CM2/CM3: Pouvoir oxydo-réducteur / catabolisme-anabolisme / ATP et CoASH

Pouvoir oxydo-réducteur 

Catabolisme-anabolisme

ATP et CoASH

Oxydations

Réductions

NAD+

, FAD

NADPH,H+

Catabolisme

Anabolisme

ATP et CoASH

Glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) Partie Questions

1. Quelle est la réaction catalysée par la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) ?

2. Quels sont les produits de cette réaction ?

3. Pourquoi cette étape est-elle clé dans la glycolyse ?

• La GAPDH catalyse l’oxydation du glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) en 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG). Elle utilise le NAD+ comme accepteur d’électrons et un phosphate inorganique (Pi) comme source de phosphorylation.

• Les produits sont :

  • 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG), un intermédiaire riche en énergie,

  • NADH + H+, qui pourront alimenter la chaîne respiratoire en conditions aérobies.

• Cette étape est clé car :

  • elle génère du pouvoir réducteur (NADH),

  • elle permet la formation d’un intermédiaire à haut potentiel énergétique utilisé pour la phosphorylation au niveau du substrat (via la phosphoglycérate kinase),

  • elle relie l’état redox cellulaire (rapport NAD+/NADH) à la progression de la glycolyse, jouant ainsi un rôle de régulation métabolique.

Pyruvate déshydrogénase (PDH) Partie Questions

1. Qu’est-ce que le complexe pyruvate déshydrogénase et quelle est sa fonction principale ?

2. Quelles sont les trois sous-unités enzymatiques du complexe ?

3. Quels sont les cinq coenzymes nécessaires à son activité ?

4. Quelle est la réaction globale catalysée par la pyruvate déshydrogénase ?

5. Pourquoi cette étape est-elle considérée comme une étape clé du métabolisme énergétique ?

• Le complexe pyruvate déshydrogénase (PDH) est un complexe multiprotéique de plusieurs dizaines de sous-unités. Sa fonction est de convertir le pyruvate issu de la glycolyse en acétyl-CoA, permettant ainsi l’entrée du carbone glycolytique dans le cycle de Krebs.

• Les trois sous-unités enzymatiques sont :

  • E1 : Pyruvate déshydrogénase (dépendante de la thiamine pyrophosphate),

  • E2 : Dihydrolipoyl transacétylase,

  • E3 : Dihydrolipoyl déshydrogénase.

• Les cinq coenzymes requis sont :

  • Thiamine pyrophosphate (TPP) pour E1,

  • Acide lipoïque et Coenzyme A (CoA-SH) pour E2,

  • FAD et NAD+ pour E3.

1. Cette étape est clé car :

   • elle relie directement la glycolyse au cycle de Krebs,

   • elle produit du NADH, utilisé dans la chaîne respiratoire pour générer de l’ATP,

   • elle est irréversible et fortement régulée (par phosphorylation de E1, inhibition par ATP, NADH et acétyl-CoA, activation par pyruvate et ADP).

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Pyruvate déshydrogénase et α-cétoglutarate déshydrogénase Partie Questions

1. Quelle est la réaction catalysée par la pyruvate déshydrogénase et quels sont ses produits ?

2. Quelle est la réaction catalysée par l’α-cétoglutarate déshydrogénase et quels sont ses produits ?

3. Quelles sont les similitudes structurales et fonctionnelles entre ces deux complexes enzymatiques ?

4. Pourquoi ces deux réactions sont-elles considérées comme des étapes clés et irréversibles du métabolisme énergétique ?

• La pyruvate déshydrogénase (PDH) catalyse l’oxydation décarboxylante du pyruvate en acétyl-CoA.
  Réaction globale :

  

  Cette réaction assure le lien entre la glycolyse et le cycle de Krebs.

• L’α-cétoglutarate déshydrogénase (α-KGDH) catalyse une réaction analogue : l’oxydation décarboxylante de l’α-cétoglutarate en succinyl-CoA.
  Réaction globale :

  

  Cette étape intervient au cœur du cycle de Krebs.

• Les similitudes :

  • Ce sont deux complexes multiprotéiques organisés autour de trois types de sous-unités (E1, E2, E3).

  • Ils utilisent les mêmes cofacteurs : thiamine pyrophosphate (TPP), acide lipoïque, FAD, NAD+, CoA-SH.

  • Ils produisent tous deux du NADH et libèrent du CO2.

  • Leur mécanisme enzymatique suit une séquence analogue de transferts : décarboxylation → transfert d’acyle → régénération des coenzymes.

• Ces deux réactions sont des étapes clés car :

  • elles sont irréversibles et fortement régulées,

  • elles génèrent du NADH, alimentant la chaîne respiratoire et donc la production d’ATP,

  • elles produisent des intermédiaires à haut potentiel énergétique (acétyl-CoA et succinyl-CoA) essentiels pour le cycle de Krebs et le métabolisme global,

  • elles représentent des points de contrôle métabolique intégrant l’état énergétique de la cellule (ATP, NADH, acétyl-CoA).