Le métabolisme (Biochimie métabolique) englobe un ensembles de réactions d'anabolisme et de catabolisme de molécules biologiques. L'énergie chimique (ATP) est nécesaire dans certaines et produite par d'autres
Examen de Biochimie métabolique (métabolisme), niveau S4, 2011 et 2012 , Faculté
des Sciences-Semlalia, Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc. Durée: 90 minutes
Examen de Juin 2012
(----- Réponses brèves)
1/ (3 points) On considère la réaction suivante:
Citrate + HS-CoA + X --> Oxaloacétate + X' + Y
a- (0,5 points): donner les noms de X' (provient de X) et de Y.
b- (0,5 points): Quel nom pourriez-vous donner à cette réaction ?
c- (2 points): Quel est le but de cette réaction ?
2/ (6 points)
Le composé Y s'engage dans la voie de biosynthèse des acides gras (AG)
a- (2 points): Donner la réaction d'initiation de cette synthèse (formules horizontales, noms des produits, réactifs et enzyme)
b- (4 points): Ecrire la réaction globale de la synthèse à partir de Y d'un acide gras saturé à quatre atomes de carbone en précisant le nom de l'acide gras formé.
3/ (3 points): Sachant que cette synthèse nécessite du NADPH2,
comme agent réducteur, écrire les réactions de
formation de ce réducteur, tout en précisant les noms
des précurseurs directs de ce réducteur (sans formule,
ni enzymes).
4/ (8 points): Si la synthèse d'acide gras à partir de Y se poursuit jusqu'au stade acide gras saturé à dix atomes de carbone.
a- (4 points): Quelle sera l'équation globale de cette voie métabolique à partir de Y ?
b- (4 points): Préciser pour chacun des réducteurs utilisés les origines et le nombre avec justificatif.
Avertissement: Les éléments d'information ci joints ne peuvent constituer les réponses complètes aux questions posées, considérant d'éventuels manques de précisions que le responsable de l'épreuve pourrait fournir suite à la demande des étudiants.
a- X' (provient de X) = ADP, Y = Acétyl-CoA.
b- Nom à donner à cette réaction : navette citrate, navette acétyl-CoA, transport de l'acétyl-CoA. Rréaction de transfert du radical acétyle de la mitochondrie dans le cytosol, catalysée par une citrate synthase ATP-dépendante. Le citrate est clivé en acétyl-CoA et en oxaloacétate qui régénère le pyruvate. La séquence des réactions est la suivante :
-
Citrate + HSCoA + ATP ---> Oxaloacétate + Acétyl-CoA
+ ADP + Pi (citrate
synthase ATP-dépendante)
-
Oxaloacétate + NADH,H+ --> malate + NAD+ (malate DH à
NAD+)
- Malate + NADP+ --> Pyruvate + CO2 + NADPH,H+ (malate DH à
NADP+)
c- But de cette réaction : Sortie de l'acétyl-CoA pour la synthèse des acides gras.
2. Biosynthèse des acides gras (AG):
- Réaction d'activation de la biosynthèse d'acides gras (initiation):
Acétyl-CoA + ATP + CO2 --> Malonyl-CoA + ADP + Pi +
Réaction irréversible catalysée par l'Acétyl-CoA carboxylase (étape limitante)
Pour rappel la Biosynthèse des acides gras se fait en 3 étapes: Activation, Elongation et Terminaison.
b- Réaction globale de la synthèse d'un acide gras à 4 atomes de carbone:
Règle: acide gras à 2n atomes de carbone:
n Acétyl-CoA + (n-1) ATP + 2 (n-1) (NADPH,H+ )--> Acide gras + n HSCoA + (n-1) ADP + (n-1) Pi + 2 (n-1) NADP+
Avec acide gras à 4 atomes de carbone (n=2):
2 Acétyl-CoA + 1 ATP + 2 (NADPH,H+ ) + HS-ACP--> Butyryl-S-ACP + 2 HSCoA + 1 ADP + 1 Pi + 2 NADP+
3. NADPH utilisé comme réducteur dans la biosynthèse des acides gras.
Le
NADPH utilisé par le synthèse des acides gras (voie anabolique)
provient desources principales:
- Glu-6P + NADP --> 6-phosphogluconate + NADPH2 (voie des pentoses, Phase oxydative)
- 6-phosphogluconate + NADP ---> + NADPH2 (voie des pentoses phosphates)
- Malate + NADP ---> Pyruvate + NADPH2 + CO2 (Enzyme malique)
4. a- 5 Acétyl-CoA + HS-ACP + 4 ATP + 8 NADPH2---> C10:O-S-ACP + 5 HS-CoA + 4 H2O + 4 ADP + 4 Pi + 8 NADP
b- On utilise 8 HADH2 et on a la réaction Citrate + HS-CoA + ATP --> Oxaloacétate + ADP + Pi + Acétyl-CoA.
Oxaloacétate + NADH2 --> NAD + malate et Malate + NADP --> Pyruvate + NADPH2
Comme on a Acétyl-CoA qui arrivent par le citrate, on aura 5 NADPH2 qui proviennent du malate. Donc: 8-5 = 3 NADPH2 qui proviennent de la voie des pentoses phosphate.
