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Anatomie et Physiologie II

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette section, vous pourrez ::

  • Expliquer les processus de glycolyse
  • Décrire la voie d’une molécule de pyruvate à travers le cycle de Krebs
  • Expliquer le transport des électrons à travers la chaîne de transport des électrons
  • Décrire le processus de production d’ATP par phosphorylation oxydative
  • Résumer le processus de gluconéogenèse

Les glucides sont des molécules organiques composées d’atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. La famille des glucides comprend des sucres simples et complexes. Le glucose et le fructose sont des exemples de sucres simples, et l’amidon, le glycogène et la cellulose sont tous des exemples de sucres complexes. Les sucres complexes sont également appelés polysaccharides et sont constitués de multiples molécules de monosaccharides. Les polysaccharides servent de stockage d’énergie (par exemple, l’amidon et le glycogène) et de composants structurels (par exemple, la chitine chez les insectes et la cellulose chez les plantes).

Pendant la digestion, les glucides sont décomposés en sucres simples et solubles qui peuvent être transportés à travers la paroi intestinale dans le système circulatoire pour être transportés dans tout le corps. La digestion des glucides commence dans la bouche par l’action de l’amylase salivaire sur les amidons et se termine par l’absorption de monosaccharides à travers l’épithélium de l’intestin grêle. Une fois que les monosaccharides absorbés sont transportés dans les tissus, le processus de respiration cellulaire commence (Figure 1). Cette section se concentrera d’abord sur la glycolyse, un processus où le glucose monosaccharidique est oxydé, libérant l’énergie stockée dans ses liaisons pour produire de l’ATP.

Figure 1. La respiration cellulaire oxyde les molécules de glucose par la glycolyse, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative pour produire de l’ATP.

Glycolyse

Le glucose est la source d’énergie la plus facilement disponible pour l’organisme. Après que les processus digestifs décomposent les polysaccharides en monosaccharides, y compris le glucose, les monosaccharides sont transportés à travers la paroi de l’intestin grêle et dans le système circulatoire, qui les transporte vers le foie. Dans le foie, les hépatocytes transmettent le glucose à travers le système circulatoire ou stockent l’excès de glucose sous forme de glycogène. Les cellules du corps absorbent le glucose en circulation en réponse à l’insuline et, par une série de réactions appelées glycolyse, transfèrent une partie de l’énergie contenue dans le glucose à l’ADP pour former de l’ATP (Figure 2). La dernière étape de la glycolyse produit le pyruvate de produit.

La glycolyse commence par la phosphorylation du glucose par l’hexokinase pour former du glucose-6-phosphate. Cette étape utilise un ATP, qui est le donneur du groupe phosphate. Sous l’action de la phosphofructokinase, le glucose-6-phosphate est converti en fructose-6-phosphate. À ce stade, un deuxième ATP donne son groupe phosphate, formant du fructose-1,6-bisphosphate. Ce sucre à six carbones est divisé pour former deux molécules phosphorylées à trois carbones, le glycéraldéhyde-3-phosphate et le phosphate de dihydroxyacétone, qui sont tous deux convertis en glycéraldéhyde-3-phosphate. Le glycéraldéhyde-3-phosphate est en outre phosphorylé avec des groupes donnés par le dihydrogénophosphate présent dans la cellule pour former la molécule à trois carbones 1,3-bisphosphoglycérate. L’énergie de cette réaction provient de l’oxydation (élimination des électrons de) du glycéraldéhyde-3-phosphate. Dans une série de réactions conduisant au pyruvate, les deux groupes phosphate sont ensuite transférés sur deux ADP pour former deux ATP. Ainsi, la glycolyse utilise deux ATP mais génère quatre ATP, ce qui donne un gain net de deux ATP et de deux molécules de pyruvate. En présence d’oxygène, le pyruvate poursuit le cycle de Krebs (également appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique (TCA), où de l’énergie supplémentaire est extraite et transmise.

