Glucides (2) - La Glycolyse

Ensemble de cartes de vocabulaire couvrant les concepts clés des glucides, digestion, transport, glycolyse et néoglucogenèse tels que présentés dans les notes de cours.

Quelles sont les principales catégories de glucides apportés par l’alimentation?

Les polysaccharides (amidon), les disaccharides (saccharose, lactose, maltose) et les monosaccharides (fructose, glucose).

Où commence l'hydrolyse des glucides et par quelle enzyme?

Elle débute dans la bouche avec l'amylase salivaire, qui hydrolyse les liaisons \alpha1-4 de l'amidon.

Quelles enzymes pancréatiques contribuent à la digestion des glucides?

L'amylase pancréatique continue l'hydrolyse de l'amidon et des dextrines en maltose, maltotriose et oligosaccharides.

Quelles sont les enzymes de la bordure en brosse de l'intestin et leurs actions spécifiques?

La maltase digère le maltose, la lactase le lactose, et la sucrase le saccharose, toutes produisant des monosaccharides.

Comment le maltose est-il digéré et en quels monosaccharides?

Le maltose est digéré par la maltase pour donner deux molécules de glucose.

Comment le lactose est-il digéré et en quels monosaccharides?

Le lactose est hydrolysé par la lactase pour donner du glucose et du galactose.

Comment le saccharose est-il digéré et en quels monosaccharides?

Le saccharose est scindé par la sucrase pour donner du glucose et du fructose.

Sous quelle forme les glucides sont-ils absorbés par les entérocytes?

Seuls les monosaccharides (glucose, fructose, galactose) peuvent être directement absorbés par l'épithélium intestinal.

Quel est le rôle crucial des entérocytes dans l'absorption des monosaccharides?

Les entérocytes, avec leur bordure en brosse et leurs transporteurs, sont essentiels pour l'absorption des monosaccharides et leur transfert dans la circulation sanguine.

Comment le fructose est-il transporté dans l'intestin et vers la circulation sanguine?

Le fructose est absorbé au niveau intestinal par GLUT5 puis passe dans la circulation sanguine via GLUT2.

Quel est le rôle général des transporteurs de glucose (GLUT)?

Les GLUT sont des transporteurs de diffusion facilitée qui permettent le passage du glucose à travers les membranes cellulaires dans les deux sens, selon le gradient de concentration.

Décrivez le GLUT1 (affinité, localisation, rôle).

GLUT1 est un transporteur de glucose ubiquitaire et à haute affinité, présent notamment dans les globules rouges.

Décrivez le GLUT2 (affinité, localisation, rôle).

GLUT2 est un transporteur à faible affinité, localisé dans le foie, l'intestin et le rein, permettant le passage bidirectionnel du glucose, important après les repas.

Décrivez le GLUT3 (localisation, affinité).

GLUT3 est un transporteur principalement cérébral, avec une haute affinité pour le glucose, assurant un approvisionnement constant pour le cerveau.

Décrivez le GLUT4 (régulation, localisation, rôle).

GLUT4 est un transporteur insulinodépendant qui se transloque vers la membrane plasmatique des muscles et des adipocytes pour augmenter l'absorption du glucose.

Décrivez le GLUT5 (spécificité, localisation).

GLUT5 est spécifique au fructose, présent dans l'intestin, et a peu d'affinité pour le glucose.

Quel est le mécanisme de transport de SGLT1 et sa localisation?

SGLT1 est un co-transporteur sodium-glucose apical des entérocytes, qui transporte activement le glucose et le galactose en même temps que le sodium.

Quel est le rôle de SGLT2 et sa localisation?

SGLT2 est un transporteur rénal qui assure la réabsorption du glucose dans les reins, avec une faible affinité.

Qu'est-ce que le glucose et quel est son rôle essentiel?

C'est un monosaccharide essentiel, principale source d’énergie cellulaire et substrat pour produire de l’ATP, même en conditions anaérobies, indispensable aux hématies.

Quelles sont les réserves de glycogène hépatiques et leur fonction?

Environ 190 g dans le foie, utilisées principalement pour maintenir la glycémie stable.

Quelles sont les réserves de glycogène musculaires et leur fonction?

Environ 40 g dans les muscles, dédiées à leurs propres besoins énergétiques sans libération dans le sang.

Quelles sont les réserves de glycogène présentes dans le cerveau et les fluides circulants?

Environ 120 g dans le cerveau et 20 g dans les fluides circulants.

Quel rôle joue le Glucose-6-phosphate (G6P)?

G6P est un intermédiaire clé issu de la phosphorylation du glucose, point d'entrée pour la glycolyse, la néoglucogenèse ou la glycogénogenèse.

