Le réseau métabolique Flashcards
(87 cards)
1
Q
Catabolisme : Définition
A
Ensemble des réactions biochimiques de dégradation moléculaire des composés chimiques complexes
2
Q
Anabolisme : Définition
A
Ensemble des réactions biochimiques de synthèse moléculaire des composés chimiques complexes
3
Q
Métabolisme cellulaire : Définition
A
Combinaison des réactions cataboliques et anaboliques
4
Q
Molécule clé qui couple le catabolisme et l’anabolisme
A
ATP
5
Q
Cycle de l’ATP
A
Diapo p. 8
6
Q
Formation d’ATP par phosphorylation au niveau du substrat : Définition
A
Phosphate riche en énergie est transféré directement d’un composé phosphorylé à une molécule d’ADP (le substrat)
7
Q
Glycolyse : Mécanisme
A
Phase 1 : Activation
Phase 2 : Scission
Phase 3 : Oxydation (2x)
Détails p. 11, 13, 14
8
Q
Glycolyse : Bilan énergétique en ATP par molécule de glucose?
A
2 ATP
9
Q
NAD+ , Pi –> NADH+
A
Formation d’ATP par phosphorylation oxydative
10
Q
Enzymes : Définition
A
Molécules/protéines qui ne sont pas modifiés dans la rx, mais sont essentiels
11
Q
Enzymes : Rôle
A
- Enzyme baisse le niveau de l’É d’activation
- Peuvent travailler avec des coenzyme=cofacteur pour le bon fonctionnement avec l’enzyme
12
Q
Cofacteur : Définition
A
Molécule non protéique nécessaire au métabolisme
Cofacteur = Coenzyme
13
Q
Coenzyme : Définition
A
Cofacteur requis pour l’activité enzymatique
Cofacteur = Coenzyme
14
Q
NAD+ et FAD : C’est quoi?
A
Coenzymes d’oxydoréduction qui véhiculent les atomes d’H du catabolisme jusqu’à la chaîne de transport d’électrons
15
Q
NAD+ : Rôle
A
Catabolisme –2H–> NAD+ –> NADH + H+ –> Formation d’un gradient de proton membranaire via la chaîne de transport d’électrons –> Production d’ATP par phosphorylation oxydative
16
Q
FAD : Rôle
A
Catabolisme –2H–> FAD –> FADH2 –> Formation d’un gradient de proton membranaire via la chaîne de transport d’électrons –> Production d’ATP par phosphorylation oxydative
17
Q
NAD+ : Nicotinamide adénine dinucléotide
A
- Dérivée de la niacine (vit. B3)
- Charge positive due à la protonation de son atome d’azote
- Charge nette/totale négative (-1) à cause des groupements phosphates
- Structure de la portion adénine dinucléotide du NAD+ = structure de l’ADP
18
Q
FAD : Flavine adénine dinucléotide
A
- Flavine: dérivée de la riboflavine (vit B2)
- Flavine + ribitol –> riboflavine
- Riboflavine + Pi -> -flavine mononucléotide (FMN)
- Structure de la portion adénine mononucléotide du FAD = structure de l’AMP
- charge nette du FAD : négative (-2)
19
Q
Réactions d’oxydoréduction : Définition
A
réaction chimique qui implique un transfert d’éléctron(s)
20
Q
Oxydation : Définition
A
Perte d’électrons
21
Q
Réduction : Définition
A
Gain d’électron(s)
22
Q
Agent oxydant : Définition
A
Accepteur d’électrons
23
Q
Agent réducteur : Définition
A
Donneur d’électrons
24
Q
Effet de l’acquisition des hydrogènes (H+ et e-)
A
Déstabilise un peu la structure aromatique. Cela rends la forme réduite FADH2 et NADH moins stable de la
forme oxydé et comme conséquence très réactive
25
Lors d’une réaction d’oxydoréduction, il y a toujours une ... ?
