TD MÉTABOLISME GLUCIDIQUE TD METABOLISME GLUCIDIQUE Les questions en noir sont à préparer en amont des séances de cours. Les questions en bleu seront traitées lors des séances de cours. Les exercices à la fin du TD sont pour vous entraîner après les séances de cours. SÉANCE 1 : Vision d ensemble sur les principales voies métaboliques glucidiques (et énergétiques) : 1/15
SÉANCE 2 : 1. Sur quel glucide se concentre ce métabolisme? Pourquoi? 2. Que permet la glycolyse? Où se déroule-t-elle d un point de vue cellulaire et tissulaire? 3. Réalisez un schéma-bilan des différentes étapes de la glycolyse, avec les 2 apports possibles, à savoir, à partir du glucose (sanguin) ou des réserves en glycogène. Vous y figurerez les formules chimiques des molécules. Vous y ferez ressortir les étapes irréversibles, et les molécules d ATP (aussi bien consommées que produites). Puis, vous y ajouterez les informations sur sa régulation hormonale et allostérique. 2/15
SÉANCE 3 : 4. Complétez le tableau suivant : Transporteurs membranaires : Composés transportés : Type de transport : Localisation tissulaire : SGLT Glc et Na+ (D où SGLT = Sodium Actif secondaire symport glucose linked tranporter) GluT 1 Glc Diffusion facilitée Uniport Essentiellement intestins (membrane apicale des entérocytes). Ubiquitaire GluT 2 GluT 3 Glc Diffusion facilitée Uniport Neurone GluT 4 GluT 5 3/15
5. Etablissez l équation bilan de la glycolyse. 6. Etablissez le bilan (ou rendement) énergétique de la glycolyse. 7. Quels sont les deux devenirs possibles du pyruvate produit par la glycolyse? 8. Que permet la fermentation lactique? Où se déroule-t-elle d un point de vue cellulaire et tissulaire? 9. Ecrivez, avec les formules chimiques, l équation de la fermentation lactique. 10. Etablissez l équation bilan du catabolisme du glucose en condition anaérobie (voie de la fermentation lactique). 11. Etablissez le bilan énergétique de la dégradation du glucose en condition anaérobie (voie de la fermentation lactique). Que pensez-vous de ce rendement? Comment l expliquez-vous? 4/15
SÉANCE 4 : 12. Quels sont les effets d une accumulation de lactate dans l organisme? 13. L organisme est néanmoins capable, dans certaines situations, de recycler ce lactate. Comment? 14. Schématisez le cycle de Cori. Que représente ce cycle ; quel est son intérêt? 15. Citez les grandes étapes de la respiration cellulaire. 5/15
SÉANCE 5 : 16. Que permet la décarboxylation oxydative du pyruvate? Où se déroule-t-elle? 17. Que permet le cycle de Krebs? Où se déroule-t-il? 18. Réalisez un schéma-bilan des différentes étapes de la décarboxylation oxydative du pyruvate et du cycle de Krebs. Vous y figurerez les formules chimiques des molécules. Vous y ferez ressortir les ATP, NADH, H+ et FADH2 produits. Puis, vous y ajouterez les informations sur leur régulation allostérique. 19. Etablissez l équation-bilan du cycle de Krebs. 20. Etablissez le bilan (ou rendement) énergétique du cycle de Krebs. 6/15
SÉANCE 6 : 21. Comment les transporteurs réduits (NADH, H+) formés lors de la glycolyse dans le compartiment hyaloplasmique entrent dans la matrice mitochondriale? 22. Titrez et légendez la figure suivante : 23. Titrez et légendez la figure suivante : 24. Etablissez l équation-bilan de la respiration cellulaire. 25. Expliquer les 2 bilans énergétiques possibles de la dégradation oxydative complète du glucose (voie de la respiration cellulaire, condition aérobie)? 7/15
26. Complétez le tableau suivant. Qu en déduisez-vous? TD MÉTABOLISME GLUCIDIQUE Voie métabolique : Bilan énergétique : Glycolyse Cycle de Krebs Catabolisme du glucose en condition anaérobie (glycolyse + fermentation lactique) Catabolisme du glucose en condition aérobie via la navette aspartate/malate (glycolyse + navette + décarboxylation oxydative du pyruvate + cycle de Krebs + phosphorylation oxydative) Catabolisme du glucose en condition aérobie via la navette glycérol-phosphate (glycolyse + navette + décarboxylation oxydative du pyruvate + cycle de Krebs + phosphorylation oxydative) 8/15
SÉANCE 7 : 27. Qu est ce que la voie des pentoses-phosphates? Quel est son intérêt? Où se déroule-t-elle? 28. Réalisez un schéma-bilan des différentes étapes de la voie des pentoses-phosphates. D un point de vue stœchiométrique, vous partirez de 6 glucoses-6-phosphate. Vous y ferez ressortir les NADPH, H+ produits. Puis, vous y ajouterez les informations sur sa régulation allostérique et hormonale. 29. Etablissez l équation bilan de la voie des pentoses-phosphates. Pour cela, vous établirez dans un premier temps, trois bilans moléculaires partiels : - celui qui permet à partir de 6 Glc-6-P de former 6 Ribose-5-P - celui qui permet à partir de ces 6 Ribose-5-P de former des glycéraldéhydes-3-p et des fructoses-6-p - celui qui permet à partir de ces glycéraldéhydes-3-p et ces fructoses-6-p de former des Glc-6-P Puis, dans un deuxième temps, vous effectuerez le bilan de ces trois bilans partiels qui vous conduira à l équation bilan demandée. 30. Réalisez un schéma illustrant les points d interconnexion entre la glycolyse et la voie des pentoses-phosphates. Vous y ajouterez les conditions qui favorisent chaque voie. 31. Dans quel but est favorisée la voie des pentoses-phosphates dans les hématies? Expliquez ce système. 9/15
