Qu’est-ce que le métabolisme?
Une activité cellulaire coordonnée composée de plusieurs systèmes multienzymatiques/sentiers métaboliques.
Quelles sont les fonctions du métabolisme?
Obtenir de l’énergie chimique
Convertir les nutriments en molécules spécifiques à une cellule
Polymériser les précurseurs monomériques en macromolécules
Synthétiser et dégrader les biomolécules pour accomplir des fonctions cellulaires spécifiques.
Comment peut-on classer les organismes vivants au niveau métabolique?
Selon leurs sources de carbone et d’énergie utilisées pour synthétiser leur matériel cellulaire.
Quelles 2 classes d’organismes peut-on former en se basant sur leur source d’énergie utilisée?
Phototrophes: capturent et utilisent l’énergie solaire
Chimiotrophes: obtiennent l’énergie de l’oxydation de carburant chimique
Quelles 2 classes d’organismes peut-on former en se basant sur leur source de carbone utilisée?
Autotrophes: utilisent le CO2 atmosphérique pour construire les biomolécules contenant du carbone
Hétérotrophes: utilisent le carbone des molécules organiques complexes
Quels 6 éléments sont essentiels aux organismes vivants?
C, H, O, P, S, N et certains ions inorganiques
Qu’est-ce que le cycle du carbone et de l’oxygène?
L’utilisation des éléments essentiels et des ions inorganiques par les organismes vivants.
Qu’est-ce qu’un sentier métabolique?
Une série de réactions enzymatiques.
Comment appelle-t-on le produit chimique initial d’un sentier métabolique?
Le précurseur
Comment appelle-t-on les produits chimiques intermédiaires?
Métabolites
Qu’est-ce que le métabolisme intermédiaire?
L’ensemble des sentier métaboliques impliquant des molécules de faible masse moléculaire.
Qu’est-ce que le métabolisme énergétique?
Branche du métabolisme intermédiaire qui se consacre à l’étude des réactions produisant de l’énergie.
Qu’est-ce que le catabolisme?
La phase du métabolisme au cours de laquelle les nutriments (ex:glucides) sont convertis en produits plus simples (ex: eau).
Les sentiers cataboliques requièrent ou libèrent-ils de l’énergie?
Libèrent de l’énergie
À quoi sert l’énergie libérée par les sentiers cataboliques?
Une partie est conservée pour produire de l’ATP et des transporteurs d’électrons réduits (NADH, NADPH et FADH2) et le reste est dissipé sous forme de chaleur.
Qu’est-ce qui la principale connexion énergétique entre le catabolisme et l’anabolisme?
L’ATP
Respectivement, quels sont les agents oxydants et réducteurs du métabolisme?
NAD(P)+ (capture les électrons)
NAD(P)H (source d’électrons)
Quel est le synonyme de sentiers anaboliques?
Voies de biosynthèse
Quelle est la fonction des sentiers anaboliques?
Ils utilisent de petites molécules comme précurseurs pour construire des molécules plus grosses et plus complexes.
Les sentiers anaboliques requièrent-ils de l’énergie? Si oui, comment l’acquièrent-ils?
Oui, ils l’obtiennent de l’ATP par transfert de groupement phosphoryle et/ou du pouvoir réducteur du NADH, NADPH et FADH2.
Quels sont les fonctions primaire du métabolisme?
L’acquisition et l’utilisation de l’énergie
La synthèse de biomolécules
L’expulsion des déchets
La majorité des sentiers métaboliques contiennent combien de réactions/étapes?
2 à 12 réactions/étapes
Quelles formes peuvent emprunter un sentier métabolique?
Linéaire: série de réactions enzymatiques indépendantes où le produit de l’une est le substrat de l’autre.
Circulaire: le produit initial est régénéré via une série de réactions où le produit d’une réaction est le substrat de l’autre.
Spiralé: la même suite de réactions enzymatiques est répétée pour allonger ou raccourcir une molécule donnée.
