Fiche de révision : Biochimie métabolique

📋 Plan du Cours

1. Lipogenèse des acides gras
2. Désaturation et élongation lipidique
3. Triglycérides et phospholipides
4. Synthèse et rôle du cholestérol
5. Métabolisme lipidique animal
6. Synthèse et dégradation des acides aminés
7. Acides aminés et molécules de signalisation
8. Synthèse des protéines
9. Synthèse des acides nucléiques

📖 1. Lipogenèse des acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipogenèse : Synthèse de lipides ayant un rôle structural dans les membranes et un rôle énergétique de stockage.

★ À maîtriser

• La synthèse de novo des acides gras saturés utilise l’acétyl-CoA, exporté indirectement de la mitochondrie par la navette citrate, converti en malonyl-CoA, puis allongé par cycles successifs jusqu’à l’acide palmitique à 16 carbones.

📌 L’acétyl-CoA carboxylase convertit l’acétyl-CoA en malonyl-CoA par ajout de CO₂, avec la biotine ou vitamine B8 comme coenzyme et consommation d’une molécule d’ATP.

Compléments

• La navette citrate transporte indirectement l’acétyl-CoA : le citrate est formé dans la mitochondrie à partir de l’oxaloacétate et du groupement acétyl, puis la réaction inverse permet de reconstituer l’acétyl-CoA hors de la mitochondrie.

💡 Astuce mémo

Acétyl-CoA → malonyl-CoA → élongation → palmitate

📖 2. Désaturation et élongation lipidique

★ À maîtriser

• 🔄 Chaque tour d’élongation comprend:

  1. condensation
  2. réduction
  3. déshydratation
  4. réduction

• Les acides linoléique et linolénique proviennent de l’alimentation et peuvent être transformés par des élongases et des désaturases en acide arachidonique à 20 carbones et 4 doubles liaisons, en EPA à 20 carbones et 5 doubles liaisons et en DHA à 22 carbones et 6 doubles liaisons.

📌 La désaturation aérobie nécessite O₂ et NADH,H+ et existe chez tous les organismes, tandis que la désaturation anaérobie bactérienne n’utilise pas d’O₂.

Compléments

• Au-delà de 16 carbones, les élongases membranaires ajoutent les carbones par deux dans le réticulum endoplasmique, la mitochondrie ou la membrane plasmique des procaryotes.

• Chez Escherichia coli, la désaturation anaérobie introduit une double liaison par déshydratation du β-hydroxydecanoyl-ACP à 10 carbones, puis l’élongation se poursuit.

💡 Astuce mémo

Aérobie avec O₂, anaérobie sans O₂

📖 3. Triglycérides et phospholipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Triglycéride : Molécule constituée d’un glycérol associé à trois acides gras et servant principalement au stockage des lipides.
• Phospholipide : Constituant principal des membranes dont les parties hydrophile et hydrophobe permettent son organisation membranaire.

★ À maîtriser

• 🔄 La synthèse des triglycérides comprend:
  1. formation d’acide phosphatidique
  2. formation de diglycéride
  3. formation de triglycéride

Compléments

• Chez les animaux, les triglycérides sont synthétisés dans le réticulum endoplasmique des hépatocytes, adipocytes et entérocytes, tandis que chez les végétaux ils sont synthétisés dans le réticulum endoplasmique et les chloroplastes.

• La phosphatidylcholine, ou lécithine, est le phospholipide majoritaire des membranes et peut être synthétisée à partir d’un diglycéride et de choline.

💡 Astuce mémo

Triglycérides : stockage ; phospholipides : membranes

📖 4. Synthèse et rôle du cholestérol

🔑 Notions clés & Définitions

• Cholestérol : Stérol membranaire qui maintient la fluidité des membranes, sert d’ancrage à certaines protéines et constitue un précurseur des hormones stéroïdiennes et des acides biliaires.

★ À maîtriser

• Le cholestérol est synthétisé à partir d’acétyl-CoA, avec formation de squalène avant la cyclisation de l’intermédiaire stérolique.

Compléments

• La principale source du cholestérol est sa synthèse par les hépatocytes, car son absorption intestinale après ingestion alimentaire est mauvaise.

💡 Astuce mémo

Cholestérol entre les phospholipides → maintien de la fluidité membranaire

📖 5. Métabolisme lipidique animal

★ À maîtriser

• Les sels biliaires émulsifient les lipides alimentaires et permettent leur hydrolyse enzymatique avec libération des acides gras.

📌 Les acides gras de moins de 10 carbones traversent les entérocytes et rejoignent directement le sang, tandis que les acides gras plus longs sont incorporés dans des chylomicrons et rejoignent la circulation lymphatique.

• Les principales lipoprotéines sont:
  • VLDL
  • IDL
  • LDL
  • HDL

📌 Le LDL transporte les lipides vers les organes, tandis que le HDL ramène les lipides vers le foie pour leur dégradation et leur élimination ; le risque cardiovasculaire dépend du rapport entre LDL et HDL.

• La lipolyse hydrolyse les triglycérides adipocytaires et libère des acides gras, qui peuvent être oxydés dans la mitochondrie pour produire de l’ATP, tandis que le glycérol est réutilisé dans le métabolisme glucidique ou la ré-estérification.

Compléments

• Dans les adipocytes, les chylomicrons et les lipoprotéines sont hydrolysés par des lipases, puis leurs acides gras entrent dans la cellule et sont stockés sous forme de triglycérides dans des vacuoles.

