بسم الله الرحمان الرحيم Professeur SAALAOUI Ennouamane Filière fondamentale: SVI Année universitaire 2011/2012 Semestre S4

La glycolyse Chaîne de réactions impliquées dans la transformation du glucose en pyruvate

Historique 1908-1911 Harden et Young Mise en évidence en 1897 par les frères BUCHNER: Un extrait brut de levure acellulaire était capable de transformer le glucose 1908-1911 Harden et Young Un extrait de levure peut transformer le glucose en éthanol à condition qu’il y est un excès de P mais lorsque la quantité de P était limite, il y avait accumulation du Fructose 6P mais on pouvait Induire la transformation du glucose en éthanol par l’addition de l’Arséniate 1940: Séquence complète de la glycolyse graçe aux travaux de: Embden Meyerhof. Barnass- Neuberg- Cori-Warburg

G3P DHAP (1) Glucokinase Hexokinase Pi 1-3 DiPG 3PG 2PG F1-6 diP

Rappel:Transport du glucose

ETAPE 1: Hexokinase ∆ G= -8 et ∆ G°’=-4 Km = 0,1 mM ∆ G= -8 et ∆ G°’=-4 *Faible activité héxokinase s’accompagne de forte affinité de l’Hb pour O2 (problème de livraison deO2 aux tissus)

Courbe d’oxygénation d’érythrocytes % de saturation en O2 100- 0- -HK -PK Normale PO2 (Torr)

Courbe de la vitesse en fct substrat Vitesse de réaction 0- -PK Normale SUBSTRAT

Hexokinase ∆G= ∆G°’= - 3.99 Kcal/mole

∆ G= -0.6 et ∆ G°’=+0.4 D O D H OH C C H C OH C= O R R D OH C C OH R

∆ G= -5.3 et ∆ G°’=-3.4 ,ADP,Pi…) GTP ATP PFK XTP

Effet pasteur et effet glucose L’inhibition de la fermentation par la respiration (découvert chez la levure) car l’ATP produit par la CR inhibe la PFK Effet glucose Quantité de glucose pour synthétiser telle ou telle quantité d’ATP . Il faut beaucoup plus de Glucose en fermentation qu’en respiration Le flux du glucose sera plus grand en anaérobiose qu’en aérobiose Passage de l’aérobiose à l’anaérobiose (décapiter la tête)

Fructose1,6diP 2 Trioses P Aldolase Mécanisme de la réaction P ∆ G= -0.3 et ∆ G°’=+5.7 Mécanisme de la réaction P NH2 SH NH2 + F16-DiP NH+ S.. NH3+ P C - F16-DiP Base de Schiff (Iminium) -H2O G3P P NH+ SH NH2 C - DHAP +H2O ES DHAP P + G3P

DHAP synthèse des phospholipides 4 5 6 1 2 3 ∆ G= +0.6 et ∆ G°’=+1.8 ∆ G= +0.6 et ∆ G°’=+1.8 K éq = 5 10-2 donc rapport 20:1 or dans la cellule réel c’est 7.5 : 1 138 mM et 18.5 mM Position dans le Glucose Position dans le G3P C3 ou C4 C1 C2 ou C5 C2 C6 ou C1 C3 Le DHAP et le G3P sont crucieux: gluconéogénèse et chez les plantes ils participent aux réactions obscures de la photosynthèse. DHAP synthèse des phospholipides

Mécanisme de l’isomérase H OH C C=O O O=P-O- H-C-H O- H H N + N

Étude de la réaction 4 de la glycolyse Y =a X2 C6 X Y Y =a X K= [T]2 [F] Frc 2 trioses C6 C3 C3 Plus on augmente X plus Y augmente plus Supposons que K = 10-5 Pour obtenir un T, il faut 105 frc Si [T]= 10-5 M donc pour la [frc]= 10 -5 M La mesure de ∆G°’ ne prévoit pas tjr le sens de la réaction surtout quand la K dépend des concentrations dont les coefficients stoechiométriques sont différents La vitesse des réactions et les flux métaboliques ??? a b c d a d flux métabolique

