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Metabolisme
Cours 2 : Metabolisme
Métabolism comme une cycledes voies métaboliquesune voie anabolique (synthèse d’ARN)une voie catabolique (fermentation alcoolique)integration dans la cellule
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 26 / 176
Métabolisme Vision globale
Metabolisme : une vision globale (BTS 15.1)
une cycle moléculaire
Le métabolisme met enopposition :
l’anabolisme, constructive ;et le catabolisme, déstructive.
Il contient l’ensemble desréactions chimique d’uneorganisme vivante.Il est très bien régulé et controlédans le vivant.
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 27 / 176
Métabolisme Vision globale
Metabolisme : une vision globale (BTS 15.1)
une cycle moléculaire
Le métabolisme met enopposition :
l’anabolisme, constructive ;et le catabolisme, déstructive.
Il contient l’ensemble desréactions chimique d’uneorganisme vivante.Il est très bien régulé et controlédans le vivant.
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 27 / 176
Métabolisme Vision globale
Metabolisme : une vision globale (BTS 15.1)
GrandesMolécules
PetitesMolécules
Petits moléculesde couplageATP et NADH
Catabolisme
Macromolécules
Monomères
ADN/ARNProtéines Lipides
Polysaccharides
NucleotidesAcides aminés
GlucidesAcides gras
Petites molécules
CO2
Anabolisme
Macromolécules
Monomères
ADN/ARNProtéines Lipides
Polysaccharides
NucleotidesAcides aminés
GlucidesAcides gras
Petites molécules
CO2
une cycle moléculaire
Le métabolisme met enopposition :
l’anabolisme, constructive ;et le catabolisme, déstructive.
Il contient l’ensemble desréactions chimique d’uneorganisme vivante.Il est très bien régulé et controlédans le vivant.
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 27 / 176
Métabolisme Vision globale
Metabolisme : organization cellulaire
GrandesMolécules
PetitesMolécules
Petits moléculesde couplageATP et NADH
Catabolisme
Macromolécules
Monomères
ADN/ARNProtéines Lipides
Polysaccharides
NucleotidesAcides aminés
GlucidesAcides gras
Petites molécules
CO2
Anabolisme
Macromolécules
Monomères
ADN/ARNProtéines Lipides
Polysaccharides
NucleotidesAcides aminés
GlucidesAcides gras
Petites molécules
CO2
Différents compartiments de lacellule sont spécialisé dansdifferents parties dumétabolisme.De plus les différentscompartiments ne sont pashomogènes.Dans la cellule ce n’est pas unesoupe ou tout est fait n’importeou c’est tres organisé labiochimie du noyau et du golgisont différentes.
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 28 / 176
Métabolisme Vision globale
Metabolisme : Voies métabolique
Les réactions chimiques du métabolisme sont organisées en “voiemétabolique”.C’est une simplification utile, qui permet a comprendre les réactionsdans leur contexte cellulaire.En premier lieu on va regarder une voir anabolique (synthese denucleotides) et une autre catabolique (fermentation en alcool).
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 29 / 176
Métabolisme Anabolisme
Metabolisme : Une Voie Anabolique (BTS 25.1, 25.2)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.
Plusieurs réactions chimiques,chaque réaction est “simple” etdemande une enzyme.Beaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
ARNGlucoseAcide ribonucleaique
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 30 / 176
Métabolisme Anabolisme
Metabolisme : Une Voie Anabolique (BTS 25.1, 25.2)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,
chaque réaction est “simple” etdemande une enzyme.Beaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
ARN
Glucose
Acide ribonucleaique
PRPPPhosphoRibosylPyroPhosphate
AMP
GMP
UMP
ADP
GDP
UDP
ATP
GTP
UTP
CTP
Adenine
Guanine
Uracil
Ribose-5-Phosphate
Glucose-6-Phosphate
6-Phosphogluconate
Ribulose-5-Phosphate
PPi
PPi
PPi
NADP+ NADPH
NADP+ NADPH + CO2
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 30 / 176
Métabolisme Anabolisme
Metabolisme : Une Voie Anabolique (BTS 25.1, 25.2)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,chaque réaction est “simple” etdemande une enzyme.
Beaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
ARN
Glucose
Acide ribonucleaique
PRPPPhosphoRibosylPyroPhosphate
AMP
GMP
UMP
ADP
GDP
UDP
ATP
GTP
UTP
CTP
Adenine
Guanine
Uracil
Ribose-5-Phosphate
Glucose-6-Phosphate
6-Phosphogluconate
Ribulose-5-Phosphate
PPi
PPi
PPi
NADP+ NADPH
NADP+ NADPH + CO2
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 30 / 176
Métabolisme Anabolisme
Metabolisme : Une Voie Anabolique (BTS 25.1, 25.2)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,chaque réaction est “simple” etdemande une enzyme.Beaucoup de utilisation d’ATP.
Beaucoup de composéesphosphorylées.
ARN
Glucose
Acide ribonucleaique
PRPPPhosphoRibosylPyroPhosphate
AMP
GMP
UMP
ADP
GDP
UDP
ATP
GTP
UTP
CTP
Adenine
Guanine
Uracil
Ribose-5-Phosphate
Glucose-6-Phosphate
6-Phosphogluconate
Ribulose-5-Phosphate
PPi
PPi
PPi
AMP
ATP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATPADP
ATP
ADP
NADP+ NADPH
NADP+ NADPH + CO2
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 30 / 176
Métabolisme Anabolisme
Metabolisme : Une Voie Anabolique (BTS 25.1, 25.2)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,chaque réaction est “simple” etdemande une enzyme.Beaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
ARN
Glucose
Acide ribonucleaique
PRPPPhosphoRibosylPyroPhosphate
AMP
GMP
UMP
ADP
GDP
UDP
ATP
GTP
UTP
CTP
Adenine
Guanine
Uracil
Ribose-5-Phosphate
Glucose-6-Phosphate
6-Phosphogluconate
Ribulose-5-Phosphate
PPi
PPi
PPi
AMP
ATP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATP
ADP
ATPADP
ATP
ADP
NADP+ NADPH
NADP+ NADPH + CO2
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 30 / 176
Métabolisme Catabolisme
Metabolisme : Une Voie Catabolique (BTS 16.1)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.
Plusieurs réactions chimiques,Des composants et réactionsreutilisées dans plusieurs voiesDifferent phases, activation desubstrat, conversion, eliminationdes dechetsBeaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
EthanolGlucose
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 31 / 176
Métabolisme Catabolisme
Metabolisme : Une Voie Catabolique (BTS 16.1)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,Des composants et réactionsreutilisées dans plusieurs voies
Different phases, activation desubstrat, conversion, eliminationdes dechetsBeaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
EthanolGlucose
Fructose-1,6-bisPhosphate
Glucose-6-Phosphate
Pyruvate
Fructose-6-Phosphate
DHAP G3P
3PG1,3bPG 2PG
PEP
Acetaldehyde
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 31 / 176
Métabolisme Catabolisme
Metabolisme : Une Voie Catabolique (BTS 16.1)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,Des composants et réactionsreutilisées dans plusieurs voiesDifferent phases, activation desubstrat, conversion, eliminationdes dechets
Beaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
EthanolGlucose
Fructose-1,6-bisPhosphate
Glucose-6-Phosphate
Pyruvate
Fructose-6-Phosphate
DHAP G3P
3PG1,3bPG 2PG
PEP
Acetaldehyde
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 31 / 176
Métabolisme Catabolisme
Metabolisme : Une Voie Catabolique (BTS 16.1)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,Des composants et réactionsreutilisées dans plusieurs voiesDifferent phases, activation desubstrat, conversion, eliminationdes dechetsBeaucoup de utilisation d’ATP.
Beaucoup de composéesphosphorylées.
EthanolGlucose
Fructose-1,6-bisPhosphate
Glucose-6-Phosphate
Pyruvate
Fructose-6-Phosphate
DHAP G3P
3PG1,3bPG 2PG
PEP
Acetaldehyde
ADP
ATP
ADP
ATP
ADPATP
ADP
ATP
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 31 / 176
Métabolisme Catabolisme
Metabolisme : Une Voie Catabolique (BTS 16.1)
Au depart des substrats et àl’arrive des produits.Plusieurs réactions chimiques,Des composants et réactionsreutilisées dans plusieurs voiesDifferent phases, activation desubstrat, conversion, eliminationdes dechetsBeaucoup de utilisation d’ATP.Beaucoup de composéesphosphorylées.
