Bioénerg nergétique * Vue d ensemble d du métabolismem PACES 2011-2012 Dr. A. Boullier Plan Introduction Bioénergétique Cycle de Krebs Chaîne respiratoire Métabolisme des glucides Métabolisme des lipides Métabolisme des protéines 1
Métabolisme Ensemble des processus par lesquels les molécules biologiques sont coupées et re-synthétisées. Ensemble formant un réseau complexe de réactions chimiques le plus souvent catalysées par une enzyme Réseau complexe de réactions enzymatiques très bien régulé. 2
Métabolisme C est un ensemble cohérent contenant de nombreux motifs communs Le nombre de types de réactions est relativement petit et les mécanismes sont relativement simples Une centaine de molécules seulement jouent un rôle central dans toutes les formes de vie Les voies métaboliques sont finement régulées Voie métaboliquem Séquence de réactions chimiques au cours desquelles une molécule (précurseur) est modifiée afin d obtenir un produit fini. Chaque étape est catalysée par une enzyme spécifique A Molécule de départd Enzyme 1 Réaction 1 B Enzyme 2 Réaction 2 C Enzyme 3 Réaction 3 D Produit Exemple : La glycolyse 3
Métabolisme Anabolisme + Catabolisme Anabolisme Transformation de constituants élémentaires pour former des substances de stockage, de structure, pour le fonctionnement de l organisme = synthèses métaboliques Catabolisme Dégradation des molécules apportées aux cellules par le sang Processus destructif global que subit un constituant alimentaire pour aboutir aux produits terminaux Glucides, Lipides -> CO 2, H 2 O Protéines -> CO 2, H 2 O, produits azotés (ex: urée) Fournit énergie et fragments de molécules utilisées pour la synthèse d autres molécules 4
Métabolisme de base Besoins énergétiques «incompressibles» de l organisme Au repos : Energie nécessaire au maintien de fonctions vitales Dépendant de la taille, du poids, de l âge, du sexe et de l activité thyroïdienne Dépendant de la température extérieure et des conditions climatiques Homéostasie ostasie énergétique Alimentation Besoins tissulaires 5
Où se passe le métabolisme m? http://extraneens.free.fr/images/interventionnisme/cellule-mitochondrie-1.jpg Compartiments cellulaires Mitochondrie Cycle de Krebs, Phosphorylation oxydative, β-oxydation Cytosol Glycolyse, synthèse des acides gras, voie des pentoses phosphate Noyau Réplication ARN, transcription 6
La cellule extrait l énergie chimique du milieu extérieur transforme les aliments exogènes en matériaux de construction ou en précurseurs des composants macromoléculaires de la cellule polymérise les précurseurs monomériques en protéines, acides nucléiques, lipides, polysaccharides et autres composants cellulaires synthétise ou dégrade les biomolécules nécessaires aux fonctions spécialisées de la cellule Objectifs du métabolismem Production d ATP («monnaie énergétique») produit par l oxydation des macronutriments (glucides, lipides, protéines) Production de pouvoir réducteur nécessaire pour la plupart des biosynthèses (NADPH, NADH, FADH 2 ) Production des molécules de base (précuseurs) pour les biosynthèses (Acétyl CoA ) 7
Un ou des métabolismes m? Métabolisme fait appel aux glucides, aux lipides et aux protides Métabolisme au sens large est donc la somme de 3 métabolismes : Métabolisme des glucides Métabolisme des lipides Métabolisme des protéines Métabolisme : perpétuelle «chaîne de montage et de démontage» Acides aminés en Protéines Acides gras en Lipides Sucres simples (glucose) en Sucres complexes Anabolisme Métabolisme Molécules complexes METABOLISME Molécules simples + Energie Catabolisme Protéines en Acides aminés Lipides en Acides gras Sucres complexes en sucres simples (glucose ) 8
ALIMENTS Micronutriments Sels Minéraux (électrolytes)( Eau Vitamines Oligo-éléments ex : Fer 9
Les trois phases principales du catabolisme Phase I : Digestion - Absorption Phase II : Oxydation partielle Phase III : Oxydation complète Phase I : Digestion - Absorption Sucre Disaccharide Monosaccharide Protéine Peptide Acide aminé Acide aminé + Acide aminé Acide aminé Acide aminé Triglycérides Acides gras Diacylglycérol Monoacylglycérol Peu d énergie libérée 10
Phase II : Molécules partiellement oxydées selon des voies métaboliques convergentes qui aboutissent à CO 2, H 2 O, produits azotés et l un des 3 acides : Acétyl CoA Acide α cétoglutarate Acide oxaloacétique Libération d énergie (1/3) Phase III : Oxydation complète des 3 acides Voie métabolique cyclique commune aux 3 acides : Cycle de Krebs (cycle de l acide citrique) -> CO 2, H 2 O Voie métabolique finale commune aux structures carbonées de tous les constituants alimentaires principaux Libération d énergie (2/3) 11
Aliments Protéines Sucres Ac. nucléiques Lipides Vitamines HCl Sels biliaires Phospholipides Composants inorganiques Fibres Produits de dégradation Acides aminés Hydrolyse enzymatique Monosaccharides Bases, pentoses, Phosphate, nucléosides Absorption Glycérol phosphates 2-monoacylglycérol Acides gras Cholestérol Cellulose Lignine Lipophiles Transport Système porte Système lymphatique FOIE SANG FECES (Adapté d après Atlas de poche de Biochimie.Ed. Flammarion) La cellule Fonctionne grâce à 3 métabolismes : (glucidique, lipidique, protidique) Utilise principalement 4 éléments : carbone, hydrogène, oxygène, azote A besoin pour fonctionner d eau et de sels minéraux Vitamines et oligo-éléments servent pour certaines réactions 12