CAHIER D`EXERCICES de BIOCHIMIE 5. Métabolisme
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PCEM1 5. Métabolisme Glucido-Lipidique CAHIER D'EXERCICES de BIOCHIMIE 2009-2010 EDITE PAR LE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE http://www.chusa.upmc.fr/disc/bio_cell Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 2 CAHIER D’EXERCICES POUR PCEM1 BIOCHIMIE V. METABOLISME GLUCIDO-LIPIDIQUE SOMMAIRE Page 1. Métabolisme du glycogène …………………………. 3 2. Néoglucogenèse, Voie des Pentoses ...….……. 4 3. Métabolisme des lipides ...……………….…........... 6 4. Régulations du métabolisme des glucides et des lipides en physiopathologie ...…..…...... 9 5. QCM ......……....…...….…………………….......….......… 15 6. Annales …....…...…..………………….....…...…......... 19 Schéma de couverture : Régulation par cascade de phosphorylation de la glycogénolyse (d’après « The cell : a molecular approach, G.M.Cooper ») Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 3 1. METABOLISME DU GLYCOGENE 1.1 Le glucose présent dans la lumière intestinale après un repas va être en grande partie stocké dans les cellules hépatiques et musculaires (sous forme de glycogène). a. Indiquer les protéines membranaires que vous connaissez qui sont directement mises en jeu dans le transport du glucose en précisant pour chacune d’elle sa localisation tissulaire et éventuellement cellulaire et les caractéristiques du transport. b. L’élévation de la glycémie résultant de cette absorption digestive de glucose va favoriser indirectement son stockage sous forme de glycogène : • indiquez par quels mécanismes 1.2 a. Ecrire la réaction qui conduit à la formation de glucose phosphorylé sans intervention d’ATP. b. Un échantillon de glycogène d’un patient atteint d’une maladie hépatique est incubé avec de l’acide phosphorique, de la glycogène phosphorylase, de la transférase, et de l’α1-6 glucosidase. Le rapport moles de glucose-1-phosphate sur moles de glucose formés dans ce mélange est de 100. Quel est le déficit enzymatique chez ce patient ? 1.3 Vous vous intéressez à un patient présentant une déficience congénitale en glycogène phosphorylase musculaire; expliquez ce que vous trouverez lorsque vous effectuerez les analyses suivantes; en comparaison avec un sujet normal. a. concentration de glucose sanguin à jeun ; b. structure et quantité du glycogène hépatique ; c. structure et quantité du glycogène musculaire ; d. concentration de lactate sanguin après un exercice musculaire intense ; e. concentration de glucose sanguin après l’administration de glucagon. 1.4 a. Décrire les étapes enzymatiques de la dégradation d’une unité glucose engagée dans une liaison α 1-4 du glycogène en acide lactique ; b. Quel est le bilan énergétique de cette dégradation ? c. Mêmes questions pour une unité glucose liée en α 1-6. 1.5 Un patient présente une fatigue musculaire lors d’exercices intenses. L’activité de la glycogènephosphorylase en réponse aux ions calcium est mesurée dans un extrait cellulaire de muscle et les résultats figurent ci-contre : Expliquez brièvement au vu de ces résultats les signes cliniques observés chez ce patient. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 4 2. NEOGLUCOGENESE 2.1 a. Dans la néoglucogenèse, lorsqu’on passe du pyruvate au glucose, quatre enzymes sont requis pour contourner les étapes irréversibles de la glycolyse : vous les citerez et écrirez les réactions catalysées. b. Quels sont les substrats de la néoglucogenèse ? 2.2 Régulation de la Glycolyse et de la Néoglucogenèse. La concentration de fructose-6P est régulée principalement par l’action de la phosphofructokinase-1 (PFK-1) et de la fructose 1,6 bisphosphatase (FBPase), par les réactions suivantes : Fructose-6P + ATP Fructose-1,6 bisphosphate + ADP Fructose-1,6 bisphosphate + H2O Fructose-6P + Pi L’effet du Fructose 2,6 bisphosphate est testée sur l’activité de ces deux enzymes : a. Interpréter les résultats obtenus. Que pouvez-vous en conclure ? b. Quelles sont les autres constituants moléculaires pouvant intervenir dans la régulation de l’activité de ces 2 enzymes ? c. Quel enzyme régule la synthèse du Fructose 2,6 bisphosphate? Quelle est sa régulation dans le foie ? d.Indiquer la signification métabolique de chacun des ligands allostériques de la PhosphoFructoKinase 1. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 2.3 Métabolisme glucido-lipidique / 5 La voie des pentoses phosphates CHO H2 O COO - COO CH2O P CH2O P 6P-gluconate déshydrogénase CH2OH C=O C=O CH2O P CH2O P 6-phosphogluconate 1 2 3 CH2OH C=O … + CHO CHO CH2O P 6 CH2O P CH2O P 5 4 a. b. c. d. Compléter les case vides avec les noms des métabolites. Donner le nom de l’enzyme qui catalyse la 1ère réaction. Dans quelle voie métabolique peuvent entrer les composés 5 et 6 ? Deux autres composés formés dans la voie des pentoses phosphates sont impliqués dans d’autres voies métaboliques. Quels sont ces composés et dans quelles voies interviennent-ils ? e. Quel est l’enzyme-clé de la voie des pentoses phosphates et comment est-il régulé ? a. Pourquoi existe-t-il une augmentation rapide de la concentration de lactate dans le sang ? Quelle est son origine ? b. Quelle est la cause de la chute de la concentration de lactate après la fin de la course ? Que devient-il ? c. Pourquoi la concentration de lactate sanguin n’estelle pas nulle en dehors des périodes d’exercice musculaire intense ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Lactate (mM) 2.4 Variation du lactate sanguin lors d’un exercice intense. Les concentrations de lactate dans le plasma 4 sanguin avant, pendant, et après un sprint de 400 m sont représentées sur le graphe ci-contre : 3 2 1 Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 6 3. METABOLISME DES LIPIDES 3.1 Destinée des triglycérides alimentaires. Compléter le schéma ci-dessous au niveau du texte et des réactions des voies métaboliques empruntées. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 3.2 Métabolisme glucido-lipidique / 7 Synthèse et destinée des triglycérides dans le foie et dans le tissu adipeux a. La synthèse des triglycérides nécessite l’activation des acides gras R-COOH : écrire cette réaction d’activation, en indiquant tous les substrats et produits impliqués ainsi que le nom de l’enzyme qui catalyse la réaction. b. Les acides gras ainsi activés réagissent avec le glycérol phosphate. - Dans le foie, deux substrats peuvent conduire au glycérol phosphate : quels sont ces substrats, d’où proviennent-ils et comment donnent-ils du glycérol phosphate ? - Dans le tissu adipeux la formation de glycérol phosphate est-elle identique à celle qui a lieu dans le foie ? Commenter. c. Quelle voie métabolique est représentée par les réactions schématisées ci dessous : compléter les cases vides et écrire les formules du glycérol phosphate et de l’acide lysophosphatidique (repérées par un trait pointillé) Acyl transférase R-CO~CoA Glycérol phosphate Acyl transférase H2O Acyl transférase R-CO~CoA R-COO- CH2 R-COO- CH2 R-COO- CH2 R-COO- CH CH2O P R-COO- CH CH2OH R-COO- CH R-COO- CH2 Ac. lysophosphatidique d. Préciser la destinée des triglycérides 3.3 Phosphatase R-CO~CoA Triglycéride - dans le foie ; - dans le tissu adipeux. Quelle est l’origine principale des acides gras utilisés comme source d’énergie par les muscles ? • Quel(s) enzyme(s) est impliqué ? • Ce(s) enzyme(s) sont-ils régulés ? 3.4 Quel est le rôle de la carnitine dans le métabolisme des acides gras ? 3.5 La β oxydation des acides gras : a. Indiquez sa localisation dans la cellule. b. Compléter le schéma page suivante : c. Quelles sont les autres sources d’acétyl-CoA pour une cellule en fonction des conditions nutritionnelles ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 8 3.6 La dégradation complète du radical palmityl du palmitoyl-CoA est effectuée avec des mitochondries de cœur dans un milieu tamponné approprié. a. Combien de tours sont-ils nécessaires pour l’oxydation complète ? b. Quel sera le rendement théorique maximum en liaisons « riches en énergie » en l’absence et en présence de dinitrophénol (chiffre rapporté à 1 mole de palmitoyl-CoA) ? c. Que se passe t-il en absence d’oxygène ? Justifier brièvement votre réponse. 