La glycolyse - publié le 13/05/2008

Résumé du document

Cours de métabolisme moléculaire dispensé en L3 Biochimie et Biologie moléculaire.

Extraits

[...] Ces 5 étapes forment la partie lytique de la voie métabolique, d'où sont nom de glycolyse. Les cinq dernières réactions forment l'étape de bénéfice énergétique ou pay‐off en anglais. Chaque molécule de glycéraldéhyde 3‐phosphate est oxydée et phosphorylée par du phosphate inorganique et l'énergie est enfin libérée avec la transformation de ces molécules de diphosphoglycéraldéhyde formées en pyruvate. Pour résumer : pendant la phase préparatoire, deux molécules d'ATP sont investies, augmentant ainsi l'énergie libre des composés intermédiaires de la voie, et tous les carbones des hexoses métabolisés sont transformés en glycéraldéhyde 3‐phosphate. [...]

[...] Ce dernier est formé lors de l'étape qui serait endergonique si elle était isolée 6,3 kJ.mol‐1) et son groupement phosphate est transféré à l'ADP durant l'étape qui est fortement exergonique. La somme de ces deux réactions est donc : Glycéraldéhyde 3‐phosphate + ADP + Pi + NAD+ Æ 3‐phosphoglycérate + ATP + NADH+H+ ΔG0' = 12.5 kJ.mol‐1 Ainsi, les deux réactions couplées forment un processus exergonique. La glycolyse 8 Conversion du 3‐Phosphoglycérate en 2‐Phosphoglycérate L'enzyme phosphoglycéromutase catalyse cette réaction réversible. Il s'agit simplement d'un réarrangement intramoléculaire. [...]

[...] Cette réaction catalysée par l'hexokinase, est irréversible in vivo. On peut rappeler que les kinases sont des enzymes spécialisées dans le transfert du groupement phosphate γ d'une molécule d'ATP sur un accepteur nucléophile. Dans le cas de l'hexokinase, l'accepteur est un hexose, généralement le D‐glucose, mais pas exclusivement. Cette enzyme, comme beaucoup d'autres kinases, nécessite du Mg2+ ou du Mn2+ pour fonctionner, car son vrai substrat n'est pas l'ATP4‐ mais un complexe MgATP2‐ ou MnATP2‐. Le magnésium et le manganèse chélatent ainsi les charges négatives des groupements phosphate α et β de l'ATP, rendant le phosphate γ plus accessible pour une attaque nucléophile par un hydroxyle du glucose. [...]

[...] Au cours de la glycolyse, une molécule de glucose est dégradée au cours d'une série de réactions enzymatiques pour aboutir à la formation de deux molécules de pyruvate. Durant cette série de réactions, l'énergie libre libérée est stockée sous forme d'ATP et de NADH. Cependant, la glycolyse est très peu rentable : elle nécessite un investissement de deux ATP, et ne permet d'en produire que quatre, soit un bilan net de deux ATP. La glycolyse fut la première voie métabolique découverte, et de ce fait, également la mieux comprise. [...]

[...] Le composé libéré est le pyruvate, apparaissant dans un premier temps sous sa forme énol. Mais il est rapidement tautomérisé, de manière non‐enzymatique, en sa forme cétone, prédominante à pH physiologique. L'énergie libre standard d'hydrolyse du PEP étant d'environ 61,9 kJ.mol‐1, la moitié de cette énergie 30,5 kJ.mol‐1) est conservée dans la formation de la liaison phosphodiester de l'ATP, tandis que les 31,4 kJ.mol‐1 restants constituent la force motrice de la réaction de transfert du groupement phosphate. Bilan 1 Glucose + 1 ATP Î 1 Glucose‐6‐Phosphate + 1 ADP 1 Glucose‐6‐Phosphate Ù 1 Fructose‐6‐Phosphate 1 Fructose‐6‐Phosphate + 1 ATP Î 1 Fructose‐1,6‐Diphosphate + 1 ADP 1 Fructose‐1,6‐Diphosphate Ù 2 Glycéraldéhyde‐3‐Phosphate 2 Glycéraldéhyde‐3‐Phosphate + 2 NAD+ + 2 Pi Ù 2 1,3‐Diphosphoglycérate + 2 NADH + 2 2 1,3‐Diphosphoglycérate + 2 ADP Ù 2 3‐Phosphoglycérate + 2 ATP 2 3‐Phosphoglycérate Ù 2 2‐Phosphoglycérate 2 2‐Phosphoglycérate Ù 2 Phosphoénolpyruvate + 2 H2O 2 Phosphoénolpyruvate + 2 ADP Î 2 Pyruvates + 2 ATP 1 Glucose + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP Î 2 Pyruvates + 2 NADH + 2 + 2 ATP + 2 H2O Bilan net : 2 ATP + 2 NADH+H+ METABOLISME L'importance des phosphorylations Tous les intermédiaires de la glycolyse sont des composés phosphorylés. [...]