EthanolGlucose
Fructose-1,6-bisPhosphate
Glucose-6-Phosphate
Pyruvate
Fructose-6-Phosphate
DHAP G3P
3PG1,3bPG 2PG
PEP
Acetaldehyde
ADP
ATP
ADP
ATP
ADPATP
ADP
ATP
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 31 / 176
Métabolisme Metabolism : echele
Metabolisme : Les points importants
Les réactions biochimique de la cellule peuvent être organisé en voiesmétaboliques.Les différentes voies contiennent souvent des composants communes.Certains parties du métabolisme sont localisées dans des organites, oufait par des machines, specifiques.Les molécules de couplage (ATP, NADH) jouent un rôle important.Beaucoup des métabolites sont phosphorylées.Les réactions chimiques sont simples et repetetives. (BTS 15.4)
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 32 / 176
Métabolisme Metabolism : echele
Metabolisme : différents échelles
Le cycle métaboliqueLe cycle continu de construction (croissance) et de destruction (mort)opère à plusieurs différentes niveaux.
Les moléculesLes cellulesLes organismesLes populationsLe biosphere une cycle moléculaire
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 33 / 176
Métabolisme Metabolism : echele
Metabolisme
L’énergieLe cycle métabolique a besoin d’energie pour tourner.
Photoautotrophes - lumière...Héterotrophes - d’autresorganismesChemolithotrophes - lesréactions geochimiques une cycle moléculaire
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 34 / 176
Métabolisme Metabolism : echele
Metabolisme
L’énergieLe cycle métabolique a besoin d’energie pour tourner.
Photoautotrophes - lumière...Héterotrophes - d’autresorganismesChemolithotrophes - lesréactions geochimiques
EnergieLa source d’énergie sert a fournirl’ATP (et NADH) nécessaire a fairetourner le cycle métabolique.
une cycle moléculaire
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 34 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
La réaction chimique
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Glucose
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH2OH
Ethanol
CH3 CH2 OH
CO2
OO C
La stoechiométrieGlucose
(C6H12O6)−→ 2× CO2 +
2×Ethanol(C2H6O6)
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La fermentation alcoolique Les réactions
Activation de substrate
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Glucose
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH2OH
CH OPO
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
32-
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
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La fermentation alcoolique Les réactions
Récupération d’énergie
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
CH OPO
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
32-
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
2 x Pyruvate
O
O
O
CH3
-
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La fermentation alcoolique Les réactions
Elimination des dechets
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Pyruvate
O
O
O
CH3
-
Ethanol
CH CH OH3 2
CO2
OO C
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La fermentation alcoolique Les réactions
Transport de Glucose
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Localization est important pour le métabolisme.HXT transporteurs
Glucose
Outside
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH OH2
Glucose
Inside
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH OH2
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La fermentation alcoolique Les réactions
Activation du Glucose
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
HexokinaseInvestissement d’énergie
Glucose
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH OH2
Glucose-6-Phosphate
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH OP02 32-
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La fermentation alcoolique Les réactions
Une isomerase
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
PhosphoglucoIsomerase
Glucose-6-Phosphate
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH OPO2 32-
CH OH
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
2-
Fructose-6-phosphate
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La fermentation alcoolique Les réactions
Une deuxième activation
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Phosphofructokinase
CH OH
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
2-
Fructose-6-phosphate
CH OPO
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
32-
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
ATP
ADP
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 42 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Clivage de la molécule en deux
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Aldolase