Aperçu de la glycolose

Figure 2. Pendant la phase énergivore de la glycolyse, deux ATP sont consommés, transférant deux phosphates à la molécule de glucose. La molécule de glucose se divise ensuite en deux composés à trois carbones contenant chacun un phosphate. Au cours de la deuxième phase, un phosphate supplémentaire est ajouté à chacun des composés à trois carbones. L’énergie pour cette réaction endergonique est fournie par l’élimination (oxydation) de deux électrons de chaque composé à trois carbones. Pendant la phase de libération d’énergie, les phosphates sont éliminés des deux composés à trois carbones et utilisés pour produire quatre molécules d’ATP.

Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur la glycolyse:

La glycolyse peut être divisée en deux phases: la consommation d’énergie (également appelée amorçage chimique) et la production d’énergie. La première phase est la phase consommatrice d’énergie, elle nécessite donc deux molécules d’ATP pour démarrer la réaction pour chaque molécule de glucose. Cependant, la fin de la réaction produit quatre ATP, ce qui entraîne un gain net de deux molécules d’énergie ATP.

La glycolyse peut être exprimée comme l’équation suivante:

\text{Glucose}+2\text{ATP}+2\text{NAD}^{+}+4\text{ADP}+2\text{P}_{i}\to\text{Pyruvate}+4\text{ATP}+2\text{NADH}+2\text{H}^{+}

Cette équation indique que le glucose, en combinaison avec l’ATP (la source d’énergie), le NAD+ (une coenzyme qui sert d’accepteur d’électrons) et le phosphate inorganique, se décompose en deux molécules de pyruvate, générant quatre molécules d’ATP — pour un rendement net de deux ATP — et deux coenzymes de NADH contenant de l’énergie. Le NADH qui est produit dans ce processus sera utilisé plus tard pour produire de l’ATP dans les mitochondries. Fait important, à la fin de ce processus, une molécule de glucose génère deux molécules de pyruvate, deux molécules d’ATP à haute énergie et deux molécules de NADH porteuses d’électrons.

Les discussions suivantes sur la glycolyse incluent les enzymes responsables des réactions. Lorsque le glucose pénètre dans une cellule, l’enzyme hexokinase (ou glucokinase, dans le foie) ajoute rapidement un phosphate pour le convertir en glucose-6-phosphate. Une kinase est un type d’enzyme qui ajoute une molécule de phosphate à un substrat (dans ce cas, du glucose, mais cela peut également être vrai pour d’autres molécules). Cette étape de conversion nécessite un ATP et emprisonne essentiellement le glucose dans la cellule, l’empêchant de revenir à travers la membrane plasmique, permettant ainsi à la glycolyse de se poursuivre. Il fonctionne également pour maintenir un gradient de concentration avec des niveaux de glucose plus élevés dans le sang que dans les tissus. En établissant ce gradient de concentration, le glucose dans le sang pourra s’écouler d’une zone de forte concentration (le sang) vers une zone de faible concentration (les tissus) pour être utilisé ou stocké. L’hexokinase se trouve dans presque tous les tissus du corps. La glucokinase, en revanche, est exprimée dans les tissus actifs lorsque la glycémie est élevée, comme le foie. L’hexokinase a une affinité plus élevée pour le glucose que la glucokinase et est donc capable de convertir le glucose à un taux plus rapide que la glucokinase. Ceci est important lorsque les niveaux de glucose sont très faibles dans le corps, car cela permet au glucose de voyager préférentiellement vers les tissus qui en ont le plus besoin.