3.7 Synthèse des acides gras a. Quel est le substrat de la lipogenèse? b. D’où provient-il? c. Remplir les cases du schéma de la page suivante : Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 • Métabolisme glucido-lipidique / 9 Donner le nom des enzymes 1 et 2 et citer leur(s) coenzyme(s) d. Quelle la régulation de l’enzyme 2 ? e. Citer les types de réactions permettant l’allongement de la chaîne hydrocarbonée de 2 carbones d’un acide gras par l’acide gras synthase. Quel est le coenzyme nécessaire et d’où provient-il ? f. Ecrire l’équation nette pour la production du palmitate dans le foie à partir d’acétyl-CoA cytosolique. g. Quel est le devenir de ces acides gras dans le foie? h. Si la sérine de l’acétyl-CoA carboxylase qui est la cible de la phosphorylation par la protéine kinase A (PKA), est mutée en alanine, quelles sont les conséquences attendues sur le métabolisme des acides gras ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 4. REGULATION DU METABOLISME PHYSIOPATHOLOGIE 4.1 Métabolisme glucido-lipidique / 10 DES GLUCIDES ET DES LIPIDES EN Néoglucogenèse à partir du pyruvate. a. Compléter le schéma ci-dessous au niveau des substrats et des enzymes manquants. b. Cette voie est fortement régulée par l’état nutritionnel, notamment pour l’expression de l’enzyme catalysant la formation de phosphoénol-pyruvate. Quelles sont les hormones concernées et les conséquences sur le métabolisme glucidique ? 4.2 Quelles sont les voies métaboliques mises en jeu au moment de la néoglucogenèse ? • Dans quels tissus sont-elles localisées ? • Quels sont les substrats et les produits de ces voies ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 11 4.3 Quelle est l’origine des acides gras utilisés comme substrats énergétiques par la cellule musculaire ? • Quel type de muscle est concerné ? • Dans quelles conditions physiologiques la cellule musculaire utilise-t-elle des acides gras ? • Ce muscle a-t-il d’autres sources énergétiques : lesquelles ? 4.4 Les individus ayant des problèmes de surcharge pondérale, doivent faire attention non seulement à leur alimentation lipidique (TG) mais aussi à leur alimentation glucidique. Bien que le glucose soit stocké sous forme de glycogène, seules 5 % des réserves énergétiques le sont sous cette forme. Que se passe-t-il quand l’alimentation contient un excédent glucidique ? 4.5 Que se passe-t-il en l’absence de carnityl palmitoyl transférase (CPT 1) ? Justifier votre réponse. • Existe-t-il dans la cellule un inhibiteur physiologique de la CPT 1 ? Si oui, citer le et dire dans quelle circonstance physiologique ses effets seront sensibles. 4.6 β-hydroxybutyrate a. Dans quel(s) organe(s), compartiment cellulaire et circonstance a lieu sa synthèse ? b. Compléter les case vides du schéma c. Dans quels tissus et dans quel compartiment de la cellule a lieu cette série de réactions ? d. Quelle est l’origine métabolique du co-substrat de la réaction 2 ? β Hydroxybutyrate Enz.1 : déshydrogénase 1 Enz.2 : CoA transférase 2 Enz.3 : 3 Coenzyme A 2 Acétyl-CoA Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 12 4.7 Interconnexion des voies métaboliques : Soient les voies métaboliques suivantes présentes dans la cellule hépatique : Indiquer dans chaque case blanche le nom ou la structure de la molécule correspondante. Les noms abrégés sont admis pour les coenzymes et les nucléotides, G = Glucose, Gal = Galactose, F= Fructose. Membrane plasmique Cellule hépatique Glycogène n Glycogène n+1 UDP-Gal Gal UTP Gal G-1P ATP G GLUT2 G ATP F-6P Glycérol Glycérol ATP F Dihydroxy acétone phosphate F ATP ATP 4.8. On s’intéresse au métabolisme énergétique du muscle cardiaque en situation postabsorptive, chez un sujet au repos a. Chez un sujet en bonne santé - Indiquer le substrat métabolique qui représente la source majeure d’énergie - Indiquer son tissu d’origine et le nom de la voie métabolique ayant permis de le produire dans cette situation - Quel autre type de substrats peut être utilisé en situation post-absorptive tardive ? - Indiquer le tissu d’origine et le nom de la voie métabolique ayant permis cette production dans cette situation b. En pathologie, l’hypertrophie cardiaque (gros cœur) s’accompagne d’un état d’hypoxie (carence relative en oxygène) du muscle cardiaque - Dans ces conditions, quelle autre voie métabolique va être utilisée dans la cellule cardiaque pour produire de l’énergie ? - Quels sont les produits qui vont être libérés par la cellule cardiaque ? - Quel est leur devenir métabolique dans cette situation post-absorptive ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 4.9 Métabolisme glucido-lipidique / 13 Pour explorer le métabolisme glucidique chez l’homme, on pratique une épreuve dite « hyperglycémie provoquée par voie orale » qui consiste à donner à boire une solution de glucose (75g) chez un sujet en situation post-absorptive (12 heures après un repas) et à mesurer dans le sang la concentration de différents composants avant (temps 0) et après (temps 30 minutes, 1 heure et 2 heures) prise de glucose La courbe 1 ci-dessous représente la concentration du La courbe 2 représente la variation du taux glucose dans le sang (glycémie) chez un sujet sain d’insuline circulante chez ce même sujet (1g/l = 5,5 mmol/l) La courbe 3 représente la variation du taux d’acides gras libres circulants chez ce même sujet Au temps 0 a. de quel tissu vient le glucose ? b. donner le nom des voies métaboliques impliquées dans ce tissu c. de quel tissu vient l’insuline ? d. de quel tissu viennent les acides gras libres ? e. donnez le nom de la voie métabolique impliquée Entre 0 et 30 minutes a. quelle est l’origine de l’augmentation de la glycémie ? b. comment expliquez-vous l’augmentation de la concentration d’insuline ? c. comment expliquez-vous la diminution de la concentration d’acides gras libres ? Entre 30 minutes et 2 heures - comment expliquez-vous la diminution de la glycémie ? On effectue également un dosage des chylomicrons : - au temps 0, quelle valeur attendez-vous ? Taux élevé Taux moyen Absence - au cours du test, quelle variation pensez-vous observer : Augmentation Diminution Pas de modification On dose également les corps cétoniques circulants - au temps 0, quelle valeur attendez-vous ? Taux élevé du même ordre que la glycémie Présence à taux faible Absence Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie - au cours du test, quelle variation pensez-vous observer ? Augmentation Diminution Pas de modification Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 4.10 Interrelations des voies métaboliques dans le foie Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 14 Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 15 5. QCM 1. GLYCOGÈNE- TRANSPORT DES OSES 1. Le glycogène hépatique est synthétisé après un repas et dégradé lors du jeûne. Comment peut-on augmenter la dégradation du glycogène dans le foie ? a. en inhibant les récepteurs adrénergiques b. par une injection de glucagon c. par une injection d’insuline d. en activant la protéine phosphatase 1 e. en inhibant la dégradation de l’AMP cyclique 2. Synthèse et dégradation du glycogène a. L’enzyme glycogène synthase a comme substrat le glucose 1-phosphate b. L’addition d’une molécule de glucose à la molécule de glycogène nécessite l’utilisation de deux liaisons riches en énergie de nucléosides triphosphates c. La glycogène phosphorylase est capable d’hydrolyser la totalité de la molécule de glycogène d. La glycogènephosphorylase utilise comme coenzyme la biotine e. Le galactose alimentaire incorporé, après isomérisation, en priorité, dans le glycogène hépatique 3. Régulation du métabolisme du glycogène dans le muscle a. la glycogènesynthase est activée par déphosphorylation b. la glycogène synthase phosphorylée est activée allostériquement par l’AMP c.l’adrénaline et le glucagon ont les mêmes effets sur la glycogénolyse d. La glycogène phosphorylase peut être activée allostériquement par l’ATP e. Le déficit génétique en glycogène phosphorylase musculaire donne des hypoglycémies à distance des repas 4. Transport des oses a. Le galactose et le fructose peuvent utiliser le transporteur GLUT2 pour entrer dans la cellule hépatique b. Le galactose et le glucose entrent dans la cellule épithéliale intestinale au pôle apical par un transporteur de la famille GLUT c. GLUT2 et la glucokinase permettent de détecter une hyperglycémie au niveau de la cellule β-pancréatique d. Le transporteur GLUT4 permet de faire entrer du glycérol dans l’adipocyte e. Le glucose qui entre dans la cellule musculaire est rapidement phosphorylé et ne peut pas ressortir 5. Métabolisme du glycogène a. La protéine-phosphatase 1 activée inhibe la glycogène-synthase et active la glycogènephosphorylase b. La glycogène-phosphorylase est le substrat de la phosphorylase-kinase Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie c. La glycogénine est une des sous-unités de la phosphorylase-kinase d. Le métabolisme du glycogène dans le muscle est inversement régulé par l’insuline et l’adrénaline e. La coupure des chaînes α 1-4 du glycogène par la glycogène-phosphorylase libère du glucose-1phosphate et nécessite une