Biochimie CM1

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Text of Biochimie CM1

  • Biochimie mtabolique 2014-2015

  • Guide des tudes

    Biochimie mtabolique: premier semestre, 7 crdits

    Bibliographie recommande:

    Biochimie - Lubert Stryer, 7me

    dition, W. H. Freeman, 2010

    Lippincott's Illustrated Reviews:

    Biochemistry - Denise R. Ferrier,

    Lippincott Williams Wilkins, 2013

    Biochimie Mtabolique - Cristina

    Drugan, Ileana Olteanu, Ed. Iuliu

    Haieganu, 2014

    Objectif: acquisition des notions essentielles sur le mtabolisme (nergtique et des nutriments).

  • Examen de biochimie

    Conditions prliminaires:

    Prsence aux travaux pratiques (100%) ou rattrapage ( payement) de

    maximum 4 absences

    Examen: 2 questionnaires choix multiples (thorique et pratique)

    Calcul de la note finale:

    Examen thorique: 70% - liminatoire

    Examen pratique: 20% - liminatoire

    Moyenne des sminaires: 10%.

  • A rviser... Examen thorique

    Dfinition, rle, conditions dactivation, objectifs, particularits, rgulation,

    action des enzymes-cl, bilan nergtique, anomalies des voies mtaboliques

    Applications mdicales: maladies mtaboliques, principes du traitement

    Examen pratique

    Dfinition et principe des techniques, intervalles de rfrence des paramtres

    biologiques

    Applications: interprtation des rsultats des analyses de laboratoire.

  • Introduction la Biochimie Mtabolique

  • Metabolos (grec) = changement

  • Biochimie mtabolique

    Mtabolisme: ensemble des ractions chimiques ayant lieu dans le vivant

    Biochimie mtabolique: ractions chimiques survie et reproduction des organismes.

  • Particularits de la vie

    Diversit biologique: bactries, insectes, arbres, oiseaux, humains

    Unit fondamentale: mmes lois physiques et chimiques

    Ncessits:

    nergie (recueil, transformation, utilisation)

    Biomolcules (conversion, polymrisation, dgradation)

    Ractions chimiques (synthse, dgradation, rplication).

  • Mtabolisme nergtique

    Mtabolisme nergtique: recueil et transformation de lnergie du milieu en nergie chimique

    Taux mtabolique basal maintien des fonctions vitales et de lhomostasie interne.

    ENERGIE solaire ou chimique

    ENERGIE disponible

  • Importance du mtabolisme

    Ractions du mtabolisme fonctions biologiques:

    Recueil de lnergie du milieu

    Thermogense

    Renouvellement des biomolcules

    Gnration des signaux

    Neutralisation et limination des produits toxiques /inutiles.

  • Anabolisme et catabolisme

    Anabolisme: ractions de synthse dpense dnergie

    Catabolisme: ractions de dgradation nergie chimique, chaleur.

  • Carburants et rserves nergtiques

    Nutriments utiliss comme carburants

    Glucides: amidon, saccharose, lactose, fructose, glucose, cellulose (4,5 kcal/g)

    Protines (4,5 kcal/g)

    Lipides: triglycrides, phospholipides, acides gras, cholestrol (9 kcal/g)

    Alcool (7 kcal/g)

    Rserves nergtiques nergie pendant les priodes de jene

    Glycogne (polymre de glucose)

    Triglycrides: les plus importantes rserves nergtiques

    Protines: utilises en cas de jene prolong.

  • Nutrition quilibre

    55% de lnergie des aliments doit provenir des glucides, 30% des lipides et 15% doit driver des protines.

  • Indice de masse corporelle

    Alimentation ncessits poids normal

    IMC = poids (kg)/taille (m2)

    Valeurs normales: 20-25; surpoids: 25-30; obsit: > 30.

  • Etapes du catabolisme des nutriments

    Etape intestinale

    Mtabolisme intermdiaire

    Etape mitochondriale

  • Equilibre nutritionnel et contrle mtabolique

    Priodes alimentaires

    Digestion et absorption des nutriments

    Synthse des biomolcules

    Synthse des rserves

    [insuline] / [glucagon]

    Priodes de jene

    Dgradation des rserves

    Synthse des carburants

    [insuline] / [glucagon]

    Insuline et glucagon: principales hormones rgulatrices du mtabolisme.

  • Action de linsuline et du glucagon Insuline (priodes alimentaires)

    Hormone hypoglycmiante

    Rgulateur du mtabolisme lipidique

    Rgulateur du mtabolisme des acides amins

    Glucagon (priodes de jene)

    Hormone hyperglycmiante

    Activateur de la ctogense.

