- Glycolyse
- Cycle de Krebs
- Chaîne respiratoire
- Synthèse des protéines
- β-oxydation des acides gras
- Synthèse des acides nucléiques
- Métabolisme des glucides
- Métabolisme des lipides
Glycolyse : Ensemble de réactions enzymatiques qui dégradent le glucose en pyruvate.
- Phase préparatoire : Phosphorylation du glucose (2 ATP consommés)
- Clivage : Découpage en deux trioses phosphate
- Phase de payement : Formation de pyruvate (4 ATP produits)
- Rendement net : 2 ATP et 2 NADH,H⁺ par glucose
- Localisation : Cytoplasme cellulaire
- Conditions : Aérobie ou anaérobie
Glucose → Glucose-6-phosphate (consomme 1 ATP)
Glucose-6-P → Fructose-6-P
Fructose-6-P → Fructose-1,6-bisP (consomme 1 ATP)
Fructose-1,6-bisP → 2 trioses phosphate
Triose-P → 1,3-bisphosphoglycérate + NADH,H⁺
La glycolyse est une voie métabolique centrale qui dégrade le glucose en pyruvate avec production nette de 2 ATP et 2 NADH,H⁺, se déroulant dans le cytoplasme.
• Localisation : Cytoplasme cellulaire
• Énergie : Production nette de 2 ATP
• Conditions : Possible en absence d'oxygène
Cycle de Krebs : Ensemble de réactions qui oxydent le pyruvate en CO₂.
- Localisation : Matrice mitochondriale
- Substrat : Acétyl-CoA provenant du pyruvate
- Rendement : 3 NADH,H⁺, 1 FADH₂, 1 GTP/ATP par acétyl-CoA
- Catalyseurs : 8 enzymes différentes
- Régulation : Contrôlée par concentration en ATP/ADP
- Complémentarité : Lié à la chaîne respiratoire
Acétyl-CoA + oxaloacétate → citrate (condensation)
Citrate → isocitrate
Isocitrate → α-cétoglutarate (NADH,H⁺ produit)
α-cétoglutarate → succinyl-CoA (NADH,H⁺ produit)
Succinyl-CoA → succinate (GTP/ATP produit)
Le cycle de Krebs est une voie métabolique mitochondriale qui oxyde l'acétyl-CoA en CO₂, produisant des cofacteurs réduits pour la chaîne respiratoire.
• Localisation : Matrice mitochondriale
• Énergie : Production de cofacteurs réduits
• Connexion : Relié à la chaîne respiratoire
Photosynthèse : Processus par lequel les plantes vertes synthétisent de la matière organique à partir de CO₂ et H₂O.
- Réactions photochimiques : Capture de la lumière (chloroplaste)
- Photosystèmes I et II : Transfert d'électrons
- Photolyse de l'eau : Libération d'O₂
- Synthèse d'ATP et NADPH : Stockage d'énergie
- Cycle de Calvin : Fixation du CO₂ en glucides
- Rendement global : 6CO₂ + 6H₂O + lumière → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Pigments chlorophylliens capturent l'énergie lumineuse
H₂O → 2H⁺ + ½O₂ + 2e⁻
Électrons transférés entre photosystèmes
Phosphorylation ADP → ATP
NADP⁺ + H⁺ + 2e⁻ → NADPH,H⁺
La photosynthèse est une fonction métabolique anabolique qui convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique stockée dans les glucides.
• Localisation : Chloroplastes
• Énergie : Transformation de l'énergie lumineuse
• Équilibre : Production d'O₂ et consommation de CO₂
ATP : Adénosine triphosphate, molécule énergétique universelle des cellules vivantes.
- Monnaie énergétique : Transfert d'énergie entre réactions
- Phosphorylation : Activation de molécules
- Transport actif : Pompe ionique
- Mouvement cellulaire : Contraction musculaire
- Synthèse biologique : Assemblage de biomolécules
- Régulation : Signaux cellulaires
Adénine + Ribose + 3 groupes phosphate
ATP + H₂O → ADP + Pi + énergie
Réactions endergoniques couplées à hydrolyse ATP
ADP + Pi + énergie → ATP
Participation à de nombreuses réactions cellulaires
L'ATP est la molécule énergétique universelle qui permet le transfert et le stockage temporaire de l'énergie dans les cellules vivantes.
• Universalité : Présent dans toutes les cellules
• Énergie : Stockage d'énergie chimique
• Échange : Couplage des réactions énergétiques
Digestion : Ensemble des processus de transformation des aliments en nutriments absorbables.
- Physique : Mastication, péristaltisme
- Chimique : Action des enzymes digestives
- Localisation : Bouche, estomac, intestin grêle
- Enzymes : Amylases, protéases, lipases
- Absorption : Passages dans le sang
- Régulation : Hormones digestives
Introduction des aliments dans le tube digestif
Mastication et péristaltisme
Action des enzymes sur les macronutriments
Passage des nutriments dans le sang
Éjection des déchets non digérés
La digestion est une fonction métabolique essentielle qui transforme les aliments en nutriments absorbables par l'organisme.
