M5S5.1 Métabolisme des acides gras et des lipides Flashcards
• Connaître l’utilisation des acides gras, leur synthèse et leurs rôles • Expliquer leur stockage et leur distribution • Faire de même pour le cholestérol
Comment appelle t-on le catabolisme des acides gras ? Où a t-elle lieu ? Quelles cellules en sont incapables ?
La dégradation oxydative des acides gras, appelée β-oxydation, a pour but de former des molécules d’ATP au niveau des mitochondries.
La majorité des cellules est capable de réaliser la β-oxydation, à l’exception des cellules glucodépendantes : hématies, neurones et cellules musculaires en conditions anaérobies.
Une fois dans la cellule, les acides gras doivent être activés et transférés dans la mitochondrie.
Comment les acides gras à chaîne courte atteignent t-il la matrice mitochondriale ? Que se passe t-il lors de la traversée ?
Les acides gras à courte chaîne (moins de 10 carbones) passent par simple diffusion dans la matrice mitochondriale où ils sont activés en AcylCoA.
Comment les AG à chaîne longue traversent-il la membrane mitonchondriale et comment sont activés ?
L’activation des acides gras à longue chaîne a lieu lors de leur traversée de la membrane externe de la mitochondrie.
Elle est catalysée par l’acylCoA synthétase qui se trouve dans cette membrane externe. Les acides gras se retrouvent donc dans l’espace intermembranaire sous la forme d’acylCoA.
(Utilise un ATP et produit AMP + PPI)
Comment l’Acyl CoA traverse t-il la membrane interne des mitochondries ?
Le passage à travers la membrane interne des mitochondries est assuré par un système de transport spécifique faisant intervenir la carnitine, un composé azoté dérivé de la lysine.
La carnitine acyltransférase, une enzyme située sur la face externe de la membrane interne de la mitochondrie, catalyse la liaison de l’acylCoA avec la carnitine, donnant l’acylcarnitine avec élimination du coenzyme A.
L’acylcarnitine est transportée par la carnitine-acylcarnitine translocase à travers la membrane, et se retrouve dans la matrice mitochondriale.
(schémas page 4)
Quel est le principe général de la β-oxydation ?
L’acylCoA est dégradé par une succession de cycles de quatre réactions (« hélice de Lynen »), aboutissant chacun à la libération d’une molécule d’acétylCoA qui pourra participer au cycle de Krebs.
4 réactions :
- Oxydation de l’AcylCoA
- Hydratation
- Oxydation de la fonction alcool
- Clivage
Quelle est la première étape de la β-oxydation ?
C’est une réaction de déshydrogénation catalysée par l’acylCoA déshydrogénase en association avec le FAD (flavine adénine dinucléotide) et conduisant à la formation d’une double liaison entre les carbones ∆2 et ∆3 de l’acyl.
(Utilisation d’un FAD et production d’un FADH)
On obtient un trans-∆2-énoylCoA (ou plus simplement énoylCoA).
Que devient le trans-∆2-énoylCoA ?
L’énoylCoA hydratase catalyse l’hydratation de la double liaison qui donne du β-hydroxyacylCoA.
(utilise un H2O).
Que devient le β-hydroxyacylCoA
La fonction alcool du carbone β (le carbone α est le premier carbone après la fonction carboxylique) est oxydée (d’où le nom de β-oxydation) en fonction cétone par la β-hydroxyacylCoA déshydrogénase en association avec le NAD+, donnant du β-cétoacylCoA.
(Utilisation d’un NAD+ et production d’un NADH+H+)
A quoi correspond la réaction de clivage dans la β-oxydation ?
La cétothiolase (ou β-cétothiolase) catalyse la libération de l’acylCoA diminué de deux atomes de carbone et d’une molécule d’acétylCoA.
(Utilise un COASH)
Bilan d’un cycle de β-oxydation :
AcylCoA(n C) + FAD + H2O + NAD+ + CoASH
→
AcylCoA(n-2 C) + FADH2 + NADH+H+ + acétylCoA
Quel est le bilan énergétique d’un cycle de β-oxydation ? Par rapport à la dégradation du glucose ?
FADH2 : 2 ATP
NADH+H+ : 3 ATP
AcétylCoA : 12 ATP
Total : 17 ATP
Sur le plan énergétique, la dégradation des acides gras est plus avantageuse que celle du glucose.
La dégradation d’une molécule de glucose produit 38 ATP, soit 38/6 = 6 ATP par atome de carbone.
Pour l’acide palmitique (16C), on obtient 129/16 = 8 ATP par atome de carbone.
Quel est le bilan de β-oxydation de l’acide plamitique ? En prenant en compte l’activation de l’acide palmitique ?
L’acide palmitique est un acide gras saturé à 16 atomes de carbone.
Sa dégradation nécessite donc sept cycles (16/2 – 1) et produit :
- 8 molécules d’acétylCoA (16/2),
- 7 FADH2,
- 7 NADH+H+.
Soit au niveau énergétique : 8 × 12 + 7 × 2 + 7 × 3 = 131 ATP
Pour activer l’acide palmitique en palmitylCoA, une molécule d’ATP a été hydrolysée en AMP.
L’adénylate kinase catalyse ensuite la transformation de l’AMP en ADP par réaction avec l’ATP :
AMP + ATP → 2 ADP.
D’un point de vue énergétique, l’hydrolyse d’un ATP en AMP est donc équivalente à l’hydrolyse de 2 ATP (puisqu’on obtient au final 2 ADP).
L’oxydation complète de l’acide palmitique fournit donc 129 molécules d’ATP (131–2).
Quelle est la particularité de la β-oxydation des acides gras aux insaturations en position impaires ?
La réaction commence, comme dans le cas des acides gras saturés, par une succession de cycles, jusqu’à ce que la double liaison se trouve en position ∆3.