Comparez le glycogène et les lipides en tant que réserves d'énergie.

Le glycogène permet une libération rapide de glucose (y compris en anaérobie), alors que les lipides fournissent de l'énergie plus lentement, mais en plus grande quantité.

Quels sont les principaux organes impliqués dans le bilan du glucose et leurs rôles?

Le foie (stockage, production, libération), le cerveau (consommation prioritaire), et le rein (réabsorption et production partielle).

Qu'est-ce que l'homéostasie du glucose sanguin?

C'est l'équilibre dynamique du glucose dans le sang, maintenu par l'apport alimentaire, le stockage (glycogène) et la production (glycogénolyse, néoglucogenèse) hépatique et rénale.

Comment les niveaux de glucose sanguin sont-ils gérés après un repas vs. pendant le jeûne?

Après un repas, l'insuline favorise l'entrée et le stockage du glucose. Pendant le jeûne, le foie libère du glucose par glycogénolyse et néoglucogenèse.

Quel est le rôle vital du cerveau dans la régulation de l'énergie métabolique?

Le cerveau a un besoin constant et presque exclusif de glucose pour fonctionner, le rendant un organe clé dans la régulation de la glycémie.

Quel est le rôle du 2,3-Bisphosphoglycérate (2,3-BPG ou 2,3-DPG) dans le corps?

Le 2,3-BPG modifie l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, facilitant sa libération aux tissus, particulièrement important dans les globules rouges.

Comment l'hyperglycémie peut-elle affecter le transport du glucose?

Une augmentation de la concentration sanguine en glucose entraîne des ajustements dans l'activité des transporteurs et des voies métaboliques pour gérer l'excès.

Qu'est-ce que la glycolyse et où se déroule-t-elle?

La glycolyse est une voie métabolique universelle et cytosolique qui oxyde le glucose en pyruvate, produisant de l'ATP et du NADH.

Expliquez la glycolyse anaérobie.

En l'absence d'oxygène, la glycolyse produit de l'ATP et du lactate comme produit final, et régénère le NAD+ via la lactate déshydrogénase.

Expliquez la glycolyse aérobie.

En présence d'oxygène, le pyruvate issu de la glycolyse est dirigé vers la mitochondrie pour le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire, permettant une production d'ATP supplémentaire.

Pourquoi les hématies dépendent-elles de la glycolyse anaérobie?

Les globules rouges sont dépourvus de mitochondries et dépendent totalement de la glycolyse anaérobie pour leur production d'ATP.

Décrivez la première étape de la glycolyse.

Le glucose est phosphorylé en Glucose-6-phosphate (G6P) par l'hexokinase (ou glucokinase), une étape irréversible qui consomme de l'ATP.

Quelle est la différence entre l'hexokinase et la glucokinase?

L'hexokinase est ubiquitaire et a une haute affinité; la glucokinase est hépatique, a une faible affinité et est active après les repas pour le stockage du glucose.

Décrivez la troisième étape (irréversible) de la glycolyse.

La phosphofructo-kinase-1 (PFK1) phosphoryle le Fructose-6-phosphate en Fructose-1,6-bisphosphate (FBP), une étape clé de régulation qui consomme de l'ATP.

Qu'est-ce que le Fructose-1,6-bisphosphate (FBP)?

Un intermédiaire central formé par la phosphorylation du F6P, il est ensuite clivé par l'aldolase.

Quelle enzyme catalyse le clivage du Fructose-1,6-bisphosphate et quels produits sont formés?

L'aldolase clive le FBP en deux triose phosphates: le Glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) et le Dihydroxyacétone phosphate (DHAP).

Quelle est la relation entre le Glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) et le Dihydroxyacétone phosphate (DHAP)?

La DHAP est isomérisée en GAP, lui permettant de poursuivre la voie glycolytique car seul le GAP est un substrat pour les étapes suivantes.

Décrivez l'étape de production de NADH dans la glycolyse.

La Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase oxyde le GAP en 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG), réduisant simultanément le NAD+ en NADH.

Quel est le rôle du 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG)?

C'est un intermédiaire riche en énergie qui transfère directement un groupe phosphate à l'ADP pour former de l'ATP, via la phosphoglycérate kinase.

Quel est le pHosphoénolpyruvate (PEP) et comment est-il formé?

Le PEP est un intermédiaire très énergétique, formé par la déshydratation du 2-phosphoglycérate (2-PG) catalysée par l'énolase.

Décrivez la dernière étape irréversible de la glycolyse.