Les sentiers cataboliques sont-ils généralement convergents ou divergents?
Convergents car ils transforment un grand nombre de substrats en une variété limitée de produits finis (ex: eau).
Les sentiers anaboliques sont-ils généralement convergents ou divergents?
Divergents car ils synthétisent une grande variété de produits (ex: protéines) à partir d’une variété limite de substrats précurseurs.
Pourquoi dit-on que les sentiers métaboliques sont branchés et interconnectés?
Ils peuvent partager certains métabolites, utiliser les mêmes précurseurs et certains intermédiaires.
Comment choisi-t-on le début et la fin d’un sentier?
Cela est arbitraire et se fait souvent selon la tradition qui cherche à faciliter la compréhension du sentier.
Comment est-ce que les sentiers métaboliques sont-ils régulés?
Lorsqu’une séquence est activée, soit anabolique ou catabolique, l’autre est inhibée par régulation réciproque.
Étant donné que le sentier catabolique opposé d’un sentier anabolique utilise souvent les mêmes enzymes que ce dernier, comment inhibe-t-on l’activation d’un de ces 2?
Au moins une étape est catalysée par des enzymes différentes dans la direction anabolique et catabolique et, ces enzymes sont régulées différemment. De plus, les réactions uniques à chacune des directions doivent aussi inclure au moins une réaction qui est très favorable thermodynamiquement, soit irréversible.
Quel particularité chez les eucaryotes permet un niveau additionnel de contrôle des sentiers métaboliques antagonistes?
La compartimentation cellulaire où les diverses étapes on lieu dans différents compartiments cellulaires et qui permet le maintien de différentes concentrations d’intermédiaires, d’enzymes et de régulateurs.
Quels sont les différentes tactiques de régulation des sentiers métaboliques?
Disponibilité du substrat: le manque de substrat ralentit la vitesse de la réaction
Régulation allostérique: un métabolite ou une coenzyme signale le statut métabolique de la cellule et inhibe par allostérie une ou des enzymes dans les sentiers
Modifications covalentes réversibles: réactions de phosphorylation et de déphosphorylation
Facteurs de croissance et hormones agissant à l’extérieur de la cellule.
De quelles manières est-ce que les facteurs de croissance et les hormones régulent-elles les sentiers métaboliques?
Apporter des changements à la concentration de messagers intracellulaires qui modifient l’activité d’enzymes par mécanismes allostérique ou par modification covalente
Modifier la concentration intracellulaire de l’enzyme en altérant sa synthèse ou sa dégradation.
Quelles sont les stratégies qui ont été développées pour créer de nouveaux sentier métaboliques?
Forward evolution
Backward evolution/retroevolution
Evolution by gene duplication and divergence
Evolution by pathway reversal
Duplication et divergence d’un sentier métabolique complet
Patchwork model
Qu’est-ce que le forward evolution?
Une quantité suffisante du métabolite X favorise l’évolution d’une enzyme qui convertit X en Y.
Qu’est-ce que le backward evolution?
Le métabolite X vient à manquer donc la pression sélective engendre la formation d’une enzyme qui peut utiliser W pour former X.
Qu’est-ce que le evolution by gene duplication and divergence?
Un nouveau sentier est créé en créant un embranchement partant d’un sentier déjà existant.
Qu’est-ce que le evolution by pathway reversal?
Évolution d’une enzyme qui permet d’inverser une réaction qui est loin de l’équilibre pour inverser un sentier.
Qu’est-ce que le patchwork model?
Un nouveau sentier métabolique est généré en recrutant et combinant des enzymes provenant de sentiers différents.
Y a-t-il fréquemment formation de nouveaux sentiers métaboliques?
Oui car il peut y avoir l’épuisement d’un substrat, l’utilisation de nouveaux nutriments ou pour protéger contre des produits toxiques.
Quel élément catalyse les réactions métaboliques?
Les enzymes
Qu’est-ce qu’une réaction endergonique?