  • Particularits tissulaires

    Foie

    Dgradation des glucides, synthse du glucose et du glycogne

    Synthse des pentoses-phosphates et des corps ctoniques

    Synthse des lipides, des acides biliaires, des nuclotides

    Urogense

    Muscle

    Mtabolisme arobie (repos ou contraction de courte dure); mtabolisme anarobie (effort prolong)

    Muscle squelettique: stockage des protines de rserve

    Myocarde: utilisation prfrentielle des corps ctoniques

    Rein: limination des produits toxiques, synthse du glucose

    Tissu adipeux: mtabolisme des triglycrides, synthse des hormones

    Hmaties: dgradation anarobie du glucose

    Cerveau: jene prolong utilisation des corps ctoniques.

  • Voies et carrefours mtaboliques

    Voie mtabolique: unit de synthse ou de dgradation dun compos

    Srie de ractions catalyses par des enzymes diverses

    Carrefour mtabolique: intermdiaires voies diffrentes

    Substrat initial: carrefour mtabolique ou nutriment

    Produit final: carrefour mtabolique ou produit scrt.

  • Enzymes-cl Enzymes-cl rgulation des voies mtaboliques

    Proprits:

    Premires enzymes des voies mtaboliques

    Catalyse des ractions les plus lentes, irrversibles

    Enzymes allostriques contrles par de nombreux effecteurs.

  • Rgulation des enzymes-cl

    Rgulation neuroendocrine:

    Contrle de lexpression du gne

    Rgulation allostrique

    Modification covalente

    Interaction avec les protines rgulatrices.

  • Principes de la rgulation mtabolique

    Intervention des hormones et de leurs messagers intracellulaires:

    Rgulation des tapes dengagement des substrats

    Les voies de synthse sont contrles par rtro-inhibition (feed-back)

    Les voies de dtoxication sont actives par les substrats (feed-forward)

    Les voies de production dnergie sont contrles par les ncessits tissulaires

    Isoenzymes rgulation spcifique

    Compartimentation contrle de laccs des substrats et des signaux aux enzymes rgulatrices.

  • Energie dactivation

    Energie dactivation passage ltat de transition

    Enzymes: diminution de lnergie dactivation

    Chaleur libre dans le milieu: nergie dactivation plus la chaleur de la raction.

  • Ractions couples

    Raction exergonique: libration dnergie dans le milieu

    Raction endergonique: consommation dnergie

    Une mme enzyme peut catalyser les deux ractions:

    A + B Y + Z + E.

  • Ractions couples

    Raction exergonique

    Raction endergonique

  • Exemple de raction couple

  • Liaisons riches en nergie

    Hydrolyse des molcules riches en nergie: raction exergonique

    Exemples

    Nuclotides ATP, GTP, UTP, CTP

    Coenzyme A et drivs

    Phospho-cratine

    Phospho-enolpyruvate

    Liaisons riches en nergie: lhydrolyse libre > 31 kJ/mol (~)

    Exemples: liaisons phospho-anhydrides, anhydrides mixtes, liaisons phosphoamides, phosphonol, thioester.

  • Molcules riches en nergie

  • Cycle ATP ADP

    Cycle ATP-ADP: rgnration de lATP, paralllement son utilisation (ATP ADP + Pi)

    Rgnration de lATP (ADP + P ATP)

    1. Phosphorylation oxydante mitochondriale

    2. Phosphorylation au niveau du substrat.

  • Hydrolyse de lATP

    Hydrolyse de la liaison entre le 2me et le 3me phosphate 31 kJ/mol

    Hydrolyse de la liaison entre le 1er et le 2me phosphate 42 kJ/mol.

  • Utilisation de lATP

    Donneur dnergie:

    nergie mcanique contraction musculaire, mouvement molculaire

    nergie osmotique changes Na+/K+ transmembranaires

    nergie chimique synthses (ADN, protines, triglycrides, glycogne)

    nergie calorique temprature constante

    nergie lectrique influx nerveux

    Donneur dlments structurels:

    Donneur de phosphate phosphorylation

    Donneur de pyrophosphate activation de la vitamine B1

    Donneur dAMP activation des acides gras, des acides amins

    Donneur dadnosine coenzymes adnosyl-cobalamine, SAM.

  • Hydrolyse du GTP

    Hydrolyse du GTP: mme quantit dnergie que celle issue de lATP

    GTP GDP + Pi

    GTP GMP + PP

    Donneur dlments structurels: phosphate (synthse du glucose), GMP (mtabolisme des glucides), GDP (activation des acides gras).

  • Anomalies mtaboliques

    1. Erreurs innes du mtabolisme: blocage dune voie mtabolique

    Arrt total de la voie mtabolique

    Accumulation du substrat

    Absence du produit final

    Activation des voies mtaboliques secondaires

    Signes cliniques multi-systmiques

    2. Maladies mtaboliques multifactorielles: interaction entre les facteurs de lenvironnement et les prdispositions innes

    3. Maladies mtaboliques secondaires: dues lhypoxie, les intoxications, les maladies hpatiques, rnales, pancratiques

    4. Syndromes mtaboliques: anomalies qui peuvent avoir plusieurs causes.