La pyruvate kinase catalyse le transfert d'un phosphate du PEP à l'ADP, formant de l'ATP et du pyruvate, et est une étape régulatrice majeure.

Qu'est-ce que le pyruvate et quelles sont ses options métaboliques?

Le pyruvate est le produit final de la glycolyse. Il peut être réduit en lactate (anaérobie) ou converti en acétyl-CoA pour le cycle de Krebs (aérobie).

Quel est le rôle de la lactate déshydrogénase (LDH)?

La LDH réduit le pyruvate en lactate, régénérant le NAD+ pour permettre à la glycolyse de se poursuivre en absence d'oxygène.

Quel est le bilan énergétique net de la glycolyse?

Pour une molécule de glucose, la glycolyse produit un net de 2 ATP et 2 NADH.

Qu'est-ce que le glycogène?

Le glycogène est un polysaccharide ramifié servant au stockage rapide du glucose dans le foie et les muscles.

Qu'est-ce que la glycogénogenèse?

C'est la voie de synthèse du glycogène à partir du glucose, principalement stimulée par l’insuline.

Qu'est-ce que la glycogénolyse?

C'est la voie de dégradation du glycogène en glucose-1-phosphate, puis en glucose, principalement stimulée par le glucagon ou l'adrénaline.

Quelle enzyme est clé pour la synthèse du glycogène?

La glycogène synthase est l'enzyme responsable de l'allongement des chaînes de glycogène par des liaisons \alpha1-4.

Quel est le rôle de l'UDP-glucose dans la glycogénogenèse?

L'UDP-glucose est la forme activée du glucose, transférée par la glycogène synthase pour construire la chaîne de glycogène.

Par quelle enzyme l'UDP-glucose est-il produit?

L'UDP-glucose pyrophosphorylase produit l'UDP-glucose à partir de Glucose-1-phosphate et d'UTP.

Quel est le rôle de la phosphoglucomutase dans le métabolisme du glycogène?

Elle interconvertit le Glucose-6-phosphate (G6P) en Glucose-1-phosphate (G1P) (et inversement), essentiel pour orienter le glucose vers la synthèse ou la dégradation du glycogène.

Quelle enzyme est clé pour la dégradation du glycogène?

La glycogène phosphorylase est l'enzyme qui clive les liaisons \alpha1-4 du glycogène, libérant du Glucose-1-phosphate.

Quel est le rôle des enzymes débranchantes?

Les enzymes débranchantes retirent les ramifications (liaisons \alpha1-6) du glycogène pour permettre une dégradation complète par la glycogène phosphorylase.

Comment la glycogène synthase est-elle régulée?

Elle est activée par l'insuline (par déphosphorylation) et inhibée par le glucagon et des effecteurs allostériques comme le G6P.

Comment la glycogène phosphorylase est-elle régulée?

Elle est activée par le glucagon et l'adrénaline (par phosphorylation) et par l'AMP (allostériquement), et inhibée par l'ATP et le G6P.

Décrivez la régulation covalente du métabolisme du glycogène.

La phosphorylation/déphosphorylation des glycogène synthase et phosphorylase par des cascades de kinases/phosphatases (déclenchées par hormones) contrôle l'équilibre entre synthèse et dégradation.

Décrivez la régulation allostérique du métabolisme du glycogène.

Des effecteurs comme l'AMP (active phosphorylase), l'ATP et le G6P (inhibent phosphorylase, activent synthase) modulent directement l'activité enzymatique.

Quels sont les rôles des réserves de glycogène hépatiques?

Les réserves hépatiques de glycogène sont utilisées pour maintenir la glycémie stable pour tout l'organisme, assurant l'approvisionnement des organes glucodépendants.

Quels sont les rôles des réserves de glycogène musculaires?

Les réserves musculaires de glycogène sont utilisées exclusivement par le muscle lui-même pour ses besoins énergétiques, sans libération de glucose dans le sang.

Qu'est-ce qu'une glycogénose?

Une glycogénose est une maladie causée par un déficit enzymatique du métabolisme du glycogène, entraînant des troubles de stockage ou de dégradation du glycogène.

Qu'est-ce que la néoglucogenèse et quelle est sa fonction?

La néoglucogenèse est la voie de synthèse de novo du glucose à partir de précurseurs non glucidiques, essentielle pour maintenir la glycémie lors du jeûne.

Quels sont les principaux substrats non glucidiques de la néoglucogenèse?

Le lactate, l'alanine (et autres acides aminés glucoformateurs) et le glycérol sont les substrats majeurs.

Décrivez le rôle du lactate comme substrat néoglucogénique.