Anabolisme
Qu’est-ce qu’une réaction exergonique?
Catabolisme
Quel est l’avantage d’utiliser les enzymes comme catalyseurs?
Elles permettent de coupler l’anabolisme et le catabolisme pour favoriser la première réaction, leur spécificité garantit des réactions efficaces et évite la production de produits toxiques ou inutiles. Elles peuvent être régulées et ainsi contrôler la vitesse des réactions.
Quel pourcentage du génome d’un organisme est dédié à des fonctions métaboliques?
10 à 30%
Les principes gouvernant le métabolisme des eucaryotes et des procaryotes sont-ils similaires?
Oui
Les sentiers métaboliques fondamentaux sont-ils ubiquitaires?
Oui car ils se produisent tous simultanément.
Est-ce les procaryotes ou les eucaryotes qui ont une plus grande diversité métabolique?
Les procaryotes
Définissez une réaction chimique chez les organismes vivants.
Une réaction organique catalysée par des enzymes.
Comment est-il déterminé si une réaction a lieu ou non?
Cela dépend de sa pertinence (capacit de transformer le substrat disponible en un produit utile) pour un système métabolique donné et de sa vitesse.
Quelles sont les cinq types de transformations chimiques utilisées par les cellules?
Réactions qui forment ou brisent des liens C-C
Réactions qui entraînent des réarrangements, des isomérisations et des éliminations
Transferts de groupements
Réactions d’oxydoréduction
Réactions impliquant des radicaux libres
Qu’est-ce qu’une rupture homolytique?
Lorsqu’une liaison est rompue, les 2 électrons sont partagés de sorte qu’un électron se trouve sur chaque atome.
Qu’est-ce qu’une rupture hétérolytique?
Lorsqu’une liaison est rompue, les 2 électrons se trouvent sur l’un seul des 2 atomes.
Un atome de carbone agit-il comme un électrophile ou un nucléophile?
L’un ou l’autre
Quelles 2 réactions constituent la base du métabolisme de dégradation et de biosynthèse?
Le clivage hétérolytique d’un lien C-C donnant un carbanion et un carbocation
La formation d’un lien C-C impliquant la combinaisons d’un carbanion nucléophile et d’un carbocation électrophile
Quel groupement est souvent présent dans les molécules biologiques et est important pour les transformations chimiques des sentier métaboliques?
Les groupements carbonyle qui a une charge partielle positive due à l’électronégativité de l’atome d’O, rendant le C électrophile
Quelles sont les 3 réactions majeures dans lesquelles des liaisons C-C sont formées ou brisées?
Condensations aldoliques
Condensations d’ester de Claisen
Décarboxylations des acides B-cétoniques
Qu’est-ce que la condensation aldolique?
Sert à former des liaisons C-C en reposant sur le caractère acide du H rattaché au C alpha qui, après déprotonation, génère un carbanion en résonnance avec un ion énolate lorsque le second C est un carbonyle d’un aldéhyde ou d’une cétone. Il y a formation d’un carbanion nucléophile qui réagit avec le carbonyle électrophile d’une seconde molécule.
Qu’est-ce que la condensation d’ester de Claisen?
Comme la condensation aldolique grâce au H mais le carbanion est stabilisé par le groupement carbonyle d’un thioester adjacent. Un des réactifs doit être un ester et l’électrophile est un groupement carbonyle sur une seconde molécule.
Qu’est-ce que la décarboxylation des acides B-cétoniques?
Formation d’un carbanion stabilisé par un carbonyle adjacent en position B. L’électrophile est un proton.
Quels autres groupements peuvent parfois jouer le rôle du carbonyle?
Groupement imine
Cofacteur spécialisé (ex: pyridoxal)
À quoi servent les réactions de réarrangements, d’isomérisations et d’éliminations ?
Un réarrangement intramoléculaire, soit par la redistribution des électrons sans modification de l’état d’oxydation de la molécule.
Qu’est-ce qu’un réaction d’élimination?
