TD numéro 1 (fichier au format pdf)

ALIMENTS
CATABOLISME
Dégradation en
molécules de plus petite
masse molaire
Protéines
Acides aminés
Lipides
Glycérol
β Oxydation
ANABOLISME
Dégradation des
petites molécules
Oxydation
complète
Synthèse des protéines
Cycle de
Krebs
Pyruvate
Acides gras
Acétyl CoA
Glucides
- Glycogène,
- Amidon...
Oses
Glycolyse
Cytosol
Synthèse :
- ac. gras
- stérols...
Pyruvate
Synthèses
Voie des pentoses phosphate
NAD+
Mitochondrie
FAD
ATP
Synthèses
NADH, H+
FADH2
ADP + Pi
Synthèse :
- polysaccharides,
- ac. nucléiques,
- ac. aminés aromatiques
La voie des pentoses phosphate
Rôles :
* Fournir du NADPH (coenzyme d’oxydoréduction pour les biosynthèses réductrices)
* Fournir des pentoses pour la synthèse d’oligosaccharides et notamment du Ribose-5phosphate qui est un constituant de nombreuses molécules essentielles :
- NAD+, FAD, CoA, ATP et Ac. Nucléiques (ADN, ARN)
La voie des pentoses phosphate est :
- Très active dans les tissus comme les glandes mammaires, le foie et le tissu adipeux (lieu de
synthèse réductrice des acides gras à partir de l’Acétyl CoA).
- Peu active dans les tissus musculaires et nerveux.
Localisation intracellulaire : Cytoplasme
Particularité : Connexion à la voie glycolytique avec des intermédiaires communs
La voie des pentoses phosphate : le NADPH
Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate
CONH
✯ Coenzyme réducteur
Nicotinamide
O
-O
P
2
N
O
CH
2O
✯ ≠ de NADH dans :
* sa structure :
Groupement phosphoryl en C2 d’1 des unités du ribose
O
NH
2
N
N
* son utilisation cellulaire :
Donneur d’e- dans les biosynthèses réductrices (lipides) et
dans les réductions de molécules oxydées (glutathion, ...).
Adénine
N
N
-O
P
O
Dinucléotide
CH2
O
O
O
-O
P
O
O-
Phosphate
La voie des pentoses phosphate
Début de la voie : Glucose 6-Phosphate (Carrefour métabolique)
* Partie oxydative : NADPH + H+, CO2
(Irréversible pour des raisons thermodynamiques)
* Partie régénératrice : Ribose-phosphate
(Réversible)
Biosynthèse
des
ac.nucléiques
Réduction dans les voies
anaboliques
(3) Ribulose 5-phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
(4)
3 NADP+
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Transcétolase
(6)
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase (2)
3 H20
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
3 CO2
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
3 NADPH + H+
Sedoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Erythrose 4phosphate
Transaldolase
Fructose 6-phosphate
3 NADP+
(3)
3 NADPH + H+
(8) Transcétolase
(3) Ribulose 5-phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
Fructose 6-phosphate
Les étapes oxydatives de la voie des pentoses phosphate
C=O
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
HO-C-H
O NADP+
H-C-OH
H-C
CH2OPO3
NADPH+H+ HO-C-H
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
Glucose 6-Phosphate
H+
O H2O
H-C-OH
Gluconolactonase
H-C
CH2OPO3
2-
O-
O=
2-
C
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO3
+
NADP+
NADPH+H+
6-phosphogluconate
déshydrogénase
2-
(1)
CH2OH
C=O
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
6-Phosphogluconate
6-Phosphoglucono
δ-lactone
Ribulose 5-Phosphate
(3)
Déshydrogénation du G6P en C1
(Irréversible dans les conditions physiologiques)
(2)
Décarboxylation oxydative en C1
Hydrolyse de la liaison ester
intramoléculaire
CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
(4)
3 NADP+
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase (2)
3 H20
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
3 CO2
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
3 NADPH + H+
(6)
Transcétolase
Sedoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Transaldolase
Erythrose 4- Fructose 6-phosphate
phosphate
3 NADP+
(3)
3 NADPH + H+
(8) Transcétolase
(3) Ribulose 5-phosphate
Glycéraldéhyde Fructose 6-phosphate
3-phosphate
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(4) : Isomérisation par la ribulose 5-phosphate isomérase
CH2OH
C=O
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Ribulose 5-phosphate
Cétose
HC-OH
C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Enediol
H
O
=
C
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Ribose 5-phosphate
Aldose
(5) : Epimérisation par phosphopentose épimérase
CH2OH
C=O
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Ribulose 5-phosphate
Cétose
CH2OH
C-OC-OH
H-C-OH
CH2OPO32Enediolate
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
CH2OPO32Xylulose 5-phosphate
Cétose
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(6) : Transcétolase
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