Dans l’étape suivante de la première phase de glycolyse, l’enzyme glucose-6-phosphate isomérase convertit le glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate. Comme le glucose, le fructose est également un sucre contenant six carbones. L’enzyme phosphofructokinase-1 ajoute ensuite un phosphate supplémentaire pour convertir le fructose-6-phosphate en fructose-1-6- bisphosphate, un autre sucre à six carbones, utilisant une autre molécule d’ATP. L’aldolase décompose ensuite ce fructose-1-6- bisphosphate en deux molécules à trois carbones, le glycéraldéhyde-3-phosphate et le phosphate de dihydroxyacétone. L’enzyme trioséphosphate isomérase convertit ensuite le phosphate de dihydroxyacétone en une deuxième molécule de glycéraldéhyde-3-phosphate. Par conséquent, à la fin de cette phase d’amorçage chimique ou consommatrice d’énergie, une molécule de glucose est décomposée en deux molécules de glycéraldéhyde-3-phosphate.

La deuxième phase de la glycolyse, la phase de production d’énergie, crée l’énergie qui est le produit de la glycolyse. La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase convertit chaque glycéraldéhyde-3-phosphate à trois carbones produit pendant la phase consommatrice d’énergie en 1,3-bisphosphoglycérate. Cette réaction libère un électron qui est ensuite capté par le NAD+ pour créer une molécule de NADH. Le NADH est une molécule à haute énergie, comme l’ATP, mais contrairement à l’ATP, il n’est pas utilisé comme monnaie énergétique par la cellule. Comme il existe deux molécules de glycéraldéhyde-3-phosphate, deux molécules de NADH sont synthétisées au cours de cette étape. Chaque 1,3-bisphosphoglycérate est ensuite déphosphorylé (c’est-à-dire qu’un phosphate est éliminé) par la phosphoglycérate kinase en 3-phosphoglycérate. Chaque phosphate libéré dans cette réaction peut convertir une molécule d’ADP en une molécule d’ATP de haute énergie, ce qui entraîne un gain de deux molécules d’ATP.

L’enzyme phosphoglycérate mutase convertit ensuite les molécules de 3-phosphoglycérate en 2-phosphoglycérate. L’enzyme énolase agit ensuite sur les molécules de 2-phosphoglycérate pour les convertir en molécules de phosphoénolpyruvate. La dernière étape de la glycolyse implique la déphosphorylation des deux molécules de phosphoénolpyruvate par la pyruvate kinase pour créer deux molécules de pyruvate et deux molécules d’ATP.

En résumé, une molécule de glucose se décompose en deux molécules de pyruvate et crée deux molécules d’ATP nettes et deux molécules de NADH par glycolyse. Par conséquent, la glycolyse génère de l’énergie pour la cellule et crée des molécules de pyruvate qui peuvent être traitées plus loin par le cycle aérobie de Krebs (également appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique); converti en acide lactique ou en alcool (dans la levure) par fermentation; ou utilisé plus tard pour la synthèse du glucose par gluconéogenèse.

Respiration anaérobie

Lorsque l’oxygène est limité ou absent, le pyruvate entre dans une voie anaérobie. Dans ces réactions, le pyruvate peut être converti en acide lactique. En plus de générer un ATP supplémentaire, cette voie permet de maintenir la concentration de pyruvate faible afin que la glycolyse se poursuive, et elle oxyde le NADH en NAD + nécessaire à la glycolyse. Dans cette réaction, l’acide lactique remplace l’oxygène comme accepteur d’électrons final. La respiration anaérobie se produit dans la plupart des cellules du corps lorsque l’oxygène est limité ou que les mitochondries sont absentes ou non fonctionnelles. Par exemple, parce que les érythrocytes (globules rouges) manquent de mitochondries, ils doivent produire leur ATP à partir de la respiration anaérobie. C’est une voie efficace de production d’ATP pendant de courtes périodes, allant de quelques secondes à quelques minutes. L’acide lactique produit diffuse dans le plasma et est transporté vers le foie, où il est reconverti en pyruvate ou en glucose via le cycle Cori. De même, lorsqu’une personne fait de l’exercice, les muscles utilisent l’ATP plus rapidement que l’oxygène ne peut leur être délivré. Ils dépendent de la glycolyse et de la production d’acide lactique pour une production rapide d’ATP.