Réaction d’oxydation et une réaction de réduction
26
Réactions d’oxydoréduction: Convention
Définir ce qui arrive au substrat principal de la réaction et non au cofacteur ou au coenzyme
27
Rôles physiologiques de la chaîne de transport d’électrons
- Transporter les électrons des coenzymes métaboliques réduits du cytoplasme dans la membrane interne jusqu’à un accepteur final d'électron cytoplasmique
- Permettre le recyclage des coenzymes métaboliques oxydés requis pour le catabolisme
- Pomper des protons du cytoplasme à l’espace extra cytoplasmique pour former un gradient électrochimique de protons au travers de la membrane interne
- Permettre la formation d’ATP par phosphorylation oxydative
28
Qu’est-ce qui permet le recyclage des coenzymes métaboliques oxydés requis pour le catabolisme?
Transport des électrons
29
Qu’est-ce qui permet de pomper des protons du cytoplasme à l’espace extracytoplasmique pour former un gradient électrochimique de protons au travers de la membrane interne?
Transport des électrons
30
Qu’est-ce qui permet la formation d’ATP par phosphorylation oxydative?
Gradient de protons
31
La chaîne de transport d’électrons
```
Complexe 1 --> NADH déshydrogénase
Complexe 2 --> Succinate déshydrogénase
Complexe 2 à 3 --> Quinone
Complexe 3 --> Cytochrome bc1
Complexe 3 à 4 --> Cytochrome c
Complexe 4 --> Cytochrome Oxydase
```
32
Complexe 1: NADH déshydrogénase
- Enzyme qui capte les électrons donnés au NAD+ et donne les électrons à la quinone
NADH+H+ --> NAD+ + 2 H+
- Enzyme de la classe des flavoprotéines, elle contient un groupement flavine mononucléotide (FMN) qui capte les électrons du NADH + H+
- 3 centres réactionnels de type fer-soufre (Fe-S) pour le transport des électrons vers la quinone
33
Complexe 1: NADH déshydrogénase : Combien d’électrons sont captés par l’enzyme?
2
34
Coenzyme NADH+H+: oxydée ou réduite?
Oxydée
35
Coenzyme quinone: oxydée ou réduite?
Réduite
36
Quelle molécule contient aussi du FMN?
FAD
37
Flavine est dérivée de quelle vitamine?
B2 / Riboflavine
38
Centres Fer-Soufre : Définition
Centres moléculaires contenant des atomes de fer et de soufre pour le transfert d’électrons
39
Centres Fer-Soufre : D'où viennent les atomes de soufre?
Acide aminé cystéine (Cys)
40
Complexe 1: NADH déshydrogénase : quinone reçoit cb de molécules?
- 2 électrons provenant du NADH + H+
- 2 protons du cytoplasme
Pompe 4 protons du cytoplasme vers l’environnement extracytoplasmique pour chaque transport de 2 électrons
41
Complexe II: Succinate déshydrogénase
- Enzyme qui capte les électrons donnés au FAD et done es électrons à la quinone
FADH2 --> FAD + 2H+
- Centre Fe-S pour le transport des électrons du FADH2 à la quinone
- Transfert des 2 électrons à la quinone, complexe 2 ajoute 2 protons/H provenant du cytoplasme à la quinone
- Complexe 2 ne pompe pas de protons du cytoplasme vers l’environnement extracytoplasmique lors du transport d’électrons
42
Complexe II: Succinate déshydrogénase : Combien d’électrons sont captés par l’enzyme?
2
43
Coenzyme quinone: oxydée ou réduite?
Réduite
44
Coenzyme FADH2: oxydée ou réduite?
Oxydée
45
Complexe II: Succinate déshydrogénase : transfert d’électrons au FAD se produit dans quel chemin métabolique?
