactate déshydrogénase 1300 900-1600 1/Quelle activité enzymatique hépatique est déficiente chez ce patient ? 2/Ces résultats permettent-ils d’expliquer l’augmentation de fumarate dans les urines ? Justifiez votre réponse. 3/Dans quelle voie métabolique est formé le fumarate ? 4/Quel est le nom de l’enzyme qui synthétise le fumarate ? Métabolisme énergétique TD 2 : 2 " /"3 2016-2017 Biochimie Biotech 1 5/Quel(s) type(s) de réaction catalyse l’enzyme que vous avez nommée à la question précédente ? (entourez la ou les bonne(s) réponse(s)). a/ une décarboxylation b/ une déshydrogénation c/ une oxydoréduction d/ une isomérisation e/ une phosphorylation 6/Dans quel compartiment cellulaire se trouve cette enzyme ? Quelle est sa particularité par rapport aux autres enzymes de la voie ? 7/Quel est le coenzyme nécessaire à cette enzyme ? 8/On mesure une quantité importante de lactate dans le sang de ce patient. On considère que cette augmentation de lactate est due à la déficience enzymatique constatée chez ce patient. En cochant les cases appropriées dans le tableau ci-dessous, donnez les conséquences de cette déficience sur le fonctionnement : ralentissement accélération inchangé - du cycle de Krebs - de la chaîne respiratoire - de la glycolyse Justifiez votre réponse. 9/Quel enzyme est responsable de la production de lactate ? 10/ Pourquoi le taux de lactate augmente-t-il chez ce patient ? Métabolisme énergétique TD 2 : 3 " /"3