1.38 mM d’enzyme dans le muscle ∆ G= -0.4 et ∆ G°’=+1.5 1.38 mM d’enzyme dans le muscle .. Thiohémiacétal L’Arséniate (AsO43- est un poison car le 1Arséno3-phosphoglycérate Pas de synthèse d’ATP

1.3Diphosphoglycérate ∆G°’=-11.8+7.3 ∆ G= +0.3 et ∆ G°’=-4.5

Déplacement d ’un phosphate : Phosphoglycérate mutase ∆ G= +0.2 et ∆ G°’=+1.1 Kéq = 0.18 Déplacement d ’un phosphate : Phosphoglycérate mutase Muscle (dimère 54000) levure (tetramère 110000) L’intermédiaire 2.3diPG et les deux résidus histidine qui servent de donneur et d’accepteur de phosphate d’où le déplacement vers l’un ou l’autre dépendra du flux métabolique : consommation de glc donc bcp de 2PG gluconéogenèse Rn en faveur de 3GP

OH PEP Enolase : Dimère Mn2+ puis Mg2+ -14.5 Kcal/mole -4.21Kcal/mole ∆ G= -0.8 et ∆ G°’=+0.4 PEP Enolase : Dimère Mn2+ puis Mg2+ -14.5 Kcal/mole -4.21Kcal/mole PEP

∆ G= -4 et ∆ G°’=-7.5 Kcal/mol Rôle inverse que celui de l’héxokinase car l’augmentation de la PK diminue l’affinité des éryhtrocytes pour l’oxygène

Régulations métaboliques Si une réaction est irréversible, la vitesse de la réaction correspond au flux métabolique Donc des réactions doivent réassurer la resynthèse par exemple du glucose( GLC1P et GLC6P) ou les coenzymes (fermentation permet la réoxydation du NADH cytoplasmique qui ne diffuse pas à l’intérieur de la mitochondrie où se fait la CR) NADH + H+ + pyruvate lactate + NAD+ Fermentation lactique (muscle) Pyruvate CO2 + Acétaldéhyde + NADH + H+ Éthanol + NAD+ H CH3-CH2OH Fermentation alcoolique (levure) Ici pas de synthèse d’ATP lors de la réoxydation M E M I DHAP Glycérol-P DH NADH DH Shunt: DHAP + NADH + H+ Glycérol-P + NAD+

Régulation hormonale Le flux du Glc 6P est soumis à une régulation hormonale selon les tissus: Dans les cellules autres que musculaires, l’arrivée du Glc dépendra de la régulation de la glycogénolyse du foie qui sera régulée par le glucagon qui va moduler la production du Glc1P en activant la glycogènolyse (activer l’adénylate cyclase) Va moduler le flux du glucose de la cellule hépatique vers le sang Le flux du glc du sang vers les cellules sera modulé par l’insuline qui activera l’incorporation du Glc par la cellule en augmentant la perméabilité des cellules pour le Glc.

Néoglucogenèse

La PGK Le déficit en phosphoglycérate kinase (PGK) est un trouble métabolique caractérisé par des combinaisons variables * d'anémie hémolytique chronique non sphérocytaire, de myopathie se manifeste par une intolérance à l'exercice , une faiblesse musculaire, des crampes, une myalgie et des épisodes de myoglobinurie Un déficit intellectuel est fréquent. de diverses manifestations neurologiques. des migraines hémiplégiques, une épilepsie, une ataxie et des tremblements. Le déficit en PGK est transmis selon un mode lié au chromosome X et la plupart des patients sont des hommes hémizygotes. Cependant, les femmes hétérozygotes peuvent présenter un degré variable d'anémie hémolytique Le diagnostic prénatal est réalisable pour les familles avec un cas index. Des transfusions sanguines sont nécessaires pour les patients avec une anémie sévère chronique.

1.6 di

1.3 Di

+ 2Pi + 2ADP+ 2NAD+ + 2NADH + 2H++ 2H2O

2

+O2 -O2

Néoglucogenèse:pyr…PEP Le ∆G pour le clivage du groupement carboxyle est de – 4,7 Kcal/mol, ce qui permet à la carboxybiotine de transférer le CO2 à des accepteurs sans addition d’énergie libre supplémentaire.

Absorption des glucides, glycolyse et néoglycogénèse

Pattient 1 Pattient 2