Le Métabolisme · 2006-02-15 · Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 11 Le Métabolisme des...

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Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 1 Le Métabolisme Une vue globale 

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  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 1

    Le Métabolisme

    Une vue globale 

  • Biochimie Structurale 2.1 James Sturgis 2

    Métabolisme  une vue globale

    Anabolisme

    Petites molécules

    Molécules de CouplageATP, NAD(P)H

    Macromolécules

    Catabolisme

  • Biochimie Structurale 2.1 James Sturgis 3

    Métabolisme  une vue globale

    Petites molécules

    Molécules de CouplageATP NAD(P)H

    MacromoléculesMacromolécules

    Monoméres

    Petites molécules

    CO2

    Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras tides ides

    Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

    Macromolécules

    Monoméres

    Petites molécules

    CO2

    Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras tides ides

    Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 4

    Le Métabolisme

    Lysosome GolgiNoyau

    Mitochondrie

    Cytosol

    Réticulum endoplasmique

    Les différents compartiments de la cellule sont spécialisés dans différents aspects du métabolisme

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 5

    Le Métabolisme

    Macromolécules

    Monoméres

    Petites molécules

    CO2

    Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras tides ides

    Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

    Lysosome GolgiNoyau

    Mitochondrie

    Cytosol

    Réticulum endoplasmique

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 6

    Le Métabolisme

    Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

    Lysosome GolgiNoyau

    Mitochondrie

    Cytosol

    Réticulum endoplasmique

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 7

    Le Métabolisme

    Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

    Beck et al. Science 2004

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 8

    Le Métabolisme

    Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

    Baumeister Biol.Chem.  2004

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 9

    Le Métabolisme

    Les différents compartiments et les membranes ne sont pas  homogènes mais sont structurés avec des machines moléculaires qui ont souvent des rôles métaboliques spécifiques...

    Baumeister Biol.Chem.  2004

    Un Protéosome

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 10

    Le Métabolisme

    Lysosome GolgiNoyau

    Mitochondrie

    Cytosol

    Réticulum endoplasmique

    Ribosomes

    Macromolécules

    Monoméres

    Petites molécules

    CO2

    Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras tides ides

    Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 11

    Le Métabolisme des ARN

    ARN

    ARN polymerase

    ATP GTP CTP UTP

    AMP GMP   UMP

    1 ATP

    2 ATP

    PRPP

    UracilAdenine

    Guanine

    Ribose 5 P

    2 ATP

    Glucose 6 P2 NADPH + CO

    2

    Le différentes interconversions et synthèses sont organisées en voie métabolique...

    C'est une petite simplification pour rendre la compréhension plus facile.

    Macromolécules

    Monoméres

    Petites molécules

    CO2

    Amino   Acides Nucléo GlucAcides Gras tides ides

    Protéines ARN/ADNLipides Polygluc.

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 12

    Le Métabolisme des ARN

    ARN

    ARN polymerase

    ATP GTP CTP UTP

    AMP GMP   UMP

    1 ATP

    2 ATP

    PRPP

    UracilAdenine

    Guanine

    Ribose 5 P

    2 ATP

    Glucose 6 P2 NADPH + CO

    2

    Beaucoup de composés phosphorylés

    Beaucoup d'ATP utilisé

    Plein de petites étapes simples pour faire des réactions complexes.

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 13

    Le Métabolisme

    Une voie : La Glycolyse

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 14

    Une réaction chimique

    Substrats

    CO2

    EthanolLevure et eau

    Maltose

    Saccarose

    Amidon

    Catalyseurs Produits

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 15

    Une réaction chimique

    Substrats

    CO2

    Ethanol

    Glucose

    Maltose

    Saccarose

    Amidon

    Catalyseurs Produits

    Enzymes

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 16

    Une réaction chimique

    Les réactions cataboliques

    Glucose 

    Glucose (C6H12O6) > 2 x CO2 + 2 x ethanol (C2H6O) Stoechiomètrie

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OH

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Ethanol

    CH3 CH

    2OH

    Gaz Carbonique

    O=C=O

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 17

    Une voie métabolique – Les étapes

    Les premières étapes : activation du substrat

    Glucose 

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OH

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Fructose 1,6 bis Phosphate 

    HOHH

    CH2OPO

    32

    HO

    OHOH

    CCCC

    CH2OPO

    32

    Activation du substrat

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 18

    La voie metabolique – Les reactions

    Ensuite récupération d'énergie

    Fructose 1,6 bis Phosphate 

    HOHH

    CH2OPO

    32

    HO

    OHOH

    CCCC

    CH2OPO

    32

    PyruvateX2

    CH3

    O

    OCC

    O Activation du substrat

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 19

    La voie metabolique – Les reactions

    Elimination des déchets

    Pyruvate

    CH3

    O

    OCC

    O

    Ethanol +CO2

    CH3

    OC

    CH2OH

    OActivation du substrat

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 20

    Transport du glucose

    Glucose (extracellulaire) 

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OH

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Glucose (intracellulaire) 

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OH

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Localisation importante pour le métabolismeActivation du substrat

    Import HXT1/2

    Hexokinase

    Phosphoglucoisomerase

    Phosphofructokinase

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 21

    Activation du glucose

    Glucose

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OH

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Glucose6Phosphate

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OPO

    32

    HOH

    OHOH

    CCCC

    HexokinaseInvestissement d'énergie.

    ATP ADP

    Activation du substrat

    Import HXT1/2

    Hexokinase

    Phosphoglucoisomerase

    Phosphofructokinase

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 22

    Une isomérisation

    Glucose6Phosphate

    OC

    H

    HHO

    HH

    CH2OPO

    32

    HOH

    OHOH

    CCCC

    Fructose6Phosphate 

    HOHH

    CH2OPO

    32

    HO

    OHOH

    CCCC

    CH2OH

    PhosphoglucoisomeraseActivation du substrat

    Import HXT1/2

    Hexokinase

    Phosphoglucoisomerase

    Phosphofructokinase

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets

  • Biochimie Structurale 2.2 James Sturgis 23

    Une deuxième activation

    Fructose6Phosphate 

    HOHH

    CH2OPO

    32

    HO

    OHOH

    CCCC

    CH2OH

    Fructose 1,6 bis Phosphate 

    HOHH

    CH2OPO

    32

    HO

    OHOH

    CCCC

    CH2OPO

    32

    Phosphofructokinase

    ATP ADP

    Activation du substrat

    Import HXT1/2

    Hexokinase

    Phosphoglucoisomerase

    Phosphofructokinase

    Récupération d'énergie

    Élimination des déchets