Le cycle de Krebs, réaction effectuée par la succinate déshydrogénase
46
Quinone : Définition
Molécule aromatique avec un noyau de benzène comportant 2 atomes d’oxygène et pouvant accepter 2 atomes d’hydrogène (2 électrons et 2 protons)
47
Cytochromes: des hémoprotéines
Protéines contenant un groupement hème pour le transport d’un électron
48
Hème : Définition
Composé chimique avec un atome de fer au centre d’un anneau organique hétérocyclique (porphyrine)
49
Complexe III: Cytochrome bc1 : Définition
Complexe protéique contenant 11 sous-unités,
dont 3 sous-unités impliquées dans le transfert d’électrons:
1) cytochrome b avec 2 hèmes: bH et bL
2) cytochrome c1 avec 1 hème: c1
3) protéine Rieske avec centre Fe-S
50
Complexe III: Cytochrome bc1 : Mécanisme 1er cycle
- oxydation d’un quinol en quinone
- pompage de 2 protons dans l’espace extracytoplasmique
- transfert d’un électron à un cytochrome C
- réduction d’une quinone en semiquinone
Ou diapo 61-62
51
Complexe III: Cytochrome bc1 : Mécanisme 2e cycle
Le second cycle implique les mêmes 4 étapes que le premier cycle, sauf que:
1) le cytochrome b reconnait un quinol et une semiquinone au lieu d’un quinol et d’une quinone
2) l’électron de l’hème bH est transféré à la semiquinone pour la formation d’un quinol et non à une quinone pour la formation d’une semiquinone
Ou diapo 61-62
52
Complexe III: Cytochrome bc1 : Bilan réactionnel des deux cycles du complexe III
2 électrons
53
Cytochrome c
Hémoprotéine soluble qui possède un hème et transfère les électrons du complexe III au complexe IV uns à uns
54
Complexe IV: Cytochrome oxydase
- Protéine membranaire avec des atomes de fer et de cuivre pour l’accepta2on des électrons provenant des cytochromes c et leur transfert à l’accepteur terminal d’électrons dans le cytoplasme
- Chaque transfert de 2 électrons, la cytochrome oxydase pompe 2 protons dans l’environnement extracytoplasmique
- Représentée en fonction du transfert de 4 électrons
55
L’ATP synthase : 3 sous-unités
1) domaine F0: canal protéique par lequel les protons peuvent traverser la membrane interne
2) domaine F1 responsable de l’activité ATP synthase
3) segment statique qui maintient l’enzyme stable lors des mouvements de rotations causés par le passage des protons
56
ATP synthase et phosphorylation oxydative
- ATP synthase est responsable de la forma2on d’ATP par le processus de phosphorylation oxydative
- Gradient de protons formé par la chaîne de transport d’électrons constitue une force proton motrice (force électrochimique) qui est utilisée par l’ATP synthase
- Passage des protons dans le domaine F0 entraîne une rotation moléculaire de l’enzyme --> fournit l’É pour la phosphorylation de l’ADP en ATP
57
Mécanisme enzymatique de l’ATP synthase
énergie provenant de la rotation moléculaire provoquée par le passage des protons cause un changement de conformation
58
Bilan énergétique par molécule de glucose - glycolyse et cycle de Krebs
diapo p. 79 et 82-83
59
Pompage de protons couplé au transport de 2 électrons dans la chaîne de transport d’électrons
diapo p. 80
60
Import des métabolites : à travers la membrane externe
Gram - seulement
61
Import des métabolites : à travers la membrane interne
Gram- et Gram+
62
Import à travers la membrane externe: porines
- Protéines constituées principalement de feuillets β
- Feuillets β intercalés dans la membrane externe formant un pore
- Forme de baril
- Généralement organisées en trimères protéiques
63
Diffusion passive à travers les porines
- Molécules hydrophiles < 600 Da
- Pas besoin d'É
- Diffusent ensuite dans le périplasme jusqu’à la membrane interne
64
Diffusion facilitée à travers les porines
- Molécules hydrophiles >600 Da
- Implique la reconnaissance de substrats par des porines spécifiques dans la membrane externe
- Pas besoin d'É
- Transport jusqu’au cytoplasme implique d’autres protéines spécifiques
- Dans le cytoplasme: ces molécules sont digérées en éléments simples pour le métabolisme
65
Exemple de diffusion facilitée par les porines
1- Polymères de glucose (ex: maltose et maltodextrines) reconnus par la porine spécifique LamB
2- Transport au travers de la membrane externe
3- Association à la protéine de liaison périplasmique MalE
4- Transport dans le périplasme jusqu’au cytoplasme
66
Transport actif par les porines
- Très grosses molécules
- Requiert des porines spécifiques et de l’énergie
- Transport jusqu’au cytoplasme implique d’autres protéines spécifiques
67
ATP dans périplasme?
