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CATABOLISME ANABOLISMEALIMENTS
Protéines
Lipides
Glucides
Acides aminés
Glycérol
Acides gras
Oses
Dégradation enmolécules de plus petite
masse molaire
Dégradation despetites molécules
Oxydationcomplète
Synthèse des protéines
Cycle deKrebs
Pyruvate Synthèses
Acétyl CoA
Pyruvate
β Oxydation
Glycolyse
SynthèsesVoie des pentoses phosphate
Synthèse :- polysaccharides, - ac. nucléiques,- ac. aminés aromatiquesNADH, H+
FADH2
ADP + PiATP
NAD+
FAD
Synthèse :- ac. gras - stérols...
- Glycogène,- Amidon...
Cytosol
Mitochondrie
La voie des pentoses phosphate
Rôles :
* Fournir du NADPH (coenzyme d’oxydoréduction pour les biosynthèses réductrices)
* Fournir des pentoses pour la synthèse d’oligosaccharides et notamment du Ribose-5-phosphate qui est un constituant de nombreuses molécules essentielles :
- NAD+, FAD, CoA, ATP et Ac. Nucléiques (ADN, ARN)
La voie des pentoses phosphate est :- Très active dans les tissus comme les glandes mammaires, le foie et le tissu adipeux (lieu de
synthèse réductrice des acides gras à partir de l’Acétyl CoA).
- Peu active dans les tissus musculaires et nerveux.
Localisation intracellulaire : Cytoplasme
Particularité : Connexion à la voie glycolytique avec des intermédiaires communs
La voie des pentoses phosphate : le NADPH
Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate
✯ Coenzyme réducteur
✯ ≠ de NADH dans :
* sa structure :Groupement phosphoryl en C2 d’1 des unités du ribose
* son utilisation cellulaire :
Donneur d’e- dans les biosynthèses réductrices (lipides) et
dans les réductions de molécules oxydées (glutathion, ...).
Nicotinamide
AdénineDinucléotide
Phosphate
CH2 O
N
CONH2
NN
NN
N
OP
O
-O
O
OCH2OP
O
-O
H2
O
O-P
O
-O
Début de la voie : Glucose 6-Phosphate (Carrefour métabolique)
* Partie oxydative : NADPH + H+, CO2
(Irréversible pour des raisons thermodynamiques)* Partie régénératrice : Ribose-phosphate
(Réversible)
La voie des pentoses phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH + H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sedoheptulose 7-phosphate
Glycéraldéhyde 3-phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphateGlycéraldéhyde 3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
Réduction dans les voiesanaboliques
Biosynthèsedes
ac.nucléiques
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
3 NADP+
3 NADPH + H+
H-C-OHH-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C
CH2OPO32-
O
Glucose 6-Phosphate
NADP+ NADPH+H+
C=OH-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C
CH2OPO32-
O
6-Phosphogluconoδ-lactone
CH-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
O-=O
H2O H+ NADP+ NADPH+H+
6-Phosphogluconate
CO2CH2OH
C=O
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
+
Ribulose 5-Phosphate
Déshydrogénation du G6P en C1(Irréversible dans les conditions physiologiques)
(1)
(2)
Hydrolyse de la liaison esterintramoléculaire
(3)
Décarboxylation oxydative en C1
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
Gluconolactonase 6-phosphogluconatedéshydrogénase
Les étapes oxydatives de la voie des pentoses phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH + H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sedoheptulose 7-phosphate
Glycéraldéhyde 3-phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphate
Fructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphateGlycéraldéhyde3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
3 NADP+
3 NADPH + H+
CH2OHC=O
H-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
Ribulose 5-phosphateCétose
CH-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
=H OHC-OHC-OH
H-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
Enediol Ribose 5-phosphateAldose
(4) : Isomérisation par la ribulose 5-phosphate isomérase
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(5) : Epimérisation par phosphopentose épimérase
CH2OHC=O
HO-C-HH-C-OHCH2OPO32-
Ribulose 5-phosphate Enediolate