SÉANCE 8 : 32. Qu est ce que la néoglucogenèse? Quel est son intérêt? Où se déroule-t-elle? 33. Quels sont les trois points d entrée qui alimentent la néoglucogenèse? 34. Réalisez un schéma-bilan des différentes étapes de la néoglucogenèse. Vous y figurerez les trois points d entrée possibles et les localisations cellulaires des différentes étapes. Vous y ferez ressortir les enzymes communes avec la glycolyse et les molécules d ATP consommées. Puis, vous y ajouterez les informations sur sa régulation allostérique et hormonale. 35. Etablissez l équation-bilan de néoglucogenése. L acide lactique et l alanine étant convertis en acide pyruvique, alors que le glycérol est converti en dihydroxyacétone phosphate, le glycérol, contrairement aux autres substrats, entre donc dans la néoglucogenèse au cours de la chaîne métabolique, et non à son origine. Pour l équation-bilan, on considère son origine à partir des pyruvates. 36. La concentration en fructose 2,6 diphosphate est centrale dans la régulation hormonale de la NGG. Réalisez un schéma illustrant le contrôle de cette concentration. 10/15
SÉANCE 9 : 37. Réalisez un schéma comparatif de la glycolyse et de la néoglucogenèse. 38. Dans quels tissus est stocké le glycogène? Que réalisent-t-ils pour le stocker? Ce stockage a-t-il le même intérêt pour tous les tissus le stockant? Que réalisent-ils pour le déstocker? 39. Quelle est la localisation cellulaire des voies du métabolisme du glycogène (glycogénogenèse et glycogénolyse)? 40. Réalisez un schéma-bilan des différentes étapes du métabolisme du glycogène (glycogénogenèse et glycogénolyse). Vous y ajouterez les spécificités hépatiques et musculaires, ainsi que les informations sur sa régulation allostérique et hormonale. 41. Etablissez l équation-bilan de la glycogénogenèse à partir du glucose-1-p. 42. Etablissez l équation-bilan de la glycogénogenèse à partir du glucose circulant. 43. Etablissez l équation-bilan de la glycogénolyse hépatique. 11/15
SÉANCE 10 : 44. Lors de l absorption intestinale, deux des trois glucides assimilés sont le fructose et le galactose. Or, le métabolisme glucidique est centré sur le glucose. Que se passe-t-il pour ces 2 oses? 45. Certaines cellules nécessitent pour leurs propres synthèses du galactose ou du fructose qu elles doivent donc pouvoir fabriquer à partir du glucose qu elles puisent dans la circulation sanguine. Comment font-elles? 46. Réalisez un schéma illustrant les différentes étapes sur l interconversion entre le fructose et le glucose. Vous y ferez ressortir les molécules d ATP. 47. Etablissez le bilan énergétique du catabolisme du fructose lorsque la voie utilisée est la majeure, puis faites de même lorsque la voie utilisée est la mineure. Que constatez-vous? 48. Réalisez un schéma illustrant les différentes étapes sur l interconversion entre le galactose et le glucose. Vous y ferez ressortir les molécules d ATP. 49. Chez qui le catabolisme du galactose est-il vraiment important? Pourquoi? 50. Etablissez le bilan énergétique du catabolisme du galactose. Que constatez-vous? 12/15
Exercice 1 : 1) Retrouvez les composés manquants et le nom des 2 voies métaboliques présentées en reportant sur votre copie les numéros de la figure suivante. 13/15
TD MÉTABOLISME GLUCIDIQUE 2) Donnez l équation bilan de la voie 20, et son rendement énergétique. 3) Expliquez comment la voie 20 est régulée de manière hormonale dans le tissu musculaire? 4) Donnez les formules en Fischer et en Haworth du composé manquant n 6. Exercice 2 : Production de lactate lors de l effort musculaire Au repos, la concentration sanguine en lactate est de l ordre de 1 mmol/l alors qu elle atteint 20 mmol/l lors d un effort d intensité élevée. 1. Ecrivez la réaction aboutissant à la production de lactate musculaire (formules semi-développées attendues ainsi que le nom de l enzyme). 2. Expliquez l intérêt métabolique de cette réaction. 3. Précisez les devenirs possibles du lactate formé. 4. L élévation de la lactacidémie semble être un facteur limitant de l effort musculaire. Proposez une explication pour ce mécanisme. Exercice 3 : Dans certaines conditions physiologiques, le catabolisme des acides aminés participe au métabolisme énergétique. Ainsi, en milieu aérobie, la dégradation du pyruvate du document 2 fournit l énergie nécessaire pour les cellules. 1. Précisez l origine du pyruvate. 2. Reportez les numéros du document 2 sur votre copie, dans l ordre, et indiquez ce qu ils représentent. 14/15
3. Certaines des enzymes intervenant dans ce métabolisme sont allostériques. Quelle est l allure de la courbe de la cinétique enzymatique d une telle enzyme? Expliquez pourquoi l allure de cette courbe est différente de celle d une enzyme michaelienne? 15/15