NON
68
TonB : Définition
- Protéine insérée dans la membrane interne qui possède un large domaine périplasmique
- Interagit avec les protéines membranaires ExbB et ExbD
69
Complexe TonB-ExbB-ExbD : Définition
- Système de transduction d’énergie provenant du gradient de protons de la membrane interne (force proton motrice)
- Pour les systèmes de transport spécifiques à travers la membrane externe ayant un besoin énergétique
70
TonB est conservé chez les bactéries à Gram + ?
Non
71
Chez les bactéries à Gram +, comment se fait le transport jusqu’à la membrane interne?
Par diffusion facilitée pour les petites molécules,
par des protéines de liaison intégrées dans la membrane interne et exposées au milieu extracellulaire pour les
molécules plus complexes
72
Trois types de transport ne demandant pas d’énergie chimique (Import à la membrane interne)
Uniport
Symport
Antiport
73
Transporteurs de la membrane interne : Définition
Constitués principalement d’hélices α qui s’intercalent dans la membrane interne pour former un canal
74
Composition de la majorité des transporteurs de la membrane interne?
Composés de 12 hélices α transmembranaires
75
Uniporteurs : Mécanisme
Flux d’ions grâce au gradient ionique (champ électrique)
76
Symporteurs : Mécanisme
Flux de molécules grâce au gradient de protons (ou de sodium)
77
Antiporteurs : Mécanisme
Flux de molécules par échange d’ions
- Échange d’ions chargés (+)
- Échange de Na+ - a.a. (+)
78
Système TRAP : Définition
- TRAP = Tripartite ATP-independent periplasmic transporters
| - 4e système indépendant de l’énergie chimique
79
Système TRAP : Rôle
- Transporteurs d’acides dicarboxyliques. Autres substrats potentiels inconnus
- Import de type symport : utilise le gradient de protons
- Requiert deux protéines membranaires en complexe et non une seule!
80
système TRAP chez Gram+/-
Gram + : Couplé à une protéine de liaison membranaire
| Gram - : Couplé à une protéine de liaison périplasmique
81
Deux types de transport demandant de l’énergie chimique
1. Système ABC
| 2. Système relié à la phosphorylation métabolique (PTS)
82
Systèmes ABC
- ABC = ATP-binding cassette
- Type de système de transport très répandu chez les bactéries
- Regroupe la plus grande famille de protéines
- Forte spécificité pour un substrat donné
- Dépendent de la liaison et de l’hydrolyse de l’ATP cytoplasmique pour leur activité de transport à travers la membrane interne
83
Organisa2on des systèmes ABC
- Le substrat est souvent livré par une protéine de liaison (membranaire ou périplasmique)
- Systèmes sont constitués de 2 domaines transmembranaires et de 2 domaines cytoplasmiques ABC
- Formés de plusieurs protéines qui s’assemblent en un transporteur fonctionnel
- Domaines transmembranaires de reconnaissance du substrat: formés d’une protéine sous forme dimérique ou de deux protéines distinctes
- Domaines cytoplasmiques de liaison et d’hydrolyse de l’ATP: souvent formés d’une protéine sous forme dimérique
84
Transport par les systèmes ABC : Exemple
```
vit.B12
Complexe sidérophore-fer
Sucre
A.A (glutamine, leucine, méthionine)
Ions
```
85
Comment les complexes sidérophores-fer et la vitamine B12 sont-ils transportés au travers de la membrane externe et du périplasme chez les bactéries à Gram-négatif?
Par des porines spécifiques impliquant le système TonB, et par une protéine de liaison périplasmique
86
Systèmes de transport reliés à la phosphorylation métabolique (PTS)
- Utilisés pour certains sucres qui requièrent une phosphorylation lors de leur utilisation métabolique
- PTS est dépendant de PEP (produit de la phosphorylation du pyruvate par la pyruvate kinase et l’ATP)
87
Transport du glucose par le système PTS
- Uniport
- Phosphorylation par le complexe enzymatique membranaire (PTS) pendant l’import.
- Rôles de la phosphorylation:
1) Requise pour l’utilisation métabolique des sucres
2) Prévient l’export des sucres hors des bactéries