liaison riche en énergie d’ATP 6. Métabolisme glucidique a. Chez l’homme, la principale forme de stockage du glucose dans les tissus est le glycogène b. Le glucose sanguin est du glucose libre c. Le glycogène musculaire permet de produire du glucose libéré dans la circulation d. La synthèse et la dégradation du glycogène ont lieu dans le cytosol e. Le foie peut stocker de l’ordre de 500 g de glycogène chez un adulte après un repas 7. Métabolisme glucidique a. Le transporteur GLUT2 n’est présent que sur les hépatocytes b. Le transporteur GLUT4 est présent dans la membrane plasmique de l’adipocyte en absence d’insuline c. La conversion du Glucose 6-phosphate en Glucose 1-phosphate demande de fournir une liaison riche en énergie d’ATP d. La glycogène synthase effectue les branchement en α1-6 e. L’enzyme débranchant libère du glucose libre 8. Métabolisme glucidique a. La glycogène synthase ajoute du glucose en position α1-4 dans la molécule de glycogène. b. La glycogène synthase est active sous forme déphosphorylée . c. La glycogène phosphorylase musculaire a comme régulateur allostérique l’AMP. d. Dans le foie, la glycogène phosphorylase phosphorylée libère du glucose. e. Dans le muscle, la glycogène phosphorylase déphosphorylée est activée par l’ATP. 9. Métabolisme glucidique a. Toutes les cellules de l’organisme ont des transporteurs de glucose b. Le transporteur GLUT4 est spécifique du galactose c. Le cotransporteur Na+/glucose permet l’entrée du galactose dans les entérocytes d. La phosphorylation du glucose en glucose 6phosphate est catalysée par la glucokinase dans le muscle e. L’hexokinase catalyse la phosphorylation du glucose en glucose 1-phosphate 10. Métabolisme glucidique a. L’adrénaline active la synthèse de glycogène dans le muscle b. La glycogène phosphorylase est phosphorylée par la phosphorylase kinase c. La glycogène phosphorylase sous forme phosphorylée est active dans le muscle Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 d. L’insuline active une phosphatase qui déphosphoryle la glycogène synthétase e. L’hépatocyte possède des récepteurs pour le glucagon 2. NEOGLUCOGENESE – VOIE DES PENTOSES 1. La voie des pentoses phosphates a. produit du CO2. b. intervient dans la biosynthèse des nucléotides c. produit de l’ATP. d. implique une glucose 6-phosphate déshydrogénase dont le coenzyme est le NAD+. e.génère un coenzyme indispensable à la lipogenèse. 2. Parmi les propositions concernant la voie de la glycolyse laquelle ou lesquelles sont vraies? a. L’hexokinase a une affinité pour le glucose plus forte que celle de la glucokinase hépatique. b. Le fructose 2,6-bisP (F-2,6-BP) est un inhibiteur allostérique de la phospho-fructokinase 1. c. La pyruvate-kinase hépatique est une enzyme allostérique inhibée par l’ATP. d. Les activités phospho-fructokinase 2 et fructose2,6-bis-phosphatase de l’enzyme bifonctionnelle sont soumises à une régulation hormonale agissant par l’intermédiaire d’une protéine-kinase A dont l’activité propre dépend de la concentration d’AMPcyclique. e. Lorsque la glycémie est basse, la sécrétion de glucagon déclenche une cascade réactionnelle contrôlée par l’AMPcyclique conduisant à un freinage de la voie de la glycolyse. 3. Parmi les propositions concernant la voie de la néoglucogenèse (ou gluconéogenèse) a. elle correspond à la formation de glucose à partir de précurseurs de nature non glucidique. b. un des précurseurs de cette voie est le lactate. c. la glycéraldehyde-3-phospho-deshydrogénase est une enzyme utilisée lors de la glycolyse et la néoglucogenèse. d. l’oxaloacétate intra-mitochondrial, produit de la réaction catalysée par la pyruvate-carboxylase, est réduit en malate par une malate-deshydrogénase dont le coenzyme est le FAD réduit (FADH2). e. le malate transporté à travers la membrane mitochondriale par la navette du malate est réoxydé en oxaloacétate dans le cytosol grâce à une malatedéshydrogénase dont le coenzyme est le NAD+. 4. Régulation de la néoglucogenèse et de la glycolyse a. La néoglucogenèse est activée lorsque la cellule hépatique est pauvre en acétyl CoA et riche en ATP b. Le fructose 2,6-bisphosphate est un inhibiteur de la néoglucogenèse c. La régulation de l’enzyme phospho-fructokinase 2/ fructose 2,6 bisphosphatase est covalente d. L’étape de la glycolyse phospho-énolpyruvate (PEP) pyruvate est irréversible e. La présence de citrate dans le cytosol indique que la cellule est riche en ATP Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 16 5. Régulation de la glycolyse et de la néoglucogenèse a. L’ATP et le fructose-2,6-bisphosphate sont des activateurs allostériques de la phosphofructokinase de type I. b. La phosphoénolpyruvate-carboxy-kinase est induite en réponse au glucagon c. L’ATP est un régulateur allostérique de la fructose1,6-bisphosphatase et de la pyruvate-kinase d. La phosphofructokinase de type 1 est activée par l’insuline de façon covalente et allostérique e. Un régime riche en glucides permet une induction de la pyruvate-kinase par l’insuline 6. Métabolisme glucidique a. La glycogène synthase et la glycogène phosphorylase sont activées par phosphorylation b. Le calcium en se liant sur la calmoduline participe à l’activation de la phosphorylase kinase c. La néoglucogenèse aboutit à la production de glucose libre d. La transformation du pyruvate en oxalo-acétate nécessite une enzyme ayant comme coenzyme la biotine et consomme une liaison riche en énergie e. L’enzyme Fructose 1,6 bisphosphatase est activée allostériquement par le Fructose 2,6 bisphosphate 7. Métabolisme glucidique a. Le glycérol qui est métabolisé dans le foie est transformé en glycérol-phosphate b. L’alanine et le lactate sont les principaux substrats de la néoglucogenèse c. L’étape catalysée par la glycéraldéhyde 3phosphate déshydrogénase est commune à la glycolyse et à la néoglucogenèse d. La voie des pentoses-phosphate utilise comme premier substrat le fructose 6-phosphate e. La voie des pentoses-phosphate produit du NADPH, H+ 8. Métabolisme glucidique a. Les étapes impliquées dans la transformation du glycéraldéhyde3-phosphate en phosphoénolpyruvate sont toutes réversibles. b. La néoglucogenèse peut avoir lieu dans le foie et dans le rein. c. L’étape catalysée par la glucose 6-phosphatase est la dernière étape de la glycogénolyse et de la glycolyse. d. Le Fructose 2,6-bisphosphate est un inhibiteur allostérique de la Phosphofructokinase de type 1. e. La biotine est un coenzyme de décarboxylation. 9. Métabolisme glucidique a. La glucose 6-phosphatase catalyse l’étape finale de la glycogénolyse et de la néoglucogenèse dans le foie b. La glucose 6-phosphatase est présente dans tous les tissus c. L’étape permettant la synthèse du fructose 6phosphate à partir du fructose 2,6-bisphosphate est une étape de la néoglucogenèse d. L’étape de l’oxydation du lactate en pyruvate a lieu dans le cytosol e. Dans la néoglucogenèse l’acétyl-CoA est carboxylé en pyruvate Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 10. Métabolisme glucidique a. La transformation d’une seule molécule de lactate en une molécule de glucose consomme 6 liaisons riche en énergie b. Les principaux substrats de la néoglucogenèse hépatique sont le lactate et l’alanine c. La voie des pentoses-phosphates permet de fournir le ribose 5-phosphate nécessaire à la synthèse des acides nucléiques d. Le fructose métabolisé dans le foie intègre préférentiellement la glycolyse e. L’enzyme clé du métabolisme du galactose dans le foie produit de l’UDP-galactose et du glucose-1phosphate 3. LIPIDES 1. Bien que le cerveau produise la majorité de l’énergie dont il a besoin grâce au métabolisme du glucose en aérobiose il peut couvrir un tiers de ses besoins énergétiques en cas de jeûne prolongé grâce à a. la glycolyse anaérobie b. l’oxydation de son glycogène de réserve c. l’oxydation des acides gras d. l’oxydation des acides aminés e. l’oxydation des corps cétoniques 2. Dégradation des lipides a. La β−οxydation a lieu dans toutes les cellules de l’organisme b. Le glycérol libéré par la lipolyse adipocytaire participe en priorité à la néoglucogénèse hépatique c. L’activation d’un acide gras en acyl CoA nécessite deux liaisons riches en énergie de nucléoside triphosphate d. L’acyl-CoA à longue chaîne peut traverser la membrane externe de la mitochondrie e. La translocase échange une carnitine contre un acyl-CoA 3. Les corps cétoniques: a. La β cétothiolase intervient à la fois lors de la β oxydation et lors de l’utilisation des corps cétoniques. b. Les corps cétoniques servent à produire l’énergie nécessaire à la néoglucogénèse dans le foie c. Le β-hydroxybutyrate produit par le foie ne peut être utilisé par le muscle à la différence de l’acétoacétate d. L’utilisation de l’acétoacétate dans le muscle a lieu dans la mitochondrie e. La formation d’acétone à partir de l’acide acétoacétique est un mécanisme spontané. 