CHO
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
+
CH2OPO32-
CHO
H-C-OH
CH2OPO32-
Sédoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
Ribose 5-phosphate
Xylulose 5-phosphate
+
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Mécanisme de la transcétolase :
- Transfert d’un groupement à 2C
CH2OH
C=O
- Cette enzyme contient un groupement prosthétique : TPP
R'
H3C
R
N
+
S
H Proton dissociable
Thiamine pyrophosphate (TPP)
H+
R'
H 3C
R
N
+
-
S
Carbanion (molécule réactive)
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
O=C
E
+
B
H
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32Xylulose 5-phosphate
S
-
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
O=C
E
+
B
H
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32Xylulose 5-phosphate
S
-
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
B:
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
S
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
B:
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
S
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
+
B
H
CHO
H-C-OH
CH2OPO32Glycéraldhyde 3phosphate
S
R"
..
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
+
B
S
..
N
H
R
O
=
C
R"
H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Ribose 5-phosphate
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
B:
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
S
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
CH2OH
H-O-C
E
B:
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
S
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
S
E
+
B
H
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Sédoheptulose 7-phosphate
R"
+
N
R
R’
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(7) : Transaldolase
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Sédoheptulose 7phosphate
+
CHO
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
CHO
H-C-OH
CH2OPO32-
Glycéraldéhyde
3-phosphate
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
+
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
Mécanisme de la transaldolase
- Transfert d’un groupement à 3C
CH2OH
C=O
HO-C-H
N
C
C
=
- Pas de groupement prosthétique. Formation d’1 base de Schiff
R3
R2
R1
R4
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
..
NH2-Lys
:B
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Sédoheptulose 7-phosphate
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
+
C=NH-Lys
HO-C-H
H-C-O-H
H-C-OH :B
H-C-OH
CH2OPO32-
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
+
C=NH-Lys
HO-C-H
H-C-O-H
H-C-OH :B
H-C-OH
CH2OPO32-
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
..
=
C-NH2-Lys
HO-C-H
+
H-B
CHO
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Erythrose 4-phosphate
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
..
=
C-NH2-Lys
HO-C-H
C
O
=
H-
H-C-OH
CH2OPO32Glycéraldhyde 3phosphate
+
H-B
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
-
-O
H
H
+
C= NH-Lys
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
:B
CH2OPO32-
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
CH2OH
C=O
..
NH2-Lys
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Fructose 6-phosphate
:B
E
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(8) : Transcétolase
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
CH2OPO32Xylulose 5-phosphate
+
CHO
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Erythrose 4phosphate
CHO
H-C-OH
CH2OPO32Glycéraldéhyde
3-phosphate
+
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32Fructose 6-phosphate
Ces 2 enzymes ont la même spécificité de reconnaissance qui est basée sur la
reconnaissance du phosphate porté par le carbone terminal et par la configuration
absolue des 4 premiers carbones qui est celle du fructose.
Dans les 2 cas, les enzymes interviennent sur un ose donneur qui est toujours un cétose et
sur un accepteur qui est un aldose.
Le bilan global de la voie des pentoses phosphate
Bilan du segment oxydatif (étapes 1, 2 et 3) :
3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O
3 Ribulose 5-P + 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2
Bilan du segment non oxydatif :
- Isomérisation & épimérisation (étapes 4 et 5)
3 Ribulose 5-P
2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P
- Série de clivage et de formation de C-C (étapes 6 à 8)
2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P
2 F6P + 1 G3P
Bilan global :
3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O
6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2 + 2 F6P + 1 G3P
La régulation de la voie des pentoses phosphate
Glycolyse
Néoglucogénèse
?