Respiration aérobie

En présence d’oxygène, le pyruvate peut entrer dans le cycle de Krebs où de l’énergie supplémentaire est extraite lorsque des électrons sont transférés du pyruvate aux récepteurs NAD +, GDP et FAD, le dioxyde de carbone étant un « déchet” (Figure 3). Le NADH et le FADH2 transmettent des électrons à la chaîne de transport des électrons, qui utilise l’énergie transférée pour produire de l’ATP. En tant qu’étape terminale de la chaîne de transport d’électrons, l’oxygène est l’accepteur d’électrons terminal et crée de l’eau à l’intérieur des mitochondries.

Cet organigramme montre les processus de respiration anaérobie et aérobie. L'image du haut montre la phase consommatrice d'énergie de la glycolyse. Cela se ramifie en respiration aérobie à gauche et en respiration anaérobie à droite.

Figure 3. Cliquez pour agrandir l’image. Le processus de respiration anaérobie convertit le glucose en deux molécules de lactate en l’absence d’oxygène ou dans les érythrocytes dépourvus de mitochondries. Pendant la respiration aérobie, le glucose est oxydé en deux molécules de pyruvate.

Cycle de Krebs / Cycle de l’Acide Citrique / Cycle de l’Acide Tricarboxylique

Les molécules de pyruvate générées lors de la glycolyse sont transportées à travers la membrane mitochondriale dans la matrice mitochondriale interne, où elles sont métabolisées par des enzymes dans une voie appelée cycle de Krebs (Figure 4). Le cycle de Krebs est également communément appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique (TCA). Au cours du cycle de Krebs, des molécules à haute énergie, y compris l’ATP, le NADH et le FADH2, sont créées. NADH et FADH2 font ensuite passer des électrons à travers la chaîne de transport des électrons dans les mitochondries pour générer plus de molécules d’ATP.

Le diagramme de cycle de Krebs

Figure 4. Au cours du cycle de Krebs, chaque pyruvate généré par la glycolyse est converti en une molécule d’acétyl-CoA à deux carbones. L’acétylcoa est systématiquement traité tout au long du cycle et produit des molécules de NADH, de FADH2 et d’ATP à haute énergie.

Regardez cette animation pour observer le cycle de Krebs.

La molécule de pyruvate à trois carbones générée lors de la glycolyse passe du cytoplasme à la matrice mitochondriale, où elle est convertie par l’enzyme pyruvate déshydrogénase en une molécule d’acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA) à deux carbones. Cette réaction est une réaction de décarboxylation oxydative. Il convertit le pyruvate à trois carbones en une molécule d’acétyl-CoA à deux carbones, libérant du dioxyde de carbone et transférant deux électrons qui se combinent avec le NAD + pour former du NADH. L’acétylcoa entre dans le cycle de Krebs en se combinant avec une molécule à quatre carbones, l’oxaloacétate, pour former le citrate à six carbones, ou acide citrique, libérant en même temps la molécule de coenzyme A.

La molécule de citrate à six carbones est systématiquement convertie en une molécule à cinq carbones puis en une molécule à quatre carbones, se terminant par de l’oxaloacétate, début du cycle. En cours de route, chaque molécule de citrate produira un ATP, un FADH2 et trois NADH. Le FADH2 et le NADH pénètrent dans le système de phosphorylation oxydative situé dans la membrane mitochondriale interne. De plus, le cycle de Krebs fournit les matières premières pour traiter et décomposer les protéines et les graisses.