4. Métabolisme lipidique a. Les acides gras libérés par la lipolyse sont transportés par l’albumine sous forme d’acyl-CoA b. Les muscles pauvres en mitochondries utilisent préférentiellement les corps cétoniques c. La lipogenèse permet de fabriquer des acides gras à partir du glucose alimentaire en excès d. Les chylomicrons sont des lipoprotéines riches en triglycérides synthétisées par les cellules épithéliales intestinales e. Les triglycérides alimentaires sont intégrés sans transformation dans les chylomicrons Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 17 5. Métabolisme lipidique a. Les lipases catalysent l’estérification des triglycérides b. L’acétyl-CoA est produit par l’oxydation des glucides et des lipides c. L’acétyl-CoA peut servir à la synthèse du glucose après carboxylation d. Les acides gras provenant des triglycérides alimentaires se retrouvent dans les triglycérides portés par les chylomicrons e. La béta-oxydation est une voie spécifique du muscle 6. Métabolisme lipidique a. Les acides gras sont activés en acyl-CoA dans le cytosol b. Cette activation consomme 2 liaisons riches en énergie c. Les enzymes de la béta-oxydation ne sont pas régulées d. La béta-oxydation est une suite de 4 réactions enzymatiques dont 2 sont des oxydo-réductions ayant comme coenzyme le FAD/FADH2 e. Le rendement énergétique en liaisons riches en énergie de l’oxydation d’un acide gras est identique en aérobiose et anaérobiose 7. Métabolisme lipidique a. La lipogenèse est la synthèse de triglycérides à partir d’acides gras b. La lipogenèse a lieu exclusivement dans le foie et les muscles c. Dans le cytosol, c’est le citrate qui est précurseur de l’acétyl-CoA nécessaire à la synthèse des acides gras d. L’oxalo-acétate libéré par hydrolyse du citrate dans le cytosol est oxydé en malate e. La décarboxylation oxydative du malate produit du NADPH,H+ 8. Métabolisme lipidique a. L’acide gras synthase a comme coenzyme lié un groupement ACP b. L’acide gras synthase a comme unique substrat le malonyl-CoA c. L’acide gras synthase synthétise du palmitate d. Les réactions d’oxydoréduction catalysées par l’acide gras synthase utilisent toutes du NADPH,H+ e. La synthèse de triglycérides à partir de glycérolphosphate et d’acyl-CoA a comme intermédiaire l’acide phosphatidique 9. Métabolisme lipidique a. L’activation des acides gras a lieu dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie. b. L’activation des acides gras utilise la fonction thiol d’un coenzyme A. c. La liaison thioester de l’acyl-CoA est une liaison riche en énergie. d. La béta-oxydation est une voie métabolique localisée dans la mitochondrie. e. La béta-oxydation nécessite la présence de Coenzyme A libre. Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 10. Métabolisme lipidique a. La lipase hormono-sensible du tissu adipeux est activée par l’insuline. b. Les acides gras libres libérés par le tissu adipeux circulent liés à l’hémoglobine . c. L’acétoacétate est un corps cétonique. d. L’acétoacétate est utilisé par le foie . e. Chez l’homme, il n’est pas possible de transformer de l’acétyl-CoA en pyruvate. 11. Métabolisme lipidique a. La carnitine permet la sortie des précurseurs de la lipogenèse dans le cytosol. b. La lipogenèse utilise le malonyl-CoA comme donneur d’unités à 2 carbones. c. Dans la lipogenèse les étapes d’oxydo-réduction conduisent à réduire du NADP. d. Le glycérol-phosphate de l’adipocyte est synthétisé à partir du glycérol. e. L’acide lysophosphatidique est un intermédiaire de la synthèse des triglycérides dans le foie. 12. Métabolisme lipidique a. La lipolyse du tissu adipeux est activée en situation post-absorptive b. La lipase hormono-sensible est active sous forme phosphorylée c. Le glycérol libéré par la lipolyse est métabolisé dans le foie d. Les acides gras libérés par la lipolyse sont une source d’énergie pour le cerveau e. Lors de la béta-oxydation des acides gras, du FADH2 et du NADH, H+ sont oxydés 13. Métabolisme lipidique a. La lipogenèse permet de fabriquer des acides gras à partir du malonyl-CoA b. La lipogenèse est stimulée par le glucagon dans le foie c. L’étape de l’acétyl CoA-carboxylase est une étape clef de la lipogenèse d. Le malonyl-CoA est un activateur de l’entrée des acides gras dans la mitochondrie e. L’acide gras synthase fabrique du palmitate 14. Métabolisme lipidique a. Le foie exporte des triglycérides sous forme de VLDL b. Les lipides alimentaires servent à la synthèse des chylomicrons par l’intestin c. Le principal tissu de stockage des triglycérides est le tissu adipeux d. Le glucose qui entre dans la cellule musculaire en situation post-prandiale sert en priorité à la synthèse du glycérol-phosphate e. La lipoprotéine lipase hydrolyse les lipides alimentaires dans la lumière intestinale 4. RÉGULATIONS 1. Parmi ces propositions, quelles sont celles qui sont exactes a. Le glucagon active la synthèse du fructose 2,6 bisphosphate. b. L’insuline diminue l’expression du gène codant pour la PEPCK (phosphoénolpyruvate carboxykinase) dans le foie. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 18 c. L’acétyl CoA est un activateur de la pyruvate carboxylase. d. La gluconéogenèse a lieu uniquement dans le foie. e. Le lactate n’est pas un substrat de la gluconéogenèse. 2. Parmi les voies métaboliques indiquées, lesquelles se déroulent exclusivement dans le cytosol ? a. La glycolyse b. La β-oxydation des acides gras c. La gluconéogenèse à partir du pyruvate d. Le cycle de Krebs e. La voie des pentoses phosphate 3. Les catécholamines ont tous les effets suivants au cours de l’activité physique sauf un lequel ? a. la stimulation de la glycogénolyse dans le foie b. la stimulation de la glycogénolyse dans le muscle c. l’inhibition de la glycolyse dans le muscle d. l’inhibition de la glycolyse dans le foie e. la stimulation de la lipolyse dans le tissu adipeux 4. Parmi les propositions suivantes relatives à l’insuline lesquelles sont exactes a. c’est une hormone hypoglycémiante b. elle est sécrétée par les cellules béta des îlots de Langerhans c. elle stimule la synthèse d’acides gras d. elle stimule la synthèse de PEPCK e. elle stimule la dégradation du glycogène 5. En situation post-absorptive, a. le foie utilise en priorité des acides gras et les transforme en glucose pour alimenter la production hépatique de glucose b. l’adrénaline et le glucagon favorisent la lipolyse du tissu adipeux c. les adipocytes et le foie synthétisent du glycérol 3phosphate à partir du glycérol d. la régulation de l’oxydation des acides gras se fait au niveau de la carnitine palmitoyl transférase1 (CPT1) activée par le malonyl CoA e. le muscle utilise en priorité des acides gras pour ses besoins énergétiques 6. Intégration du métabolisme énergétique a. Le lactate et l’alanine utilisés pour la néoglucogenèse proviennent en priorité du muscle, des globules rouges et du cerveau b. Le cortex rénal est capable de produire du glucose par la voie de la néoglucogenèse c. La consommation de glucose par le cerveau ne varie pas en fonction de l’état post-prandial ou postabsorptif d. Dans la cellule musculaire, un acyl-CoA présent au niveau du cytosol peut être destiné soit à la βoxydation dans la mitochondrie soit à l’estérification sous forme de triglycérides pour être exporté e. Lorsque l’on reste 12 heures sans s’alimenter, la glycémie baisse rapidement et atteint le seuil pathologique de l’hypoglycémie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 7. Régulation du métabolisme a. Le muscle utilise préférentiellement des acides gras lors d’un exercice court et intense b. Le foie utilise préférentiellement des acides gras en situation post-absorptive c. L’enzyme phosphoénolpyruvate carboxy-kinase est fortement réprimée par l’insuline d. La pyruvate kinase est phosphorylée en réponse au glucagon dans le foie e. La glucose-6-phosphatase est réprimée dans l’état post-absorptif Métabolisme glucido-lipidique / 19 8. Régulation du métabolisme a. L’insuline a notamment comme tissus cibles le foie, les muscles et le tissu adipeux b. La lipoprotéine lipase adipocytaire hydrolyse les triglycérides des lipoprotéines circulantes en situation post-prandiale c. L’adrénaline favorise la lipolyse des triglycérides adipocytaires d. Le glucagon favorise la béta-oxydation dans le muscle e. Les lipoprotéines VLDL transportent en priorité les triglycérides synthétisés par le foie 9. Régulation du métabolisme Parmi les propriétés suivantes attribuées aux réactions de la néoglucogenèse, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). a. Les acides gras libérés par l’hydrolyse des triglycérides du tissu adipeux peuvent être les substrats de la néoglucogenèse. b. Au cours de la néoglucogenèse le NADH nécessaire à la réaction catalysée par la phosphoglycéraldéhyde déshydrogénase est fourni par la réversibilité de la chaîne respiratoire mitochondriale. c. La néoglucogenèse dans tous les cas nécessite l’intervention de la phosphoénolpyruvate carboxykinase. d. La réaction catalysée par la phosphoglycérate kinase au cours de la glycolyse n’est pas remplacée par une phosphatase au cours de la néoglucogenèse. e. Les acides aminés glucoformateurs peuvent conduire à la synthèse de glucose. 