Le lactate est converti en pyruvate, puis en glucose, notamment dans le cycle de Cori où le lactate musculaire est recyclé par le foie en glucose.

Décrivez le rôle de l'alanine comme substrat néoglucogénique.

L'alanine est un acide aminé qui peut être transaminé en pyruvate, puis utilisé pour la synthèse de glucose dans le foie (cycle de l'alanine-glucose).

Comment le glycérol est-il incorporé dans la néoglucogenèse?

Le glycérol (issu des triglycérides) est phosphorylé en glycérol-3-phosphate puis oxydé en dihydroxyacétone phosphate (DHAP), entrant ainsi dans la voie néoglucogénique.

Quels sont les compartiments cellulaires impliqués dans la néoglucogenèse?

La pyruvate carboxylase est mitochondriale; l'oxaloacétate et le PEP sont interconvertis entre mitochondrie et cytosol; la G6Pase est dans le réticulum endoplasmique.

Quel est le rôle de la pyruvate carboxylase et où est-elle située?

C'est une enzyme mitochondriale qui carboxyle le pyruvate en oxaloacétate (OA), une étape clé et coûteuse en ATP, initiant la néoglucogenèse.

Comment l'oxaloacétate (OA) quitte-t-il la mitochondrie?

L'OA est réduit en malate dans la mitochondrie (par la malate déshydrogénase mitochondriale), traverse la membrane, puis est réoxydé en OA dans le cytosol.

Quel est le rôle de la malate déshydrogénase cytoplasmique dans la néoglucogenèse?

Elle réoxyde le malate en oxaloacétate dans le cytosol, un précurseur essentiel pour la synthèse du PEP via PEPCK.

Quel est le rôle de la PEP carboxykinase (PEPCK) dans la néoglucogenèse?

C'est une enzyme cytosolique (et parfois mitochondriale) qui décarboxyle et phosphoryle l'oxaloacétate (OA) en phosphoénolpyruvate (PEP), nécessitant du GTP.

Quelle enzyme de la néoglucogenèse "contourne" la PFK1 de la glycolyse?

La fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase) hydrolyse le Fructose-1,6-bisphosphate en Fructose-6-phosphate, une réaction irréversible inverse de celle de PFK1.

Quelle enzyme permet la libération du glucose libre dans le sang et où est-elle localisée?

La Glucose-6-phosphatase (G6Pase), localisée dans le réticulum endoplasmique, déphosphoryle le Glucose-6-phosphate en glucose libre, principalement dans le foie et le rein.

Quel est le bilan énergétique de la néoglucogenèse?

La néoglucogenèse est coûteuse en énergie, consommant 4 ATP, 2 GTP et 2 NADH pour la synthèse d'une molécule de glucose à partir de deux molécules de pyruvate.

Quelle est la relation entre le réticulum endoplasmique et la néoglucogenèse?

Le réticulum endoplasmique est le site de la G6Pase, une enzyme cruciale pour la déphosphorylation finale du G6P en glucose libre avant sa libération.

Comparez la glycolyse et la néoglucogenèse en termes de bilan général et de rôle.

La glycolyse produit de l'énergie (ATP); la néoglucogenèse est une voie coûteuse qui assure la production de glucose pour maintenir la glycémie et les réserves énergétiques en cas de besoin.

Quel est le rôle de l'insuline dans le métabolisme des glucides?

L'insuline augmente l'entrée du glucose dans les cellules du muscle et du tissu adipeux (via GLUT4), stimule la glycolyse et la glycogénogenèse, et inhibe la néoglucogenèse.

Quel est le rôle du glucagon dans le métabolisme des glucides?

Le glucagon élève la glycémie en stimulant la dégradation du glycogène (glycogénolyse) et la production de glucose (néoglucogenèse), et inhibe la glycolyse et la glycogénogenèse.

Comment l'insuline régule-t-elle spécifiquement la glycogène synthase?

L'insuline stimule l'activité de la glycogène synthase par déphosphorylation, favorisant ainsi le stockage du glucose.

Comment le rapport ATP/AMP régule-t-il la glycolyse?

Un rapport ATP/AMP élevé (abondance d'énergie) inhibe la glycolyse (via PFK1 et Pyruvate Kinase); un rapport faible (déficit énergétique) active la glycolyse (via AMP sur PFK1).

Comment l'AMP régule-t-il allostériquement la glycolyse?

L'AMP est un activateur allostérique puissant de la Phosphofructo-kinase-1 (PFK1), stimulant le flux glycolytique lorsque l'énergie est faible.

Comment l'ATP régule-t-il allostériquement la glycolyse?