Formation d’une double liaison (ex: C=C) entre 2 centres saturés (ex: C-C) liés initialement par une simple liaison. On peut éliminer H2O, NH3, un alcool (ROH) ou une amine primaire (RNH2).
Qu’est-ce qu’un réaction d’isomérisation?
Déplacement d’un atome hydrogène afin de déplacer la position d’une double liaison.
Qu’est-ce qu’un réaction de réarrangement?
Permet de rompre et reformer des liaisons C-C, entraînant un réarrangement du squelette carbone de la molécule.
Comment forme-t-on des radicaux libres?
La rupture homolytique de liens covalents.
Quelles réactions requièrent des radicaux libres?
Réactions de réarrangement
Réactions de réduction
Réactions de décarboxylation
Qu’est-ce qu’un transfert de groupes/réaction de substitution nucléophile dans les systèmes biologiques?
Le transfert d’un groupe électrophile d’un nucléophile à un autre nucléophile.
Quels électrophiles sont les plus souvent transférés lors de réactions de substitution nucléophile?
Acyle
Phosphoryle
Glycosyle
Comment se fait le transfert d’un groupement acyle (R-CO-)?
On additionne un nucléophile au carbone électrophile d’un composé acyle pour donner un intermédiaire tétraédrique instable. Le porteur initial de groupement acyle est éliminé pour donner un nouveau composé acyle.
Comment se fait le transfert d’un groupement phosphoryle?
Il y a addition d’un nucléophile labile/mobile à l’atome de P d’un groupement phosphoryle pour donner un intermédiaire bipyramidal trigonal instable lié aux 2 nucléophile. L’un des nucléophiles est libéré pour former le produit final.
Quelles enzymes catalysent le transfert d’un groupement phosphoryle avec l’ATP comme donneur?
Les kinases
Quelles sont certains des meilleurs groupements labiles?
L’orthophosphate inorganique (Pi)
Le pyrophosphate organique (PPi)
Comment se fait le transfert d’un groupement glycosyle?
Substitution d’un groupement nucléophile par un autre au C1 d’un ose cyclique. Il peut y avoir formation d’un carbanion qui est stabilisé grâce à la formation d’un ion oxonium.
Quelles enzymes catalysent le transfert d’un groupement glycosyle?
Les glycosyltransférases
Quelle enzyme catalyse le transfert d’un groupement acyle?
La carnitine acyltransférase
Vrai ou faux? Les atomes de carbone ne peuvent pas exister dans plusieurs états d’oxydation.
Faux
Quelle est la forme la plus oxydée du C?
Le dioxyde de carbone
Quelle est la forme la plus réduite du C?
Le méthane
Qu’est-ce qu’une réaction de déshydrogénation et quelle enzyme la catalyse?
Une réaction d’oxydation qui se traduit par la perte de 2 électrons et de 2 ions H.
Déshydrogénases
Quelles réactions d’oxydation utilisent les enzymes oxydase ou oxygénase (si O2, oxygène moléculaire) pour être catalysées?
Réaction où l’atome de C forme un lien avec un atome d’O
Chaque réaction d’oxydation est accompagnée de quelle autre type de réaction?
Réaction de réduction
Les sentiers cataboliques sont constitués d’une suite de quelle sorte de réactions?
Réactions d’oxydation qui résultent dans le transfert d’électrons des carburants métaboliques à l’oxygène.
Quel est le rôle de l’oxygène dans les sentiers cataboliques?
Son affinité pour les électrons rend le processus de transfert d’électrons très exergonique, fournissant ainsi l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP.
Quelle est l’équation biochimique de l’hydrolyse de l’ATP?
ATP + H2O -> ADP + Pi
À quoi servent les équations chimiques standard?
Comprendre le mécanisme chimique de la réaction.
À quoi servent les équations biochimiques?
Indiquer la direction d’une réaction dans des conditions spécifiques ou pour calculer la constante d’équilibre de la réaction.