Pour démarrer le cycle de Krebs, la citrate synthase combine l’acétylcoa et l’oxaloacétate pour former une molécule de citrate à six carbones; Le CoA est ensuite libéré et peut se combiner avec une autre molécule de pyruvate pour recommencer le cycle. L’enzyme aconitase convertit le citrate en isocitrate. En deux étapes successives de décarboxylation oxydative, deux molécules de CO2 et deux molécules de NADH sont produites lorsque l’isocitrate déshydrogénase convertit l’isocitrate en α-cétoglutarate à cinq carbones, qui est ensuite catalysé et converti en succinyl CoA à quatre carbones par l’α-cétoglutarate déshydrogénase. L’enzyme succinyl COA déshydrogénase convertit ensuite le succinyl CoA en succinate et forme la molécule à haute énergie GTP, qui transfère son énergie à l’ADP pour produire de l’ATP. La succinate déshydrogénase convertit ensuite le succinate en fumarate, formant une molécule de FADH2. La fumarase convertit ensuite le fumarate en malate, que la malate déshydrogénase convertit ensuite en oxaloacétate tout en réduisant le NAD + en NADH. L’oxaloacétate est alors prêt à se combiner avec l’acétylcoa suivant pour recommencer le cycle de Krebs (voir Figure 4). Pour chaque tour du cycle, trois NADH, un ATP (via GTP) et un FADH2 sont créés. Chaque carbone du pyruvate est converti en CO2, qui est libéré sous forme de sous-produit de la respiration oxydative (aérobie).

Phosphorylation oxydative et Chaîne de Transport d’électrons

La chaîne de transport d’électrons (ETC) utilise le NADH et le FADH2 produits par le cycle de Krebs pour générer de l’ATP. Les électrons du NADH et du FADH2 sont transférés à travers des complexes protéiques intégrés dans la membrane mitochondriale interne par une série de réactions enzymatiques. La chaîne de transport des électrons est constituée d’une série de quatre complexes enzymatiques (Complexe I–Complexe IV) et de deux coenzymes (ubiquinone et Cytochrome c), qui agissent comme des porteurs d’électrons et des pompes à protons utilisées pour transférer les ions H + dans l’espace entre les membranes mitochondriales interne et externe (Figure 5). L’ETC couple le transfert d’électrons entre un donneur (comme le NADH) et un accepteur d’électrons (comme O2) avec le transfert de protons (ions H +) à travers la membrane mitochondriale interne, permettant le processus de phosphorylation oxydative. En présence d’oxygène, l’énergie passe, pas à pas, à travers les porteurs d’électrons pour collecter progressivement l’énergie nécessaire pour attacher un phosphate à l’ADP et produire de l’ATP. Le rôle de l’oxygène moléculaire, O2, est l’accepteur d’électrons terminaux pour l’ETC. Cela signifie qu’une fois que les électrons ont traversé l’ensemble de l’ETC, ils doivent être transmis à une autre molécule distincte. Ces électrons, ions O2 et H+ de la matrice se combinent pour former de nouvelles molécules d’eau. C’est la base de votre besoin de respirer de l’oxygène. Sans oxygène, le flux d’électrons à travers l’ETC cesse.

Chaîne de transport d'électrons

Figure 5. La chaîne de transport d’électrons est une série de porteurs d’électrons et de pompes ioniques qui sont utilisés pour pomper les ions H + hors de la matrice mitochondriale interne.

Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur la chaîne de transport des électrons.

Les électrons libérés par NADH et FADH2 sont passés le long de la chaîne par chacun des porteurs, qui sont réduits lorsqu’ils reçoivent l’électron et oxydés lorsqu’ils le transmettent au porteur suivant. Chacune de ces réactions libère une petite quantité

d’énergie, qui est utilisée pour pomper des ions H+ à travers la membrane interne. L’accumulation de ces protons dans l’espace entre les membranes crée un gradient de protons par rapport à la matrice mitochondriale.