Glucose 6-phosphate
?
Synthèse du glycogène
Dépend des besoins pour les
biosynthèses ou des besoins
énergétiques
Voie des pentoses phosphate
La régulation entre ces voies dépend des enzymes qui ont pour substrat le G6P :
- Glycolyse : la phosphofructokinase (PFK)
- Voie des pentoses phosphate : la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH)
- Néoglucogénèse : Glucose 6-phosphatase
La cellule a autant besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 1)
(3) Ribulose 5-phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase
3 H2 0
(2)
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
(3)
3 CO2
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
(4)
(6)
Transcétolase
Sédoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Transaldolase
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
3 NADP+
3 NADPH, H+
(8)
(3) Ribulose 5-phosphate
2 NADP+
Glycéraldéhyde
3-phosphate
Transcétolase
Fructose 6phosphate
2 NADPH, H+
Glucose 6-phosphate
Ribulose 5-P
CO2
Ribose 5-phosphate
La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)
Vers la glycolyse
(3) Glucose 6-phosphate
3 NADP+
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
(4)
(1) Ribose 5-phosphate
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
3 H20
Gluconolactonase
(2)
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
(3)
3 CO2
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
3 NADPH, H+
(6)
Transcétolase
Sédoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Erythrose 4-phosphate
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) Ribulose 5-phosphate
Transaldolase
(8)
Glycéraldéhyde
3-phosphate
Transcétolase
Fructose 6phosphate
Fructose 6-phosphate
La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)
Glycolyse
3 Glucose 6-P
Segment non oxydatif de la voie des
pentoses phosphate
1 Fructose 6-P
2 Fructose 6-P
Sédoheptulose 7-P + G3P
Transcétolase
Transaldolase
Fructose 1,6-bisphosphate
Xylulose 5-P + Ribose 5-P
Transcétolase
Erytrose 4-P
Dihydroxyacétone P
+
G3P
Xylulose 5-P
2 Ribulose 5-P
2 Ribose 5-P
ATP
5 Glucose 6-phosphate
ADP + H+
6 Ribose 5-phosphate
La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)
(3) Ribulose 5-phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
3 H2 0
(2)
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
(3)
3 CO2
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase
(4)
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
3 NADP+
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
(6)
Transcétolase
Sédoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Transaldolase
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) Ribulose 5-phosphate
(8)
Glycéraldéhyde
3-phosphate
Transcétolase
Fructose 6phosphate
Gluconéogenèse
La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)
2 NADP+
2 NADPH
Glucose 6-P
Ribulose 5-P
CO2
Fructose 6 phosphate
Dihydroxyacétone
Phosphate
Ribose 5-P
Glycéraldéhyde 3-P
Voie des pentoses phosphate
Néoglucogénèse
6 G6P + 12 NADP+ + 6 H2O
6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 6 Ribulose 5-P
5 Glucose 6-P + Pi
La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5phosphate (cas 4)
(3) Ribulose 5-phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
Glucose 6-phosphate
déshydrogénase
3 H2 0
(2)
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconate
déshydrogénase
(3)
3 CO2
Ribulose 5-phosphate 3isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase
(4)
(2) Xylulose 5-phosphate
(1)
Segment non oxydatif
Segment oxydatif
3 NADP+
Ribulose 5-phosphate 3- (5)
épimérase
(6)
Transcétolase
Sédoheptulose 7phosphate
Glycéraldéhyde 3phosphate
(7)
Transaldolase
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) Ribulose 5-phosphate
(8)
Glycéraldéhyde
3-phosphate
Transcétolase
Fructose 6phosphate
Glycolyse
La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5phosphate (cas 4)
Voie des pentoses phosphate
2 NADP+
2 NADPH
Glucose 6-P
Ribulose 5-P
CO2
Fructose 6 phosphate
Ribose 5-P
Fructose 1,6
bisphosphate
Dihydroxyacétone
Phosphate
Glycéraldéhyde 3-P
2ATP
Gycolyse
3 G6P + 5 NAD+ + 6 NADP+ + 8 ADP + 5 Pi
Pyruvate
5 pyruvates + 3 CO2 + 5 NADH + 6 NADPH + 8 ATP + 2 H2O + 8 H+