Examen de Avril 2011
- Exercice 1 (4 points)
1- Répondre par oui ou non à propos des questions suivantes
-
a (0,5 point) - le lactate est obtenu par oxydation du pyruvate
- b (0,5 point) - pour une molécule de glucose 2 molécules
d'ATP et de NADH2 sont produites lors de la fermentation lactique
2- Quel intérêt présente cette réaction pour les cellules (2 lignes maximum)
-
Exercice 2 (1,5 points)
On donne les valeurs des potentiels standards d'oxydoréduction pour les réactions suivantes:
Fumarate
+ 2 H+ + 2e- <---> Succinate (delta E0' = - 0,031 V)
2 H+ + 2e- <---> H2 (delta E0' = - 0,42 V)
1 (1 point) - calculer les variations d'énergie libre associées au passage de 2 électrons de l'hydrogène au succinate. Détaillez les calculs.
2 (0,5 point) - comment peut-on qualifier cette réaction d'un point de vue énergétique ?
-
Exercice 3 (6 points)
Des patients souffrant d'une maladie périférique des artères sont examinés. Cette maladie est associée à des défauts de la chaîne de transport des électrons au niveau des tissus musculaires. Des biopsies (prélèvements) de muscles sont analysées en mesurant les activités enzymatiques suivantes:
| Activités enzymatiques (nmol/min/g protéines mitochondriales) |
Patients | Témoins |
| NADH déshydrogénase | 2,45 | 3,35 |
| NADH-Ctyochrome C oxydoréductase | 0,072 | 0,150 |
| Succinate déshydrogénase | 0,108 | 0,110 |
| Ubiquinol-Cytochrome C oxydoréductase | 0,95 | 1,47 |
| Citrate synthase | 21,4 | 19,8 |
1 (2 points) - que représente la succinate déshydrogénase et quel est son rôle ?
2 (1 point) - quelles sont les anomalies de la chaîne de transport des électrons des tissus musculaires des patients .
3 (1 point) - à quoi correspond l'activité citrate synthase (réaction complète sans formules) ?
4 (2 point) - pourquoi on mesure l'activité citrate synthase ?
NB: une activité est considérée anormale quand elle est inférieure d'au moins 30% à celle du témoin.
Examen de Avril 2011 (suite)
- Exercice 4 (8,5 points)
Du pyruvate totalement marqué au deutérium sur le carbone N° 3 et de l'oxaloacétate marqué par du carbone 14 sur le carbone N° 4, sont ajoutés à un extrait cellulaire contenant les enzymes et les cofacteurs du cycle de Krebs et du complexe pyruvate déshydrogénase.
1-a (0,5 point) - comment appelle-t-on la réaction catalysée par le complexe pyruvate déshydrogénase ?
1-b (1 point) - quel est l'intérêt de ce complexe ?
2 - Les réactifs marqués s'engagent dans la voie catabolique.
- a (0,5 point) - donnez la réaction complète (sans formules) des produits formés juste après la première libération de l'un des deux traceurs.
- b (1 point) - écrire les noms ainsi que les formules des métabolites formés en précisant par des couleurs différentes le(s) isotope(s).
3 (2 points) - Ecrire l'équation totale et équilibrée lorsque le métabolite formé à partir du pyruvate et de l'oxaloacétate aura perdu un deuxième élément marqué
4 (1 point) - donnez la formule développée et le nom du métabolite libéré après cette dernière réaction, en précisant le(s) marquage(s).
5 (0,5 point) - quel est le bilan énergétique dans ce cas ?
6 -a (0,5 point) - que devient ce bilan en présence d'antimycine ?
-b (1 point) - justifiez votre réponse (exp: x NADH2 -> y ATP)
1-a: Non. Le lactate résulte d'une réduction du pyruvate (avec oxydation du NADH). Plus de détail dans le volet fermentation lactique (QCM)
1-b: Oui. Une molécule de glucose donne deux molécules de pyruvate (bilan de 2 ATP). Chaque molécule de pyruvate (cétoacide) peut donner une molécule de lactate et une molécule de NAD+ (coenzyme réoxydé). Plus de détail dans le volet métabolisme et ATP
2: Intérêt de la réaction: La fermentation permet de renouveler le stock en coenzyme oxydé (NAD+) de la cellule, nécessaire pour une nouvelle glycolyse
LIENS UTILES
- Lipides, Acides gras
- Acides gras. Modifications
- Lipides membranaires
- Lipides. Structure 3D
- Lipides. Types
- Membranes. QCM
- Métabolisme des lipides. Examen S4 2013
- Lipides, Acides gras. QCM (Ar, Fr)
- Acides gras. Structure 3D
- Acides gras. Biotech
- Désaturase
- Cholestérol, Lipoprotéines HDL et LDL
- Lipides. Métabolisme
- QCM Métabolisme des lipides
- Métabolisme. TP S4 (Néoglucogenèse)
360 pages, 2018, ISBN : 978-9920-35-345-8 + DVD mis à jour + Assistance.
306 pages, 2013, ISBN : 978-99-54-32-663-3 + DVD mis à jour 2018 + Assistance
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