• Transformation : Macromolécules en micromolécules
• Localisation : Tube digestif
• Énergie : Préparation à l'utilisation énergétique
Chaîne respiratoire : Ensemble de complexes enzymatiques situés dans la membrane interne mitochondriale.
- Complexe I : NADH déshydrogénase
- Complexe II : Succinate déshydrogénase
- Complexe III : Cytochrome bc₁
- Complexe IV : Cytochrome oxydase
- ATP synthase : Complexe V
- Transporteurs : Coenzyme Q, cytochrome c
NADH et FADH₂ donateurs d'électrons
Complexes I, III et IV pompent H⁺ dans l'espace intermembranaire
Accumulation de H⁺ crée un potentiel
ATP synthase permet le retour des H⁺
Énergie du gradient utilisé pour phosphoryler l'ADP
La chaîne respiratoire mitochondriale utilise les électrons des cofacteurs réduits pour créer un gradient de protons permettant la synthèse d'ATP.
• Localisation : Membrane interne mitochondriale
• Énergie : Conversion de l'énergie chimique
• Rendement : Jusqu'à 32 ATP par glucose
Métabolisme des lipides : Ensemble des réactions de synthèse et de dégradation des lipides.
- Lipogenèse : Synthèse des acides gras
- Lipolyse : Dégradation des triglycérides
- β-oxydation : Coupure des acides gras
- Kétoproduction : Formation de corps cétoniques
- Phospholipides : Synthèse des membranes
- Cholestérol : Synthèse et régulation
Emulsification par les sels biliaires
Transport des lipides dans le sang
Adipocytes ou β-oxydation
Coupure des acides gras en unités de 2C (acétyl-CoA)
Acétyl-CoA entre dans le cycle de Krebs
Le métabolisme des lipides comprend des voies de synthèse et de dégradation permettant le stockage et l'utilisation de l'énergie.
• Énergie : Densité énergétique élevée
• Stockage : Réserves d'énergie à long terme
• Flexibilité : Alternance entre stockage et mobilisation
Enzymes : Protéines biologiques qui catalysent les réactions métaboliques.
- Spécificité : Agissent sur substrats spécifiques
- Catalyse : Abaissement de l'énergie d'activation
- Régulation : Inhibition et activation
- Conditions : Température et pH optimaux
- Cofacteurs : Ions métalliques ou coenzymes
- Structures : Sites actifs et allostériques
Interaction spécifique entre enzyme et substrat
Réduction de l'énergie d'activation
Transformation du substrat
Enzyme retrouve sa forme originale
Contrôle par inhibition ou activation
Les enzymes sont des catalyseurs biologiques spécifiques qui facilitent les réactions métaboliques en abaissant l'énergie d'activation.
• Spécificité : Chaque enzyme a un substrat spécifique
• Catalyse : Accélère les réactions sans être consommé
• Régulation : Contrôle du métabolisme
Régulation métabolique : Ensemble des mécanismes contrôlant l'activité des voies métaboliques.
- Inhibition allostérique : Produits finaux inhibent les enzymes
- Activation allostérique : Effecteurs positifs stimulent
- Régulation hormonale : Insuline, glucagon, adrénaline
- Expression génétique : Synthèse d'enzymes selon besoins
- Compartmentation : Localisation des enzymes
- Feedback : Boucles de régulation
Concentration de substrats ou produits
Messages chimiques ou hormonaux
Activation ou inhibition des enzymes
Adaptation des voies selon les besoins
Homéostasie métabolique
La régulation du métabolisme assure l'homéostasie cellulaire par des mécanismes de contrôle précis des voies métaboliques.
• Équilibre : Maintien de l'homéostasie
• Précision : Contrôle fin des réactions
• Adaptation : Réponse aux changements
Désordres métaboliques : Troubles résultant de dysfonctionnements des voies métaboliques.
- Diabète : Déséquilibre de la régulation du glucose
- Phénylcétonurie : Déficit en phénylalanine hydroxylase
- Gauchérisme : Accumulation de lipides
- Maladies mitochondriales : Dysfonctionnement énergétique
- Obésité : Déséquilibre énergétique
- Goutte : Accumulation d'acide urique
Symptômes et analyses biologiques
Voie métabolique concernée
Génétique, environnementale ou nutritionnelle
Accumulation de substrats ou déficit de produits
Régime, médicaments ou thérapie génique
Les désordres métaboliques résultent de dysfonctionnements enzymatiques ou régulateurs affectant les voies métaboliques.
• Spécificité : Chaque désordre affecte une voie spécifique
• Conséquences : Accumulation ou déficit
• Prévention : Diagnostic précoce et suivi