💡 Astuce mémo

Émulsification → absorption → transport → stockage ou lipolyse

📖 6. Synthèse et dégradation des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Transamination : Transfert d’une fonction amine du glutamate vers un α-cétoacide, permettant la formation d’un acide aminé correspondant.

📝 Points essentiels

📌 Les acides aminés essentiels ne peuvent pas être synthétisés par l’organisme et doivent être apportés par l’alimentation, contrairement aux acides aminés synthétisables.

• Les principaux intermédiaires de départ proviennent de:

  • la glycolyse
  • le cycle de Krebs
  • la voie des pentoses-phosphates

• La fixation de l’azote incorpore l’ammoniac ou l’ammonium aux molécules organiques, principalement par formation d’acide glutamique et de glutamine à partir de l’α-cétoglutarate.

• Lors de la dégradation des acides aminés, une transamination forme du glutamate, le glutamate libère ensuite de l’ammoniac, puis l’ammoniac est converti en urée par le cycle de l’urée dans le foie.

💡 Astuce mémo

Squelette carboné → fixation de l’azote → acide aminé → urée

📖 7. Acides aminés et molécules de signalisation

★ À maîtriser

• La décarboxylation des acides aminés élimine leur fonction acide carboxylique sous forme de CO₂ et produit des amines grâce à des décarboxylases, dans des réactions irréversibles.

• La décarboxylation de l’acide glutamique produit le GABA, un neuromodulateur qui hyperpolarise les membranes neuronales et bloque le passage des potentiels d’action.

• La décarboxylation de l’histidine produit l’histamine, médiateur de l’inflammation et de la réaction immunitaire en réponse à une agression.

Compléments

• Le tryptophane est le précurseur de la sérotonine, une neurohormone impliquée dans la stabilisation de l’humeur et du sentiment de bonheur, antagoniste de la dopamine.

• La tyrosine est le précurseur de la dopamine, une neurohormone impliquée dans le système de récompense, la sensation de plaisir et la prise de risque.

📖 8. Synthèse des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Assemblage des acides aminés en une chaîne protéique selon la séquence des codons d’un ARN messager.

★ À maîtriser

• La synthèse protéique suit l’ordre transcription de l’ADN en ARNm puis traduction de l’ARNm par les ribosomes.

• Les ARNt reconnaissent les codons de l’ARNm grâce à leur anticodon et transfèrent l’acide aminé correspondant sur la chaîne protéique en cours de synthèse.

• La traduction comprend l’initiation sur un codon AUG codant généralement une méthionine, l’élongation par ajout successif d’acides aminés et la terminaison lorsqu’un codon STOP est atteint.

Compléments

• Les ribosomes sont des complexes formés d’une petite et d’une grande sous-unité contenant des ARNr catalytiques et plusieurs protéines ; le prix Nobel de chimie 2009 a été attribué à Ramakrishnan, Steitz et Yonath pour des travaux sur le ribosome.

• Les modifications post-traductionnelles peuvent modifier chimiquement certains acides aminés, ajouter une fraction lipidique ou glucidique ou cliver une partie de la chaîne, ce qui adapte la protéine à sa fonction.

• Chez l’homme, environ 20 000 gènes peuvent contribuer à la production d’environ 1 million de protéines grâce notamment aux modifications post-traductionnelles et à l’épissage alternatif des ARNm.

• Le repliement des chaînes protéiques est guidé par des protéines chaperonnes qui contrôlent la formation des interactions faibles et imposent la conformation tridimensionnelle correcte.

💡 Astuce mémo

Transcription → traduction → modifications → repliement

📖 9. Synthèse des acides nucléiques

★ À maîtriser

• 🔄 La synthèse des acides nucléiques suit:

  1. production de ribose-5-phosphate
  2. synthèse des nucléosides
  3. assemblage en ADN ou en ARN

• La synthèse purique transforme le ribose-5-phosphate en PRPP puis en IMP, précurseur commun de l’AMP et du GMP.

• La voie pyrimidique commence par la synthèse d’UMP à partir de glutamine et d’acide aspartique, puis l’UMP est converti en CTP ou en TMP.

• La réplication de l’ADN est semi-conservative et bidirectionnelle : la topoisomérase et l’hélicase ouvrent l’ADN, la primase initie, les polymérases recopient dans le sens 5’ vers 3’, puis la ligase referme les brins.

• Lors de la réplication, un brin est synthétisé directement et l’autre par fragments d’Okazaki, car les polymérases ajoutent les nucléotides dans le sens 5’ vers 3’.

• La transcription synthétise un ARN dans le sens 5’ vers 3’ à partir du brin transcrit de l’ADN, grâce à une ARN polymérase fixée au promoteur puis arrêtée au terminateur.

• La transcription comprend l’initiation au promoteur, l’élongation par ajout de nucléotides complémentaires et la terminaison au niveau d’un terminateur.

Compléments

📌 La synthèse de l’AMP à partir de l’IMP nécessite du GTP, tandis que la synthèse du GMP nécessite de l’ATP, de sorte qu’un excès de l’un stimule la formation de l’autre.

• Les désoxyribonucléotides dATP, dGTP, dCTP et dTTP sont produits par réduction des ribonucléosides correspondants avec la thioredoxine, puis par phosphorylation.

• La maturation des ARN comprend notamment l’ajout d’une coiffe, l’épissage des introns, la méthylation, l’édition et, chez les eucaryotes, l’ajout d’une queue de poly-A.

💡 Astuce mémo

Ribose-5P → nucléotides → réplication ou transcription

📊 Tableaux de synthèse

Destinées des lipides

Voies de synthèse des acides nucléiques