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2 32-
CH OPO2 3
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
O
CH OPO2 32-
CH OH2
Dihydroxyacetonephosphate
(DHAP)
Glyceraldehyde-3-Phosphate
OH
HHO
CH OPO2 3
2-
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La fermentation alcoolique Les réactions
Triosephosphate Isomerase
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
TIM
O
CH OPO2 32-
CH OH2
Dihydroxyacetonephosphate
(DHAP) Glyceraldehyde-3-Phosphate
OH
HHO
CH OPO2 3
2-
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La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Une protéine en forme de tonneau avecdes brins β et des hélices α BTS 2.3, 2.4
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 45 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Mechanisme d’action
O
CH OPO2 32-
2
+2
2
C
Dihydroxyacetonephosphate
(DHAP)
OH
H
H
N
CH
H NH
His95
CH
CH
O
O
Glu165
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 46 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Mechanisme d’action
O
CH OPO2 32-
2
+2
2
C
Dihydroxyacetonephosphate
(DHAP)
OH
H
H
N
CH
H NH
His95
CH
CH
O
O
Glu165
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 46 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Mechanisme d’action
O-H
CH OPO2 3
2-
2
2
2
C
intermediaire
ene-di-ol
OH
H
H:N
CH
NH
His95
CH
CH
O
O
Glu165
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 46 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Mechanisme d’action
O-H
CH OPO2 3
2-
2
2
2
C
intermediaire
ene-di-ol
OH
H
H
:N
CH
NH
His95
CH
CH
O
O
Glu165
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 46 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Mechanisme d’action
OH
CH OPO2 32-
2
+2
2
C
Glyceraldehyde-3-phosphate
OH
H
N
CH
H NH
His95
CH
CH
O
O
Glu165
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 46 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
TIM : l’enzyme parfaite
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
O
CH OPO2 32-
CH OH2
Dihydroxyacetonephosphate
(DHAP) Glyceraldehyde-3-Phosphate
OH
HHO
CH OPO2 3
2-
Acceleration de la réaction 1010 fois.Guidage de la réaction.
Vitesse limité par la diffusion. BTS 9
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 47 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Une oxidation
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Glyceraldehyde-3-Phosphate deshydrogenaseUne réaction complexe : oxidation et
phosphorylation couplées
Glyceraldehyde-3-Phosphate
OH
HHO
CH OPO2 3
2-
1,3-bisphosphoglycerate
NAD+
PO43-
NADH
O OPO
OHH
CH OPO2 3
2-
2-3
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 48 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Récuperation d’énergie 1
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Phosphoglycerate KinaseUne phosphorylation a l’envers
1,3-bisphosphoglycerate
O OPO
OHH
CH OPO2 3
2-
2-3
O O
OHH
CH OPO2 3
2-
-
3-phosphoglycerate
ADP
ATP
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 49 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Une transfert intramoléculaire
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Phosphoglyceromutase
O O
OPOH
CH OH2
32-
-
2-phosphoglycerate
O O
OHH
CH OPO2 3
2-
-
3-phosphoglycerate
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 50 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Une deshydratation
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
EnolaseO O
OPOH
CH OH2
32-
-
2-phosphoglycerate
O O
OPO
CH2
32-
-
Phosphenolpyruvate
H O2
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 51 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Récuperation d’énergie 2
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Pyruvate KinaseUne phosphorylation a l’envers
O O
OPO
CH2
32-
-
Phosphenolpyruvate
ADP
ATP
Pyruvate
O
O
O
CH3
-
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 52 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Decarboxylation
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Pyruvate Decarboxylase
Pyruvate
O
O
O
CH3
-
3
OO C
H O
CH
Acetaldehyde
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 53 / 176
La fermentation alcoolique Les réactions
Régeneration de NAD+
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Alcool deshydrogenaseUne enzyme a Zn
3
H O
CH
Acetaldehyde
Ethanol
CH CH OH3 2
NADH
+NAD
+H
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La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Les enzymes BTS 8.A
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
1 transporteur4 kinases2 Deshydrogenase2 Isomerase1 Mutase2 Clivage de liaison CC
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 55 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Les Enzyme Commission BTS 8.A
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