Un complexe poreux protéique appelé ATP synthase est également intégré dans la membrane mitochondriale interne. Effectivement, c’est une turbine qui est alimentée par le flux d’ions H + à travers la membrane interne en descendant un gradient et dans la matrice mitochondriale. Lorsque les ions H+ traversent le complexe, l’arbre du complexe tourne. Cette rotation permet à d’autres parties de l’ATP synthase d’encourager l’ADP et le Pi à créer de l’ATP. Pour tenir compte du nombre total d’ATP produit par molécule de glucose par respiration aérobie, il est important de se rappeler les points suivants:

  • Un net de deux ATP sont produits par glycolyse (quatre produits et deux consommés pendant la phase de consommation d’énergie). Cependant, ces deux ATP sont utilisés pour transporter le NADH produit lors de la glycolyse du cytoplasme dans les mitochondries. Par conséquent, la production nette d’ATP pendant la glycolyse est nulle.
  • Dans toutes les phases après la glycolyse, le nombre d’ATP, de NADH et de FADH2 produits doit être multiplié par deux pour refléter la façon dont chaque molécule de glucose produit deux molécules de pyruvate.
  • Dans l’ETC, environ trois ATP sont produits pour chaque NADH oxydé. Cependant, seulement environ deux ATP sont produits pour chaque FADH2 oxydé. Les électrons de FADH2 produisent moins d’ATP, car ils commencent à un point inférieur de l’ETC (Complexe II) par rapport aux électrons de NADH (Complexe I) (Figure 5).

Par conséquent, pour chaque molécule de glucose qui pénètre dans la respiration aérobie, un total net de 36 ATP sont produits (voir Figure 6).

Métabolisme des glucides

Figure 6. Le métabolisme des glucides implique la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons.

Gluconéogenèse

La gluconéogenèse est la synthèse de nouvelles molécules de glucose à partir de pyruvate, de lactate, de glycérol ou des acides aminés alanine ou glutamine. Ce processus se déroule principalement dans le foie pendant les périodes de faible glycémie, c’est-à-dire dans des conditions de jeûne, de famine et de régimes à faible teneur en glucides. Donc, la question peut être posée de savoir pourquoi le corps créerait quelque chose qu’il vient de dépenser beaucoup d’efforts pour décomposer? Certains organes clés, y compris le cerveau, ne peuvent utiliser que le glucose comme source d’énergie; par conséquent, il est essentiel que le corps maintienne une concentration minimale de glucose dans le sang. Lorsque la concentration de glucose dans le sang tombe en dessous de ce certain point, un nouveau glucose est synthétisé par le foie pour élever la concentration sanguine à la normale.

La gluconéogenèse n’est pas simplement l’inverse de la glycolyse. Il existe quelques différences importantes (figure 7). Le pyruvate est un matériau de départ commun pour la gluconéogenèse. Tout d’abord, le pyruvate est converti en oxaloacétate. L’oxaloacétate sert alors de substrat à l’enzyme phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK), qui transforme l’oxaloacétate en phosphoénolpyruvate (PEP). À partir de cette étape, la gluconéogenèse est presque l’inverse de la glycolyse. Le PEP est reconverti en 2-phosphoglycérate, qui est converti en 3-phosphoglycérate. Ensuite, le 3-phosphoglycérate est converti en 1,3 bisphosphoglycérate puis en glycéraldéhyde-3-phosphate. Deux molécules de glycéraldéhyde-3-phosphate se combinent ensuite pour former du fructose-1-6- bisphosphate, qui est converti en fructose 6-phosphate puis en glucose-6-phosphate. Enfin, une série de réactions génère le glucose lui-même. Dans la gluconéogenèse (par rapport à la glycolyse), l’enzyme hexokinase est remplacée par la glucose-6-phosphatase et l’enzyme phosphofructokinase-1 est remplacée par la fructose-1,6-bisphosphatase. Cela aide la cellule à réguler la glycolyse et la gluconéogenèse indépendamment l’une de l’autre.

Comme cela sera discuté dans le cadre de la lipolyse, les graisses peuvent être décomposées en glycérol, qui peut être phosphorylé pour former du phosphate de dihydroxyacétone ou du DHAP. Le DHAP peut soit entrer dans la voie glycolytique, soit être utilisé par le foie comme substrat pour la gluconéogenèse.