L'ATP, lorsque ses niveaux sont élevés, indique une énergie suffisante; il agit comme un inhibiteur allostérique de la PFK1 et de la pyruvate kinase, ralentissant le flux glycolytique.

Quel est le rôle du Fructose-2,6-bisphosphate (F2,6BP) dans la régulation de la glycolyse et de la néoglucogenèse?

Le F2,6BP est un activateur allostérique clé de la PFK1 (stimulant la glycolyse) et un inhibiteur de la Fructose-1,6-bisphosphatase (inhibant la néoglucogenèse), assurant une régulation réciproque.

Comment la PFK2 est-elle régulée par phosphorylation et pourquoi est-elle dite bifonctionnelle?

L'état de phosphorylation de PFK2 détermine son activité kinase ou phosphatase. Phosphorylée, elle agit en phosphatase (diminue F2,6BP, favorise néoglucogenèse); déphosphorylée, elle est kinase (augmente F2,6BP, favorise glycolyse).

Quels sont les points de contrôle irréversibles de la glycolyse et leur importance régulatrice?

Les enzymes hexokinase, PFK1 et pyruvate kinase catalysent les étapes irréversibles de la glycolyse et sont les principaux points de régulation du flux métabolique.

Comment la PFK1 est-elle régulée allostériquement?

PFK1 est activée par le F2,6BP et l'AMP, et inhibée par l'ATP et le citrate, ce qui ajuste le flux glycolytique aux besoins énergétiques de la cellule.

Comment la pyruvate kinase est-elle également régulée allostériquement?

La pyruvate kinase est activée par le Fructose-1,6-bisphosphate (Feed-forward activation) et inhibée par l'ATP, l'acétyl-CoA et les acides gras à longue chaîne.

Quel est l'impact de la régulation hormonale sur PFK1 et Pyruvate Kinase?

Hormones comme l'insuline (par déphosphorylation, active) et le glucagon (par phosphorylation inverse) modulent l'activité de ces enzymes pour orienter le flux métabolique.

Quel est le rôle du NADH dans la régulation et le bilan mitochondrial?

Le NADH généré lors de la glycolyse est un coenzyme oxydoréducteur. En aérobie, il est utilisé par la chaîne respiratoire mitochondriale pour produire de l'ATP et régénérer le NAD+.

En quoi consiste l'interconnexion des voies métaboliques (glycolyse/néoglucogenèse)?

Ces voies sont réciproquement régulées selon l'état énergétique cellulaire (rapport ATP/AMP) et les besoins en ATP, assurant un équilibre.

Quel est le rôle de la respiration mitochondriale dans l'énergie cellulaire?

La respiration, avec la chaîne respiratoire, régénère l'ATP en utilisant les électrons du NADH et FADH2 produits par la glycolyse et le cycle de Krebs.

Comment l'organisation spatiale (compartimentation) contribue-t-elle à la régulation des voies métaboliques?

Les différentes étapes des voies métaboliques se déroulent dans des compartiments cellulaires spécifiques (cytosol, mitochondrie, RE), ce qui permet une régulation fine et coordonnée.

Quels sont les liens entre la glycolyse et le cycle de Krebs?

Le pyruvate, produit de la glycolyse, est le précurseur de l'acétyl-CoA qui entre dans le cycle de Krebs, liant ainsi le métabolisme des glucides et la production d'énergie mitochondriale.

Quelles sont les interactions hormonales clés dans la régulation métabolique?

L'insuline et le glucagon sont les maîtres régulateurs qui orchestrent le flux métabolique des glucides en fonction du statut nutritionnel via des signaux et phosphorylations/déphosphorylations.

Pourquoi la glycolyse est-elle considérée comme une voie métabolique universelle?

La glycolyse est présente dans toutes les cellules de tous les organismes vivants, attestant de son rôle fondamental et ancien dans l'utilisation du glucose comme source d'énergie.

Comment le NADH contribue-t-il à la respiration mitochondriale?

Le NADH produit lors de la glycolyse et du cycle de Krebs dépose ses électrons à la chaîne respiratoire mitochondriale, permettant la production d'une grande quantité d'ATP en aérobie.

Quel est le rôle du NAD+ dans les processus d'oxydo-réduction?

Le NAD+ est la forme oxydée du coenzyme. Il agit comme accepteur d'électrons dans des réactions d'oxydation, comme lors de la glycolyse.

Quelles sont les différentes destinées métaboliques du Glucose-6-phosphate (G6P)?

Le G6P peut être dirigé vers la glycolyse pour l'énergie, la glycogénogenèse pour le stockage, ou déphosphorylé en glucose libre par la G6Pase.