EC1 Oxidoreductase (comme lesdeshydrogenase)EC2 Transferases (comme les kinase)EC3 HydrolasesEC4 Lyases (comme Decarboxylase, Aldolase)EC5 Isomerases (isomerase et mutases)EC6 Ligases
Aldolase = 4.1.2.13 TIM = 5.3.1.1
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La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Bilan : Activation
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Glucose
O
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
H
CH2OH
CH OPO
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
32-
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
Glucose Fructose-1,6-bisphosphate2 ATP 2 ADP
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 57 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Bilan : Récuperation BTS 15.3
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
CH OPO
CH OPO
HO
OH
OH
O
H
H
H
2
2 3
32-
2-
Fructose-1,6-bisphosphate
2 x Pyruvate
O
O
O
CH3
-
Fructose-1,6-bisphosphate 2 Pyruvate2 Pi + 4 ADP 4 ATP
2 NAD+ 2 NADH
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 58 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Bilan : Elimination
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Pyruvate
O
O
O
CH3
-
Ethanol
CH CH OH3 2
CO2
OO C
2 Pyruvate 2 Ethanol + 2CO22 NADH 2 NAD+
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 59 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Bilan
Activation du substratImport HXTHexokinasePhosphogluco IsomerasePhosphofructo Kinase
Récuperation d’énergieAldolaseTriosephosphateIsomeraseGyceraldehyde 3PhosphatedeshydrogenasePhosphoglycerateKinasePhosphoglycero MutaseEnolasePyruvate Kinase
Elimination des dechetsPyruvate decarboxylaseAlcool deshydrogenase
Glucose Fructose-1,6-bisphosphate2 ATP 2 ADP
Fructose-1,6-bisphosphate 2 Pyruvate2 Pi + 4 ADP 4 ATP
2 NAD+ 2 NADH2 Pyruvate 2 Ethanol + 2CO22 NADH 2 NAD+
EnsembleGlucose 2 Ethanol + 2CO2
2 Pi + 2 ADP 2 ATP
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La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 61 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
Pas en isolation
Autres voies parallelAutres substratsAutres produitsLiens C et energie.
Glucose
Glucose-6-Phosphate
Fructose-6-Phosphate
Fructose-1,6-bisphosphate
DHAP/Glyceraldehyde-3-Phosphate
1,3bisphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2-phosphoglycerate
Phosphenolpyruvate
Pyruvate
Acetaldehyde
Ethanol
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 62 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
Pas en isolationAutres voies parallel
Autres substratsAutres produitsLiens C et energie.
Glucose
Glucose-6-Phosphate
Fructose-6-Phosphate
Fructose-1,6-bisphosphate
DHAP/Glyceraldehyde-3-Phosphate
1,3bisphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2-phosphoglycerate
Phosphenolpyruvate
Pyruvate
Acetaldehyde
Ethanol
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 62 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
Pas en isolationAutres voies parallelAutres substrats
Autres produitsLiens C et energie.
Glucose
Glucose-6-Phosphate
Fructose-6-Phosphate
Fructose-1,6-bisphosphate
DHAP/Glyceraldehyde-3-Phosphate
1,3bisphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2-phosphoglycerate
Phosphenolpyruvate
Pyruvate
Acetaldehyde
Ethanol
Maltose
Amidon
Fructose
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 62 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
Pas en isolationAutres voies parallelAutres substratsAutres produits
Liens C et energie.
Glucose
Glucose-6-Phosphate
Fructose-6-Phosphate
Fructose-1,6-bisphosphate
DHAP/Glyceraldehyde-3-Phosphate
1,3bisphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2-phosphoglycerate
Phosphenolpyruvate
Pyruvate
Acetaldehyde
Ethanol
Maltose
Amidon
Fructose
Acides Nucleiques
Lactate
CO2
Acides Aminés
Acides Gras
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La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Integration dans le metabolisme
Pas en isolationAutres voies parallelAutres substratsAutres produitsLiens C et energie.
Glucose
Glucose-6-Phosphate
Fructose-6-Phosphate
Fructose-1,6-bisphosphate
DHAP/Glyceraldehyde-3-Phosphate
1,3bisphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2-phosphoglycerate
Phosphenolpyruvate
Pyruvate
Acetaldehyde
Ethanol
Maltose
Amidon
Fructose
Acides Nucleiques
Lactate
CO2
Acides Aminés
Acides Gras
J.N. Sturgis (AMU) ENSBI3U1L Septembre 2018 62 / 176
La fermentation alcoolique L’intégration cellulaire
Cours 2 : Conclusions
Le métabolisme.Les réactions d’une voie anabolique,Les réactions d’une voie catabolique,L’importance des groupements phosphoryles,Le mechanisme chimique d’une enzyme,Les diverse types d’enzyme.
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