CH2OHC-O-
C-OHH-C-OH
CH2OPO32-
CH2OHC=O
H-C-OHH-C-OH
CH2OPO32-
Xylulose 5-phosphateCétose Cétose
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
(6) : Transcétolase
Xylulose 5-phosphate Ribose 5-phosphate Glycéraldéhyde 3-phosphate
Sédoheptulose 7-phosphate
CH2OHC=O
HO-C-HH-C-OH
CH2OPO32-
CHOH-C-OHH-C-OHH-C-OH
CH2OPO32-
+
CHOH-C-OHCH2OPO32-
HO-C-HH-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
CH2OHC=O
+
- Transfert d’un groupement à 2C CH2OHC=O
Thiamine pyrophosphate (TPP) Carbanion (molécule réactive)
+
Proton dissociable
R
H
N S
H3C R' H+
R N S
H3C R'
-+
- Cette enzyme contient un groupement prosthétique : TPP
Mécanisme de la transcétolase :
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B H+
-CH2OH
O=C
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
Xylulose 5-phosphate
N+
R R’
R"S
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B H+
-CH2OH
O=C
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
Xylulose 5-phosphate
N+
R R’
R"S
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B:
CH2OH
H-O-C
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
N+
R R’
R"S
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B:
CH2OH
H-O-C
H-O-C-H
H-C-OH
CH2OPO32-
N+
R R’
R"S
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B
CH2OH
H-O-C
CHO
H-C-OH
CH2OPO32-
Glycéraldhyde 3-phosphate
N..
R R’
R"S
H+
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B
CH2OH
H-O-C
N..
R R’
R"S
H+
Ribose 5-phosphate
C
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
HO=
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B:
CH2OH
H-O-C
N+
R R’
R"S
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E B:
CH2OH
H-O-C
N+
R R’
R"S
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transcétolase :
E BN+
R R’
R"S
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
H+
-
Sédoheptulose 7-phosphate
(7) : Transaldolase
CHOH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
Sédoheptulose 7-phosphate
+CHO
H-C-OHCH2OPO32-
Glycéraldéhyde3-phosphate
HO-C-H
CH2OHC=O
H-C-OHH-C-OHH-C-OHCH2OPO32- Erythrose 4-phosphate
+
H-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
HO-C-H
CH2OHC=O
Fructose 6-phosphate
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase
- Transfert d’un groupement à 3CHO-C-H
CH2OHC=O
- Pas de groupement prosthétique. Formation d’1 base de Schiff NC
=
C
R3R4
R2 R1
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
NH2-Lys..
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Sédoheptulose 7-phosphate
E:B
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH-Lys+
:B
CH2OH
C=
HO-C-H
H-C-O-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH-Lys+
:B
CH2OH
C=
HO-C-H
H-C-O-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH2-Lys..
H-B
CH2OH
C-
HO-C-H
CHO
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
+
=
Erythrose 4-phosphate
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH2-Lys..
H-B
CH2OH
C-
HO-C-H
+
=
C
H-C-OH
CH2OPO32-
Glycéraldhyde 3-phosphate
H O
=
-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH-Lys+
:B
CH2OH
C=
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
OH H
--
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Mécanisme de la transaldolase :
E
NH2-Lys
:B
CH2OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OPO32-
..
Fructose 6-phosphate
(8) : Transcétolase
CH2OHC=O
HO-C-HH-C-OH
CH2OPO32-
Xylulose 5-phosphate
+
Erythrose 4-phosphate
Glycéraldéhyde3-phosphate
+
Fructose 6-phosphate
H-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
HO-C-H
CH2OHC=O
CHOH-C-OHH-C-OHCH2OPO32-
CHOH-C-OHCH2OPO32-
Les étapes régénératrices de la voie des pentoses phosphate
Ces 2 enzymes ont la même spécificité de reconnaissance qui est basée sur la
reconnaissance du phosphate porté par le carbone terminal et par la configuration
absolue des 4 premiers carbones qui est celle du fructose.
Dans les 2 cas, les enzymes interviennent sur un ose donneur qui est toujours un cétose et
sur un accepteur qui est un aldose.