On obtient un cis-∆3-énoylCoA qui n’est pas reconnu par les enzymes de la β-oxydation.
Une autre enzyme, l’énoylCoA isomérase, intervient alors.
Cette enzyme convertit la double liaison cis-∆3 en trans-∆2.
L’acylCoA déshydrogénase n’intervient pas et est remplacée par l’énoylCoA isomérase.
On perd donc la formation d’un FADH2, soit l’équivalent de 2 ATP.
Quel est le bilan de la β-oxydation des acides gras aux insaturations en position impaires ? ex Acide palmitoléique
L’acylCoA déshydrogénase n’intervient pas et est remplacée par l’énoylCoA isomérase.
On perd donc la formation d’un FADH2, soit l’équivalent de 2 ATP.
Exemple : acide palmitoléique (C16 :1 ∆9)
Au lieu d’obtenir la formation de 129 ATP comme avec l’acide palmitique, la β-oxydation produit 127 ATP.
Quelle est la particularité de la β-oxydation des acides gras aux insaturations en position paires ?
Les cycles de β-oxydation ont lieu normalement jusqu’à l’obtention d’une insaturation en position cis-∆4.
Il se produit alors un cycle modifié avec l’intervention de deux enzymes supplémentaires.
La première réaction du cycle est catalysée normalement par l’acylCoA dH. Le produit de la réaction est un
trans-∆2-cis-∆4-énoylCoA.
Une réductase (diénoylCoA réductase) réduit une double liaison et déplace l’autre en position ∆3. Cette réaction s’accompagne de l’oxydation d’un NADPH+H+.
L’énoylCoA isomérase intervient alors, donnant un trans-∆2-énoylCoA.
Le cycle reprend normalement à l’étape 2 (hydratation).
Qu’en est il du bilan de la β-oxydation des acides gras aux insaturations en position paires ?
Deux étapes ont été ajoutées, mais sans modifier le bilan énergétique.
Le cycle modifié produit deux coenzymes réduits (NADH+H+ et FADH2).
Quelle est la particularité de la β-oxydation des acides gras impaires ?
Ils subissent une β-oxydation classique jusqu’à l’obtention d’un acylCoA à trois atomes de carbone (propionylCoA).
Celui-ci est ensuite carboxylé par la propionylCoA carboxylase pour donner du méthylmalonylCoA.
(ajout de CO2+H2O+ ATP produit de l’ADP + Pi)
Le méthylmalonylCoA est transformé en succinylCoA par la méthylmalonylCoA mutase
Le succinylCoA peut ensuite intégrer le cycle de Krebs.
Quelles sont les points de régulation de la β-oxydation ?
Le principal point de régulation de la β-oxydation se trouve au niveau de l’acylcarnitine transférase I.
Cette enzyme fait l’objet d’une régulation allostérique : elle est inhibée par une augmentation de la concentration cytosolique en malonylCoA, qui est le produit de la première étape de la biosynthèse des acides gras.
Ainsi, lorsque la biosynthèse des acides gras est activée, leur dégradation est inhibée.
La formation du malonylCoA est elle-même régulée de façon hormonale :
- le glucagon inhibe sa formation, et active donc indirectement la β-oxydation ;
- l’insuline active sa formation et inhibe donc indirectement la β-oxydation.
Qu’est ce que les corps cétoniques ? Quel est leur rôle ? Où sont ils créer ? Quels types existe il ?
Les corps cétoniques sont de petites molécules diffusant facilement à travers les membranes biologiques et solubles dans les liquides physiologiques.
Ils constituent une source d’énergie pour certains tissus, en particulier le cerveau, le cœur et les muscles squelettiques.
Ils sont formés dans le foie à partir d’acétylCoA provenant essentiellement du catabolisme des acides gras.
On distingue trois corps cétoniques :
· l’acétoacétate : CH3-CO-CH2-COOH ;
· le β-hydroxybutyrate : CH3-CHOH-CH2-COOH ;
· l’acétone : CH3-CO-CH3.
Où à lieu la synthèse des corps cétoniques ? Où sont elles libérées ?
La synthèse des corps cétoniques a lieu dans la matrice mitochondriale.
Les trois corps cétoniques sont libérés dans le sang.
L’acétone est un déchet, éliminé par voie pulmonaire ou urinaire.
L’acétoacétate et le β-hydroxybutyrate sont distribués aux tissus périphériques capables de les utiliser.
Quelle est la première réaction de la cétogenèse ?
La cétogenèse commence par la condensation de deux molécules d’acétylCoA, avec libération de Coenzyme A, catalysée par la cétothiolase (dernière enzyme de la β-oxydation, réaction inverse).
Que devient l’acétoacétylCoA dans la cétogenèse ?
Ensuite, la condensation d’une troisième molécule d’acétylCoA est catalysée par l’HMG-CoA synthase et donne du β-hydroxy-β-méthylglutaryl-CoA (HMG-CoA).
Que devient la HMG-CoA dans la cétogenèse ?
La HMG-CoA lyase catalyse la formation d’acétoacétate avec libération d’un acétylCoA.
Que devient l’acétoacétate ?
Il est le premier corps cétonique formé.
Il peut ensuite être transformé soit en acétone, soit en β-hydroxybutyrate.
- La formation d’acétone est une décarboxylation spontanée (sans enzyme) qui a lieu de manière continue. (Libération de CO2)
- La formation de β-hydroxybutyrate est une réduction catalysée par la β-hydroxybutyrate déshydrogénase.
Qu’est ce que la cétolyse ? Où a t-elle lieu ?
Elle correspond à la dégradation oxydative des corps cétoniques pour la production d’ATP et elle a lieu dans la mitochondrie.
