La biochimie

















Couplages entre réactions d'oxydoréductions et synthèse d'ATP
Phosphorylation oxydative Mitochondriale


-Dans les cellules eucaryotes et dans des conditions de fonctionnement aérobies, la grande majorité de l'ATP cellulaire est formée dans les mitochondries
Dans cette organite, la phosphrylation de l'ADP en ATP est couplée à l'oxydation du Nicotinnamide adénime dinucléotide ou NADH en NAD+ par l'oxygène moléculaire.
Dans les mitochondries, un premier couplage de nature chimiosmotique couplage du NADH à un transport actif de protons de la matrice mitochondriale vers le cytosol qui nécessite un travail osmotique, le transport actif de protons crée une différence de potentiel électrochimique du proton élevée dans le cytosol et faible dans la matrice.
Dans un deuxième étape, un couplage de nature cosmochimique couple la diffusion spontanée des  protons du cytosol vers la matrice dans le sens des potentiels électrochimiques décroissants, le travail osmotique fournit à la phosphorylation de l'ADP en ATP dans la matrice mitochondrale la nécessité d'un travail chimique.
L'élément de couplage est l'ATP synthase localisé dans la membrane interne mitochondriale.

Coupe d'une mitochondrie






Le cycle de Krebs


- Le cycle de krebs que  l'on appelle également cycle tribarboxylique ou cycle citrique
il y a présence de l'acetyl-coenzyme A dans l'ensemble du métabolisme cellulaire.
L'acetyl-coenzyme est formé par la decarboxylation oxydative de l'acide pyruvique, qui lui-même provient du glucose dans une série de transformation de la glucolyse de sorte que le cycle de krebs permet l'oxydation totale du glucose.
Le cycle de krebs est situé à un carrefour des métabolismes glucidiques, lipidiques et protéiques et qu'il permet l'oxydation complète en dioxyde de carbone et eau, non seulement du glucose, mais aussi des acides gras dont la catabolisme conduit à la formation d'acetyl-coenzyme A,et de nombreux aminoacides dont le métabolisme conduit à la formation d'acide pyruvique donc de l'acetylcoeenzyme A,soit directement  ou à la formation d'un intermédiaire du cycle de krebs(acide alpha-cetoglutanique,succinique,fumarique ou oxaloacetique)





Structure des glucides

Les glucides forment un groupe de composés très importants. Certains représentent une source d'énergie pour les organismes vivants, soit immédiatement utilisables (glucose), soit sous forme de réserve (amidon,glycogène); d'autres ont un rôle structural (cellulose, chitine, acide hyaluronique); d'autres, enfin, possèdent un rôle biologique important comme celui de signaux de reconnaissances (glycannes des glycoproteines et des glycolipides). Du point de vue chimique, on peut définir les glucides comme étant des polyhydroxyaldéhydes ou des polyhydroxycétones(ou des composés qui en dérivent) ou encore des polyméres succeptible de libérer ces mêmes composés  par hydrolyse; on distinguera ainsi les  oses ou sucres simples et les osides dont l'hydrolyse donne plusieurs oses.




Transformation des glucides en lipides

Chez la plupart des animaux et chez l'homme, lorsqu'il y a excès de glucides dans l'alimentation, l'oxydation d'une partie du glucose permet le maintien de concentrations relativement élevées en ATP, NADH et NADPH, ce qui a favorisé:
-La synthèse du glycogène à partir du glucose, qui nécessite de l'UTP donc de l'ATP
-La réduction du dihydroxyacétone-phosphate en acide L-alpha glycerophosphorique, qui nécessite du NADH
-La condensation des molécules d'acetyl-coenzyme A pour la biosynthèse des acides gras et du cholestérol, nécessitant de l'ATP et du NADPH.
Lorsque les capacités maximales de stockage du glycogène sont atteintes, ce sont surtout les deux dernières voies qui sont favorisées, conduisant ainsi à la synthèse de lipides et surtout de triacylglycérols qui constituent, comme nous l'avons vu, une réserve énergétique extrêmement commode.




Oxydation des acides gras (Lipides)


-Avant de pouvoir être oxydés, les acides gras doivent être activés. Cette activation  requiert l'énergie fournie par l'ATP et a lieu en deux étapes.
Dans un premier temps, l'ATP réagit avec l'acide gras pour former un anhydride mixte avec libération de pyrophosphate puis dans un deuxième temps l'acyl-AMP formé réagit avec le coenzyme A-SH pour donner un Thio-ester l'acetyl-coenzyme A.

Il y a donc réaction de la Bêta-oxydation.
Les acyl-CoA sont formés dans la membrane externe de la mitochondrie, ils ne peuvent entrer à l'intérieur de la mitochondrie où se déroule la bêta-oxydation.
La bêta-oxydation des acides gras est un processus intra-mitochondrial, les molécules d'acetyl-co  formées vont être utilisées dans des processus anaboliques, soit la cetogenèse, soit completement oxydées dans le cycle de krebs







Glycolyse

-L'oxydation du glucose consiste en deux séries étapes:
La première est extra-mitochondriale et conduit à la production de  deux molécules d'acide pyruvique.
La deuxième est intra-mitochondriale et permet l'oxydation totale de l'acide pyruvique en dioxyde de carbone et eau.
La première est la glycolyse car cette réaction peut se faire en absence d'oxygène.
Dans certain cas, on peut obtenir à la formation d'acide lactique ou d'alcool éthylique.


La phosphohexose isomerase


Isomerisation du glucose-6-P en fructose-6-P

La phosphofructokinase

Transformation du fructose-6-P en fructose-1,6-P
 Adolase


Scission du fructose 1,6bis en 2 molecules de trioseP


 Glyceraldehyde-3-Pdeshydrogenase
Transformation du glyceraldehyde-3-P en acide 1,3-bisP glycerique

Phosphoglycérate kinase

Transformation de l'acide 1,3 bis phosphoglycerique en acide-3- phosphoglycerique

Phosphoghycerate mutase
Conversion de l'acide 3-phosphoglycerique en acide 2- phosphoglycerique


Enolase
Elle catalyse la deshydratation de l'acide 2 phophoglycerique en acide phophoenopyruvique


Pyruvate kinase

L'acide phospho enol pyruvique en acide pyruvique






Possibilité en absence de l'oxygéne
-L'acide pyruvique est reduit en acide lactique cependant le NADH est oxydé en NAD+
cette réaction est catalysée reversiblement par une lactine deshydrogenase.




-La levure l'acide pyruvique est decarboxylée en dioxyde de carbone + acetaldehyde puis reduite en ethanol ceci grâce à un pyruvate décarboxylase qui a pour co-enzyme le phosphosphate de la thiuamine(ou vitamine B) et contient du zinc 2+,
puis au passage de l'éthanol le NADH est oxydé en NAD+ reaction catalysée par une alcool-deshyotegenase.