Bilan du segment oxydatif (étapes 1, 2 et 3) :
3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O 3 Ribulose 5-P + 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2
Bilan du segment non oxydatif :
- Isomérisation & épimérisation (étapes 4 et 5)
3 Ribulose 5-P 2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P
- Série de clivage et de formation de C-C (étapes 6 à 8)
2 Xylulose 5-P + 1 Ribose 5-P 2 F6P + 1 G3P
Bilan global :
3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2 + 2 F6P + 1 G3P
Le bilan global de la voie des pentoses phosphate
Glucose 6-phosphate
Glycolyse
Voie des pentoses phosphate
Dépend des besoins pour les
biosynthèses ou des besoins
énergétiques
?
?
La régulation entre ces voies dépend des enzymes qui ont pour substrat le G6P :
- Glycolyse : la phosphofructokinase (PFK)
- Voie des pentoses phosphate : la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH)
- Néoglucogénèse : Glucose 6-phosphatase
Néoglucogénèse
Synthèse du glycogène
La régulation de la voie des pentoses phosphate
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sédoheptulose 7-phosphate Glycéraldéhyde 3-
phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphateFructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphate
Glycéraldéhyde3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
CO2
2 NADP+2 NADPH, H+
Glucose 6-phosphate Ribulose 5-P Ribose 5-phosphate
La cellule a autant besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 1)
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sédoheptulose 7-phosphate Glycéraldéhyde 3-
phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphateFructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphate
Glycéraldéhyde3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)
Vers la glycolyse
3 Glucose 6-P
1 Fructose 6-P
Fructose 1,6-bisphosphate
Dihydroxy-acétone P
G3P
Glycolyse
2 Fructose 6-P
ATP ADP + H+
6 Ribose 5-phosphate5 Glucose 6-phosphate
Transaldolase
2 Ribose 5-P
Segment non oxydatif de la voie despentoses phosphate
Xylulose 5-P
Transcétolase
Erytrose 4-P
2 Ribulose 5-P+
Sédoheptulose 7-P + G3P
Transcétolase
Xylulose 5-P + Ribose 5-P
La cellule a plus besoin de ribose 5-phosphate que de NADPH (cas 2)
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sédoheptulose 7-phosphate Glycéraldéhyde 3-
phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphateFructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphate
Glycéraldéhyde3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)
Gluconéogenèse
Fructose 6 phosphate
DihydroxyacétonePhosphate
Néoglucogénèse
Voie des pentoses phosphate
Glucose 6-P
Glycéraldéhyde 3-P
Ribulose 5-P
Ribose 5-P
2 NADP+ 2 NADPH
CO2
6 G6P + 12 NADP+ + 6 H2O 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 6 Ribulose 5-P 5 Glucose 6-P + Pi
La cellule a plus besoin de NADPH que de ribose 5-phosphate (cas 3)
(3) Glucose 6-phosphate
(3) 6-phosphoglucono-1,5-lactone
Gluconolactonase3 H20
3 H+
Glucose 6-phosphatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
(3) 6-phosphogluconate
6-phosphogluconatedéshydrogénase
3 NADP+
3 NADPH, H+
3 CO2
(3) Ribulose 5-phosphate
Segm
ent
oxyd
atif
(2) Xylulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-épimérase
(3) Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate 3-isomérase
(1) Ribose 5-phosphate
Sédoheptulose 7-phosphate Glycéraldéhyde 3-
phosphate
Transcétolase
Erythrose 4-phosphateFructose 6-phosphate
Transaldolase
Transcétolase
Fructose 6-phosphate
Glycéraldéhyde3-phosphate
Segm
ent
non
oxyd
atif
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(5)
(8)
La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5-phosphate (cas 4)
Glycolyse
3 G6P + 5 NAD+ + 6 NADP+ + 8 ADP + 5 Pi 5 pyruvates + 3 CO2 + 5 NADH + 6 NADPH + 8 ATP + 2 H2O + 8 H+
Fructose 6 phosphate
DihydroxyacétonePhosphate
Gycolyse
Voie des pentoses phosphate
Glucose 6-P Ribulose 5-P
Ribose 5-P
2 NADP+ 2 NADPH
CO2
Fructose 1,6bisphosphate
Glycéraldéhyde 3-P
Pyruvate
2ATP
La cellule a plus besoin de NADPH & d’ATP que de ribose 5-phosphate (cas 4)