Cette figure montre les différentes étapes de la gluconéogenèse, où le pyruvate est converti en glucose.

Figure 7. Cliquez pour agrandir l’image. La gluconéogenèse est la synthèse du glucose à partir de pyruvate, de lactate, de glycérol, d’alanine ou de glutamate.

Le vieillissement et le taux métabolique du corps

Le taux métabolique du corps humain diminue de près de 2% par décennie après l’âge de 30 ans. Les changements dans la composition corporelle, y compris la réduction de la masse musculaire maigre, sont principalement responsables de cette diminution. La perte de masse musculaire la plus spectaculaire et la baisse conséquente du taux métabolique se produisent entre 50 et 70 ans. La perte de masse musculaire équivaut à une force réduite, ce qui a tendance à empêcher les personnes âgées de pratiquer une activité physique suffisante. Il en résulte un système de rétroaction positive où l’activité physique réduite entraîne une perte musculaire encore plus importante, réduisant encore le métabolisme.

Il y a plusieurs choses qui peuvent être faites pour aider à prévenir les déclins généraux du métabolisme et pour lutter contre la nature cyclique de ces déclins. Il s’agit notamment de prendre le petit déjeuner, de manger de petits repas fréquemment, de consommer beaucoup de protéines maigres, de boire de l’eau pour rester hydraté, de faire de l’exercice (y compris de la musculation) et de dormir suffisamment. Ces mesures peuvent aider à empêcher les niveaux d’énergie de baisser et à freiner l’envie d’augmenter la consommation de calories due à un grignotage excessif. Bien que ces stratégies ne soient pas garanties pour maintenir le métabolisme, elles aident à prévenir la perte musculaire et peuvent augmenter les niveaux d’énergie. Certains experts suggèrent également d’éviter le sucre, ce qui peut entraîner un stockage excessif des graisses. Les aliments épicés et le thé vert pourraient également être bénéfiques. Parce que le stress active la libération de cortisol et que le cortisol ralentit le métabolisme, éviter le stress ou au moins pratiquer des techniques de relaxation peut également aider.

Revue de chapitre

Les enzymes métaboliques catalysent des réactions cataboliques qui décomposent les glucides contenus dans les aliments. L’énergie libérée est utilisée pour alimenter les cellules et les systèmes qui composent votre corps. L’énergie excédentaire ou inutilisée est stockée sous forme de graisse ou de glycogène pour une utilisation ultérieure. Le métabolisme des glucides commence dans la bouche, où l’enzyme amylase salivaire commence à décomposer les sucres complexes en monosaccharides. Ceux-ci peuvent ensuite être transportés à travers la membrane intestinale dans la circulation sanguine, puis dans les tissus corporels. Dans les cellules, le glucose, un sucre à six carbones, est transformé par une séquence de réactions en sucres plus petits, et l’énergie stockée à l’intérieur de la molécule est libérée. La première étape du catabolisme des glucides est la glycolyse, qui produit du pyruvate, du NADH et de l’ATP. Dans des conditions anaérobies, le pyruvate peut être converti en lactate pour maintenir le fonctionnement de la glycolyse. Dans des conditions aérobies, le pyruvate entre dans le cycle de Krebs, également appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique. En plus de l’ATP, le cycle de Krebs produit des molécules de FADH2 et de NADH à haute énergie, qui fournissent des électrons au processus de phosphorylation oxydative qui génère plus de molécules d’ATP à haute énergie. Pour chaque molécule de glucose traitée en glycolyse, un réseau de 36 ATP peut être créé par respiration aérobie.

Dans des conditions anaérobies, la production d’ATP est limitée à celles générées par la glycolyse. Alors qu’un total de quatre ATP sont produits par glycolyse, deux sont nécessaires pour commencer la glycolyse, il y a donc un rendement net de deux molécules d’ATP.