10. Régulation a. L’insuline est secrétée en réponse à l’hyperglycémie b. L’adrénaline augmente la sécrétion de glucagon c. L’insuline a une action directe sur l’entrée du glucose dans le foie. d. L’insuline agit sur le tissu adipeux pour favoriser la lipolyse e. Le glucagon active la glycogénolyse hépatique 6. ANNALES du CONCOURS QCM 2007 Parmi les propositions suivantes, cochez celle (ou celles) qui est (sont) VRAIE(S)s. 1. Synthèse et dégradation du glycogène : a. La glycogène phosphorylase active produit du glucose-1-P à partir du glycogène. b. La « transférase enzyme branchante » permet de réaliser les liaisons alpha 1- 4 entre les molécules de glucose dans la chaîne de glycogène. c. La glycogène synthase a pour substrats l’ATPglucose et la chaîne de glycogène. d. La protéine kinase AMPc dépendante (Protéine kinase A) active la glycogène synthase. e. La glycogène phosphorylase musculaire est activée par l’AMP. 2. Le glycogène et sa régulation hormonale : a. Le muscle est le principal organe qui peut fournir du glucose aux autres organes à partir de la dégradation du glycogène. b. Le glycogène est synthétisé pendant les périodes post-prandiales. c. L’exercice stimule la glycogénolyse musculaire. d. Dans le foie, le galactose peut être métabolisé en étant soit stocké sous forme de glycogène, soit utilisé à des fins énergétiques. e. Dans le foie, l’insuline en stimulant le transport intracellulaire de glucose, favorise la synthèse de glycogène. 3. Le métabolisme lipidique : a. La lipogenèse (synthèse des acides gras) est très active dans l’intestin. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie b. La synthase des acides gras est une protéine qui possède sept activités enzymatiques différentes et qui agit sous forme de dimère. c. Le NADH, H+ est nécessaire à la synthèse des acides gras. d. L’acétyl-CoA carboxylase est une enzyme à biotine. e. Lors de la synthèse de palmitate par la synthase des acides gras, la première réaction est une condensation de deux acétyl-CoA. 4. La béta-oxydation des acides gras. a. La voie de la béta-oxydation est cyclique et fait intervenir successivement deux déshydrogénases et deux hydratases. b. Les acides gras à chaîne longue rentrent dans la matrice mitochondriale sous forme d’acyl-carnitine. c. La béta-oxydation des acides gras s’accompagne de la production de NADPH, H+ et de FADH2. d. Le malonyl-CoA inhibe la carnitine palmitoyl transférase I. e. A chaque tour du cycle, la béta-oxydation produit un malonyl-CoA. 5. Les corps cétoniques: a. Les corps cétoniques sont produits par le foie au cours du jeûne. b. Les corps cétoniques sont utilisés par le cerveau. c. L’acétone est la forme utilisable à des fins énergétiques des corps cétoniques. d. Les corps cétoniques circulent dans le sang liés à l’albumine. e. Le foie ne peut pas utiliser les corps cétoniques comme substrat énergétique. Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 6. Triglycérides et tissu adipeux : a. Les triglycérides contenus dans les chylomicrons proviennent de la lipogenèse hépatique. b. L’adipocyte synthétise et exporte la lipoprotéine lipase sur la paroi vasculaire. c. L’acide lysophosphatidique est un des intermédiaires de la synthèse des triglycérides. d. La lipase hormono-sensible est activée en période post-prandiale. e. La lipolyse est inhibée par l’insuline. 7. Le tissu adipeux : a. La protéine kinase A inhibe le processus lipolytique dans l’adipocyte. b. L’insuline active la glycérol kinase dans l’adipocyte. c. L’insuline active une phosphodiestérase dans l’adipocyte d.La lipoprotéine lipase est activée par les catécholamines dans l’adipocyte. e. La lipolyse permet de libérer des acides gras et du glycérol-phosphate. 8. Métabolisme musculaire : a. Les fibres musculaires oxydatives peuvent utiliser les acides gras en période post-absorptive. b. L’insuline stimule la synthèse de glycogène et la glycolyse dans les muscles. c. Les fibres musculaires oxydatives n’ont pas de transporteurs de glucose sensibles à l’insuline. d. Les fibres oxydatives contiennent de grandes quantités de myoglobine. e. Les fibres oxydatives peuvent utiliser l’acétoacétate comme substrat énergétique. 9. Métabolisme intégré : a. Les acides aminés glucoformateurs produits par les muscles sont des substrats de la gluconéogenèse en période post-absorptive. b. Le lactate produit par le muscle en exercice est excrété dans l’urine. c. En période post-absorptive, les acides gras produits par le tissu adipeux sont des substrats de la gluconéogenèse. d. En période post-prandiale, l’insuline stimule l’utilisation cérébrale de glucose. e. En période post-absorptive, le rapport insuline/glucagon diminue. 10. La naissance. a. Pendant la gestation, le foetus humain oxyde essentiellement des acides gras. b. A la naissance, le nouveau-né active la lipogenèse dans le tissu adipeux. c. A la naissance, l’insuline augmente brutalement. d. Les nouveau-nés prématurés ont moins de glycogène hépatique que des nouveau-nés à terme. e. Le nouveau-né possède une forte capacité de production des corps cétoniques. QCM 2008 1. Parmi les affirmations suivantes indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. L’oxydation du glucose et des acides gras est possible dans toutes les cellules de l’organisme b. Les globules rouges utilisent en priorité les acides gras Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 20 c. Le cerveau oxyde en priorité du glucose d. Le glucose utilisé par le cerveau en situation postabsorptive provient exclusivement de la dégradation du glycogène hépatique e. L’utilisation du glucose 6-phosphate provenant du glycogène musculaire peut aboutir à la production de lactate 2. Parmi les affirmations suivantes, concernant le transport des sucres, indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Les cellules possédant un co-transporteur de glucose actif secondairement sont les hépatocytes et les cellules beta du pancréas endocrine b. Le glucose, le galactose et le fructose sortent de la cellule intestinale au niveau baso-latéral en utilisant un transporteur GLUT2 c. Le glucose qui entre dans la cellule beta du pancréas endocrine va conduire indirectement à une sécrétion d’insuline d. L’entrée du glucose dans les fibres musculaires rouges au repos a lieu prioritairement en situation post-absorptive e. L’entrée de glucose dans l’hépatocyte est favorisée en situation post-absorptive 3. Parmi les affirmations suivantes, concernant le métabolisme glucidique, indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie (s) : a. Le glucose 6-phosphate est un substrat de la glucokinase b. Le glucose 6-phosphate est un produit de la glycogène phosphorylase c. Le fructose 6-phosphate est un substrat de la phosphofructokinase de type 1 d. Le fructose 6-phosphate est un produit de la fructose 2 ,6-bisphosphatase e. Le fructose 1-phosphate est un intermédiaire du métabolisme du fructose 4. Parmi les affirmations suivantes, concernant le métabolisme du glycogène, indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Le glycogène hépatique constitue la principale réserve glucidique de l’organisme b. L’UDP-glucose est un des substrats de la glycogène synthase c. L’activation de la glycogène synthase a lieu en priorité en période post-prandiale d. La glycogène synthase hépatique est active sous forme déphosphorylée e. La glycogénolyse hépatique est inhibée par le glucagon 5. Parmi les affirmations suivantes, concernant la néoglucogenèse indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Le glucose produit par le foie provient de la glycogénolyse et/ou de la néoglucogenèse b. Le glucose produit par le foie est utilisé par le tissu adipeux en période post-absorptive c. L’énergie requise par la voie de la néoglucogenèse est apportée par l’oxydation des acides gras d. Le glucagon inhibe la néoglucogenèse hépatique e. Un déficit en glucose 6-phosphatase donne des hypoglycémies en situation post-prandiale Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 21 e. Il a un déficit hépatique de synthase des acides gras 6. On nourrit un rat avec un repas glucidique contenant du glucose dont tous les carbones sont radioactifs. On s’intéresse à la radioactivité présente dans les métabolites cellulaires dans l’hépatocyte et dans les VLDL sécrétées par les hépatocytes de cet animal. Parmi les intermédiaires métaboliques et produits suivants, indiquez celui ou ceux qui sera (seront) radioactif(s) : a. L’acétyl-CoA b. Le malonyl-CoA c. L’acide 3-hydroxybutyrique d. Le palmitate e. Les triglycérides des VLDL 7. L’oxydation complète du glucose produit une molécule de CO2 pour une molécule d’O2 consommée : on dit que le quotient respiratoire (QR) du glucose est de 1. L’oxydation complète d’une molécule d’acides gras produit 0,7 molécule de CO2 pour une molécule d’O2 consommée : on dit que le quotient respiratoire des acides gras est de 0,7. La valeur du QR est largement déterminée par le métabolisme musculaire chez l’homme. Un sujet en bonne santé, au repos, est en situation post-absorptive le matin au réveil et prend un petit-déjeuner classique, café sucré, pain et confiture. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? a. Avant son petit déjeuner son QR est proche de 1 b. Avant son petit-déjeuner son QR est proche de 0,7 c. Son petit-déjeuner va augmenter son QR d. Son petit-déjeuner va faire baisser son QR e. Son petit-déjeuner ne va pas modifier son QR 8. Le même sujet, n’ayant pas entendu son réveil le lendemain, réalise qu’il doit partir en urgence sans petit-déjeuner pour arriver à l’heure à son cours : comme il est sportif, il décide de partir en footing à la faculté distante de 2 km. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ? a. Pendant sa course son QR va être proche de 0 ,7 b. Pendant sa course son QR va être proche de 1 c. Tout en courant régulièrement il mange des barres sucrées énergétiques : son QR diminue d. Comme il est en retard, il sprinte pour attraper le bus qui arrive : ses muscles des jambes utilisent alors en priorité leurs fibres blanches e. Comme il est en retard, il sprinte pour attraper le bus qui arrive : ses muscles des jambes utilisent alors en priorité leurs fibres rouges Questions 9 à 12. Un patient de poids normal présente une hypoglycémie en situation de jeûne court (24 heures après le dernier repas). 9. Quelle(s) peut (peuvent) être la (les) raison(s) de cette hypoglycémie ? a. Son cerveau ne produit pas assez de glucose b. Sa néoglucogenèse hépatique est inactive c. Son pancréas ne sécrète pas de glucagon d. Il a un déficit hépatique de glucose-6phosphatase Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 10. On décide de réaliser une exploration du métabolisme de ce patient. Trois heures après un repas très riche en glucides, une injection intraveineuse de glucagon provoque chez ce patient une élévation rapide et normale de la glycémie. Que peut-on déduire de cette expérience ? a. Sa lipolyse adipocytaire est normale b. Sa synthèse de glycogène hépatique est normale c. La néoglucogenèse est fonctionnelle d. Il a un déficit de glucokinase e. La glycogénolyse hépatique est fonctionnelle 11. Chez ce patient, alors que les concentrations plasmatiques d’acides gras libres sont plus élevées après un jeûne court que chez un sujet témoin, les concentrations circulantes des deux corps cétoniques, acide acétoacétique et acide 3hydroxybutyrique sont pratiquement indétectables. Quelle(s) peut (peuvent) en être la (les) raison(s) ? a. Ses hématies utilisent de façon anormalement élevée les corps cétoniques b. Dans le foie, l’oxydation mitochondriale des acides gras est très faible c. La lipase hormonosensible du tissu adipeux est déficiente d. L'acétyl-CoA provenant de l'oxydation hépatique des acides gras est orienté massivement vers la synthèse de glucose e. Le patient possède beaucoup de fibres musculaires glycolytiques 12. On décide d'étudier chez ce patient la fonctionnalité des mitochondries hépatiques en réalisant une biopsie de foie et en isolant les mitochondries. Ces mitochondries isolées et incubées dans un milieu spécifique oxydent normalement la palmitoylcarnitine mais elles n'oxydent pas le palmitate même en présence de concentrations saturantes de Coenzyme A et de carnitine dans le milieu d’incubation. Quelle(s) peut (peuvent) en être la (les) raison(s) ? a. L'Acyl-CoA synthétase n’est pas fonctionnelle b. La carnitine palmitoyl transférase 1 n’est pas fonctionnelle c. La carnitine palmitoyl transférase 2 n’est pas fonctionnelle d. La translocase n’est pas fonctionnelle e. La synthèse de carnitine n’est pas fonctionnelle. 13. Parmi ces propositions concernant la lipogenèse, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). a. Chez l’homme, le foie est un site important de lipogenèse b. La formation de malonyl-CoA à partir d’acétyl-CoA fait intervenir une enzyme à biotine c. La synthase des acides gras a comme cofacteur le NADH, H+ d. La voie des pentoses phosphate fournit de l’acétylCoA pour la lipogenèse e. Un des intermédiaires de la lipogenèse est un activateur de l’oxydation des acides gras 14. Parmi ces propositions concernant le métabolisme lipidique, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 a. Les acides gras des triglycérides alimentaires sont retrouvés dans les chylomicrons b. La lipoprotéine lipase adipocytaire hydrolyse les triglycérides des VLDL c. L’insuline inhibe la synthèse d’AMPc dans l’adipocyte d. La protéine kinase A inhibe la lipase hormonosensible dans l’adipocyte e. Le glycérol produit par l’adipocyte lors de l’hydrolyse des triglycérides peut être utilisé dans le foie comme substrat de la néoglucogenèse. 15. Parmi ces propositions concernant le métabolisme chez le fœtus et le nouveau-né humains, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). a. Le foetus à terme possède de fortes réserves de glycogène hépatique. b. Le nouveau-né consomme moins de glucose par kg de poids corporel qu’un adulte. c. A la naissance on observe un arrêt de la sécrétion d’insuline et une augmentation de la sécrétion de glucagon. d. Dans les heures qui suivent la naissance, la néoglucogenèse hépatique est activée e. Le nouveau-né est incapable jusqu’à l’âge de trois mois de produire des corps cétoniques. QCM 2009 1. Parmi les affirmations suivantes indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Certaines cellules de l’organisme ne peuvent pas oxyder des acides gras b. Le glucose sanguin constitue la principale forme de réserve du glucose dans l’organisme c. La principale forme de réserve des lipides de l’organisme est présente dans le tissu adipeux d. Une heure après un repas, un sujet se trouve en situation post-absorptive e. Vingt-quatre heures après son dernier repas, un sujet se trouve en situation de jeûne 2. Parmi les affirmations suivantes concernant le transport de glucose indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Toutes les cellules de l’organisme possèdent des transporteurs de glucose b. Le glucose entre dans les cellules hépatiques grâce à un transport actif secondairement c. En situation post-prandiale, le transporteur GLUT4 fait sortir le glucose de la cellule musculaire d. Le glucose peut entrer dans la cellule musculaire par le transporteur GLUT2 e. Le glucose peut entrer dans la cellule bêta pancréatique par le transporteur GLUT2 3. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme du glucose et du glycogène indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Le glucose intracellulaire est phosphorylé en glucose 6-phosphate dans la cellule bêta pancréatique b. L’hexokinase est une enzyme cytosolique Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 22 c. L’interconversion du glucose 6-phosphate en glucose 1-phosphate est réversible d. L’enzyme UDP-glucose pyrophosphorylase a comme substrats le glucose 1-phosphate et l’UTP e. L’ATP est un des substrats de la glycogène synthase 4. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme du glycogène indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. L’incorporation d’une molécule de glucose 6phosphate dans la molécule de glycogène consomme deux liaisons riches en énergie b. La glycogène phosphorylase est une enzyme exprimée uniquement dans l’hépatocyte c. La coupure des branchements alpha-1,6 du glycogène libère du glucose libre d. La glycogénolyse musculaire fournit au muscle du glucose 6-phosphate pour la glycolyse e. La glucose 6-phosphatase catalyse une réaction irréversible 5. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme du glycogène indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. La glycogène synthase peut être phosphorylée par la protéine kinase activée par l’AMP cyclique b. La glycogène phosphorylase est phosphorylée par la phosphorylase kinase c. Le calcium inhibe la phosphorylase kinase d. La glycogène phosphorylase musculaire est inhibée lors d’un exercice musculaire intense e. La glycogène phosphorylase hépatique est activée par la protéine phosphatase de type 1 6. Parmi les affirmations suivantes concernant la néoglucogénèse indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. Le glycérol et le lactate sont les substrats exclusifs de la néoglucogenèse b. Dans la voie de la néoglucogenèse, la synthèse de phosphoénolpyruvate a lieu dans la mitochondrie c. La pyruvate-carboxylase a comme produit le malate d. La pyruvate-carboxylase est activée par l’acétyl-CoA e. La synthèse d’une molécule de glucose à partir de deux molécules de lactate dans la voie de la néoglucogenèse utilise 10 liaisons riche en énergie d’ATP 7. Parmi les affirmations suivantes concernant la glycolyse et la néoglucogénèse hépatiques indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. La phosphofructokinase de type 1 a comme produit le fructose 1,6-bisphosphate b.La phosphofructokinase de type 2 sous forme phosphorylée a comme produit le fructose 6-phosphate c. La pyruvate-kinase peut être régulée de façon covalente d. La pyruvate-kinase peut être régulée de façon allostérique e. La phosphoénolpyruvate carboxykinase est activée en situation post-prandiale Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 8. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme glucidique indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a. La glucose 6-phosphate déshydrogénase a comme produit le ribose 5-phosphate b. La voie des pentoses-phosphates est cytosolique c. Le NADPH, H+ participe à la synthèse des hormones stéroïdes d. Le galactose alimentaire entre dans la cellule intestinale par le co-transporteur SGLT e. Le fructose alimentaire est métabolisé par le foie 9. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme lipidique indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.Les triglycérides présents dans la lumière intestinale traversent intacts les cellules entérocytaires intestinales b.Dans l’adipocyte, l’hydrolyse des acides gras des triglycérides au cours de la lipolyse libère du glycérol-phosphate c.La périlipine est présente dans l’adipocyte à la surface de la gouttelette lipidique d.La périlipine phosphorylée inhibe la lipolyse e.L’insuline active la lipase hormono-sensible 10. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme des corps cétoniques indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.La voie de la cétogénèse est activée dans le foie en situation de jeûne b.Les deux principaux corps cétoniques sont des acides c.Les deux principaux corps cétoniques sont transportés par l’albumine dans le sérum d.Les corps cétoniques sont utilisés en priorité par les muscles glycolytiques e.Le cerveau est capable d’oxyder les corps cétoniques 11. Parmi les affirmations suivantes concernant la synthèse lipidique indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.La lipogénèse est une voie cytosolique b.L’acétyl-CoA et l’ATP sont des substrats de l’acétyl-CoA carboxylase c.Le NADPH, H+ est un produit de l’acide gras synthase d.Dans le foie, le glycérol peut être utilisé pour la synthèse des triglycérides e.L’acide phosphatidique est déphosphorylé en diglycéride dans l’adipocyte 12. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolisme lipidique indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.L’insuline favorise l’hydrolyse des triglycérides portés par les lipoprotéines circulantes dans les vaisseaux du tissu adipeux b.Les VLDL sont produites par le foie en priorité en situation post-absorptive c.Les acides gras sont produits par le tissu adipeux en priorité en situation post-absorptive et lors du jeûne d.Le glucagon favorise l’utilisation des acides gras par les muscles e.L’insuline favorise la synthèse des corps cétoniques dans le foie Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Métabolisme glucido-lipidique / 23 13. Parmi les affirmations suivantes concernant la régulation du métabolisme indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.En situation de stress, il y a production de catécholamines b.Le glucagon est libéré par le pancréas en situation d’hyperglycémie c.Les catécholamines inhibent la sécrétion d’insuline d.L’insuline favorise l’utilisation du glucose par le cerveau e.Dans le cerveau, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire participent à l’oxydation complète du glucose 14. Parmi les affirmations suivantes concernant le métabolime du fœtus et du nouveau-né, indiquez laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) : a.Le fœtus utilise essentiellement du glucose b.Le fœtus a un métabolisme oxydatif c.Chez le nouveau-né, la lipolyse du tissu adipeux est inhibée d.Le cerveau du nouveau-né n’est pas capable d’utiliser les corps cétoniques e.Les nouveaux-nés prématurés présentent un risque d’hyperglycémie Questions 15 à 23 : Un individu avec un léger surpoids décide d'effectuer un jeûne de plusieurs jours tout en continuant à s'hydrater, afin de perdre quelques kilos. Il prend un dernier repas riche en glucides le soir précédant sa période de jeûne. 15. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) dans les deux heures qui suivent son dernier repas : a.Les concentrations d'insuline sont basses b.Les concentrations de glucagon sont basses c.Sa néoglucogénèse hépatique est activée d.La glycogène synthase musculaire est activée e.Son cerveau augmente sa consommation de glucose 16. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) 8 heures après son dernier repas : a.Le cœur produit du glucose b.Les hématies utilisent des acides gras c.Les concentrations d'insuline sont basses d.La glycogénolyse hépatique contribue à la production de glucose dans le sang e.Son cerveau diminue son utilisation de glucose 17. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) 48 heures après son dernier repas : a.La glycogénolyse hépatique contribue à la production de glucose dans le sang b.La néoglucogénèse hépatique contribue à la production de glucose dans le sang c.La lipase hormonosensible est activée dans le tissu adipeux d.La transcription du gène de la glucokinase hépatique est active e.La transcription du gène de la phosphoénol pyruvate carboxykinase est active 18. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) 4 jours après son dernier repas : a.Son tissu adipeux produit des triglycérides b.Son tissu adipeux produit du glycérol Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 c.Ses fibres musculaires rouges utilisent majoritairement du lactate d.Les concentrations circulantes d'acides gras sont élevées e.Les fibres musculaires glycolytiques utilisent majoritairement des acides gras 19. Sept jours après son dernier repas, il décide d'effectuer une marche. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). a.L'énergie est libérée par l'ATP dans ses fibres musculaires lors de l'exercice par l'hydrolyse d'une liaison anhydride d'acide b.L'acétyl-CoA produit dans les mitochondries de ses fibres musculaires oxydatives provient du glucose c.Chaque acétyl-CoA produit dans les mitochondries de ses fibres musculaires permet de produire dans le cycle de Krebs 3 NADH, H+ et 1 FADH2 d.La condensation de l'acétyl-CoA avec l'oxalo acétate produit de l'alpha cétoglutarate e.Chaque NADH, H+ formé dans le cycle de Krebs produira 6 liaisons riche en énergie d'ATP dans la chaîne respiratoire 20. Sept jours après son dernier repas, il rend visite à un ami et doit sprinter pour attraper son bus. Les fibres musculaires mises en jeu lors du sprint utilisent la glycolyse comme source d'énergie. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s). a.Si le glucose circulant est le substrat utilisé par ses fibres musculaires glycolytiques, la phase de préparation de la glycolyse consomme 2 ATP par molécule de glucose b.Le glucose est phosphorylé dans les fibres musculaires glycolytiques par une hexokinase à faible affinité c.Un des trioses produits lors de la phase de préparation de la glycolyse est l'alpha glycéro phosphate. d.Lors de la réaction catalysée par la pyruvate kinase, une liaison riche en énergie d' ATP est consommée e.A la fin de son sprint, ses fibres musculaires glycolytiques auront produit du lactate Métabolisme glucido-lipidique / 24 21. Sept jours après son dernier repas, un de ses amis lui fait remarquer que son haleine sent l'acétone. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) : a.L'acétone est produit lors de la protéolyse musculaire b.L'acétone est produit lors de la mort des bactéries intestinales c.L'acétone est produit par la transformation d'un aldose en cétose d.L'acétone est produit lors de la dégradation des sphingosines e.L'acétone est produit par la dégradation nonenzymatique de l'acide acétoacétique 22. Sept jours après son dernier repas, affamé, il se promène dans son jardin et mâchonne quelques secondes la tige d'une plante, "atractylis gummifera". Il se souvient à temps qu'elle contient de l'atractyloside. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) : a.L'atractyloside entraîne un arrêt de la production mitochondriale d'ATP par inhibition de la betaoxydation; b.L'atractyloside entraîne une accélération de la chaîne respiratoire c.L'atractyloside entraîne une inhibition du cycle de Krebs d.L'atractyloside entraîne un découplage du transport d'e- et de la phosphorylation de l'ADP e.L'atractyloside inhibe l'ATP translocase 23. Huit jours après son dernier repas, il arrête son jeûne et mange 100 grammes de saccharose. Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est (sont) exacte(s) : a.Le saccharose rentre dans l'entérocyte (cellule intestinale) par un transporteur actif b.Le fructose provenant de l'hydrolyse du saccharose rentre dans l'hépatocyte par le transporteur GLUT2 c.Le fructose provenant de l'hydrolyse du saccharose est phosphorylé en fructose-6-phosphate dans l'hépatocyte d.Le fructose produit lors de l'hydrolyse du saccharose permet de reconstituer le glycogène hépatique. e.Le glucose produit lors de l'hydrolyse du saccharose peut servir à synthétiser du glycogène dans le foie QROQ 2005 Exercice 1 On étudie un patient qui présente un déficit génétique en glucose-6-phosphatase. 1. Parmi les tissus suivants, quel est celui qui sera directement concerné par ce déficit : cerveau, foie, muscle, tissu adipeux, pancréas endocrine ? 2. Dans ce tissu, quelles voies métaboliques seront directement inhibées ? 3. En situation post-prandiale, quel sera la concentration de glucose sanguin du patient par rapport à un sujet Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie normal (augmenté, semblable, diminué) ? Justifiez votre réponse. 4. En situation post-prandiale, quel sera la concentration d’insuline circulante du patient par rapport à un sujet normal ? Justifiez votre réponse. 5. En situation post-absorptive, quel sera la concentration de glucose sanguin du patient par rapport à un sujet normal ? Justifiez votre réponse. 6. En situation post-absorptive, quel sera la concentration de glucagon sanguin du patient par rapport à un sujet normal ? Justifiez votre réponse. Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 25 Exercice 2 1 - Soient les deux substrats énergétiques, glucose et acides gras, et les voies métaboliques glycolyse, glycogénogenèse, néoglucogenèse, lipogenèse, cycle de Krebs, béta-oxydation, lipolyse, chaîne respiratoire. Indiquez dans le tableau ci-dessous le substrat énergétique préférentiel et le nom des voies métaboliques utilisées pour produire de l’énergie à partir de ce substrat soit par un muscle riche en fibres rouges (fibres lentes) soit par un muscle riche en fibres blanches (fibres rapides) en situation post-prandiale et post-absorptive. Muscle riche en fibres rouges Situation post-prandiale Substrat énergétique préférentiel en prandiale Situation post-prandiale Voies métaboliques utilisées pour l’énergie à partir de ce substrat en prandiale Situation post-absorptive Substrat énergétique préférentiel en absorptive Situation post-absorptive Voies métaboliques utilisées pour l’énergie à partir de ce substrat en absorptive Muscle riche en fibres blanches situation post- produire de situation post- situation post- produire de situation post- 2 - On étudie un patient qui présente une anomalie entraînant une diminution de l’activité des enzymes de la chaîne respiratoire a- Quel type de muscle sera principalement affecté ? b- Après un exercice musculaire mettant en jeu les deux types de muscles, en situation d’oxygénation normale, • comment varie la concentration de lactate sanguin chez un sujet normal ? Justifiez votre réponse. • comment varie la concentration de lactate sanguin chez ce patient par rapport à un sujet normal ? Justifiez votre réponse QROC 2006 Au moment de la naissance, des adaptations du métabolisme glucidique et lipidique se mettent en place afin de maintenir l'équilibre énergétique. QROC 1 Quel est l'organe responsable des besoins élevés en glucose par kg de poids corporel chez le nouveau-né comparé à un adulte? QROC 2 Quelles sont les caractéristiques d'un nouveau-né normal à terme concernant ses réserves énergétiques? QROC 3 Quelles sont les voies métaboliques productrices de glucose activées par la naissance dans le foie? QROC 4 Quelle est la voie métabolique activée par la naissance dans le tissu adipeux ? QROC 5 Quels substrats le cerveau du nouveau-né peut-il utiliser pour diminuer son utilisation de glucose ? QROC 6 Comment varient les concentrations sanguines des hormones pancréatiques (insuline et glucagon) au moment de la naissance? QROC 7 Quelles sont les hormones qui entraînent la variation des hormones pancréatiques à la naissance? QROC 8 Quel est le stimulus lié à la naissance qui provoque la variation des hormones citées à la question précédente? QROC 9 Pourquoi un nouveau-né prématuré est-il à risque de développer une hypoglycémie à la naissance ? QROC 10 Pourquoi un nouveau-né avec une faible masse musculaire est-il à risque de développer une hypoglycémie à la naissance ? QROC 11 On détecte une hypoglycémie chez un nouveau-né à terme. Ses réserves énergétiques, sa masse musculaire et les concentrations d'acides aminés, d'insuline et de glucagon sont normales. En revanche, il possède des concentrations sanguines élevées d'acides gras par rapport à un nouveau-né normal mais des concentrations sanguines de corps cétoniques très faibles. Cochez le ou les item(s) qui peuvent expliquer son hypoglycémie. Il a un déficit génétique en glucokinase Son cerveau utilise plus de glucose qu'un nouveau-né normal Ses muscles utilisent plus d'acides gras qu'un nouveau-né normal Il a un déficit génétique de la béta-oxydation des acides gras Il possède plus de GLUT2 dans son tissu adipeux qu'un nouveau-né normal Il a un déficit génétique en lipase hormonosensible. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme glucido-lipidique / 26 QROC 2007 Après un repas riche en glucides chez un sujet en bonne santé : Question 1. Quel(s) transporteur(s) le glucose utilise-t-il pour traverser l’entérocyte depuis la lumière intestinale vers le compartiment sanguin intestinal ? Question 2. Comment varie la glycémie ? Question 3. Quelle est la conséquence de cette variation sur les cellules bêta du pancréas endocrine en ce qui concerne l’entrée du glucose dans la cellule, son métabolisme, la sécrétion hormonale? Question 4. Par quel transporteur le glucose entre-t-il dans l’hépatocyte ? Question 5. Comment le galactose passe-t-il de la lumière intestinale vers le compartiment sanguin intestinal et comment est-il métabolisé dans l’hépatocyte (mettre une croix dans la colonne de droite, une ou plusieurs réponses possibles) Il utilise le même transporteur que le glucose pour entrer dans l’entérocyte Il utilise le même transporteur que le fructose pour entrer dans l’entérocyte Il utilise le même transporteur que le glucose pour sortir de l’entérocyte Il utilise le même transporteur que le fructose pour sortir de l’entérocyte Il utilise le même transporteur que le glucose pour entrer dans l’hépatocyte Il est phosphorylé par la glucokinase Il peut être intégré dans le glycogène hépatique Question 6. Parmi les mécanismes suivants, quels sont ceux qui sont impliqués dans l’activation de la synthèse de glycogène hépatique en réponse à l’insuline (mettre une croix dans la colonne de droite, une ou plusieurs réponses possibles) Activation de la glucose-6-phosphatase Activation de la glucose-6-phosphate déshydrogénase Augmentation du taux de NADPH, H+ Activation de la pyruvate-kinase Activation de la glycogène-synthase Activation de la fructose 1,6 bisphosphatase Inhibition de la phosphorylase-kinase Inhibition de la glycogène-phosphorylase Inhibition de la phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) Question 7. Un régime riche en glucides induit au bout de plusieurs jours une augmentation du taux de triglycérides dans le foie (stéatose). Dans cette situation, quelles sont les enzymes, régulées au niveau transcriptionnel, dont l’induction peut expliquer cette augmentation de synthèse des triglycérides ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