Dans des conditions de faible glycémie, telles que le jeûne, la famine ou les régimes à faible teneur en glucides, le glucose peut être synthétisé à partir de lactate, de pyruvate, de glycérol, d’alanine ou de glutamate. Ce processus, appelé gluconéogenèse, est presque l’inverse de la glycolyse et sert à créer des molécules de glucose pour les organes dépendants du glucose, tels que le cerveau, lorsque les niveaux de glucose tombent en dessous de la normale.

Auto-vérification

Répondez à la (aux) question(s) ci-dessous pour voir dans quelle mesure vous comprenez les sujets abordés dans la section précédente.

Questions de pensée critique

  1. Expliquez comment le glucose est métabolisé pour produire de l’ATP.
  2. Discutez du mécanisme utilisé par les cellules pour créer un gradient de concentration afin d’assurer une absorption continue du glucose dans la circulation sanguine.
Afficher les réponses

  1. Le glucose est oxydé pendant la glycolyse, créant du pyruvate, qui est traité par le cycle de Krebs pour produire du NADH, du FADH2, de l’ATP et du CO2. Le FADH2 et le NADH produisent de l’ATP.
  2. Lors de l’entrée dans la cellule, l’hexokinase ou la glucokinase phosphorylent le glucose, le convertissant en glucose-6-phosphate. Sous cette forme, le glucose-6-phosphate est piégé dans la cellule. Comme tout le glucose a été phosphorylé, de nouvelles molécules de glucose peuvent être transportées dans la cellule en fonction de son gradient de concentration.

Glossaire

polysaccharides : glucides complexes composés de nombreux monosaccharides

monosaccharide: molécule de sucre monomère la plus petite

amylase salivaire: enzyme digestive qui se trouve dans la salive et commence la digestion des glucides dans la bouche

respiration cellulaire: production d’ATP à partir de l’oxydation du glucose par glycolyse, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative

glycolyse: série de réactions métaboliques qui décompose le glucose en pyruvate et produit de l’ATP

pyruvate: produit final à trois carbones de la glycolyse et produit de départ qui est converti en acétyl CoA qui entre dans le cycle de

Krebs: également appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique, convertit le pyruvate en molécules de CO2 et de FADH2, NADH et ATP à haute énergie

cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique (TCA): également appelé cycle de Krebs ou cycle de l’acide tricarboxylique; convertit le pyruvate en molécules de CO2 et de FADH2, NADH et ATP à haute énergie

phase consommatrice d’énergie, première phase de glycolyse, dans laquelle deux molécules d’ATP sont nécessaires pour démarrer la réaction

glucose-6-phosphate : glucose phosphorylé produit lors de la première étape de glycolyse

Hexokinase: enzyme cellulaire, présente dans la plupart des tissus, qui convertit le glucose en glucose-6-phosphate lors de son absorption dans la cellule

Glucokinase: cellularenzyme, présente dans le foie, qui convertit le glucose en glucose-6-phosphate lors de son absorption dans la cellule

phase de production d’énergie: deuxième phase de glycolyse, au cours de laquelle de l’énergie est produite

accepteur d’électrons terminal: voie de production d’ATP dans laquelle les électrons sont passés à travers une série de réactions d’oxydoréduction qui forme de l’eau et produit un gradient de protons

Cycle de Krebs: également appelé cycle de l’acide citrique ou cycle de l’acide tricarboxylique, convertit le pyruvate en molécules de CO2 et de FADH2, NADH et ATP à haute énergie

chaîne de transport d’électrons (ETC): voie de production d’ATP dans laquelle les électrons sont passés à travers une série de réactions d’oxydoréduction qui forment de l’eau et produisent un gradient de protons

phosphorylation oxydative: processus qui convertit le NADH et le FADH2 à haute énergie en ATP

protéine ATP synthase: complexe poreux qui crée de l’ATP

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Gluconéogenèse: processus de synthèse du glucose à partir de pyruvate ou d’autres molécules

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