BIOCHIMIE16
.docLe cours 16. LA NÉOGLUCOGENÈSE. La régulation de la glycolyse et DE LA NÉOGLUCOGENÈSE dans le foie
LA NÉOGLUCOGENÈSE
La néoglucogenèse, aussi appelée gluconéogenèse – la synthèse du glucose des substances de la nature non glucidique, passant pour l'essentiel dans le foie, et, d'une manière moins intense, – dans la substance corticale des reins et la membrane muqueuse de l'intestin.
La fonction de la néoglucogenèse – le maintien du niveau du glucose dans le sang au jeûne de longue durée et aux charges intenses physiques. L'entrée constante du glucose à titre de la source de l'énergie est particulièrement nécessaire pour le tissu nerveux et les erythrocytes.
Les substrats de la néoglucogenèse – l`acide pyruvique, l`acide lactique, la glycérine, les acides aminés.
L'inclusion des substrats à la néoglucogenèse dépend de l'état physiologique de l'organisme:
- L'acide lactique – le produit de la glycolyse anaérobie dans les erythrocytes et les muscles travaillant;
- La glycérine se dégage à l'hydrolyse des graisses dans le tissu adipeux à la période postabsorbtive ou aux charges physiques;
- Les acides aminés se forment à la désagrégation des protéines musculaires.
La plupart des reactions de la néoglucogenèse sont inverses à la glycolyse («la glycolyse au contraire, la glycolyse dans le sens inverse»). Ils sont réversibles et catalysées par les mêmes enzymes que les réactions correspondantes de la glycolyse.
Trois réactions de la glycolyse (LA DIAPOSITIVE 2) (hexokinase (1), phosphofructokinase (3), pyruvatekinase (10)) sont irréversibles, et à la néoglucogenèse à ces étapes fonctionnent d'autres enzymes.
La synthèse du glucose de l`AP.
La 1-ère étape – la formation du phosphoénolpyruvate de l`AP.
a) la carboxylation de l`AP sous l'influence de la pyruvatecarboxylase avec la formation de l`oxaloacétate à la mitochondrie (LA DIAPOSITIVE 3):
La pyruvatecarboxylase – l`enzyme mitochondriale, dont l'activateur allostérique est l'acétyle-CoA. Pour l`oxaloacétate la membrane mitochondriale est imperméable, c'est pourquoi l`oxaloacétate aux mitochondries se transforme au malate (LA DIAPOSITIVE 4) à la participation de NAD-dépendente malatedeshydrogénase mitochondriale:
Le malate sort de la mitochondrie à travers la membrane mitochondriale au cytosol, où, sous l'effet de NAD-dépendente malatedeshydrogénase cytoplasmatique s'oxyde à l`oxaloacétate (la DIAPOSITIVE 4):
Dans le cytosol de la cellule passe la décarboxylation et la phosphorylation de l`oxaloacétate avec la formation du phosphoénolpyruvate; l`enzyme – phosphoénolpyruvatecarboxy kinase (LA DIAPOSITIVE 5):
La 2-ème étape – la transformation de fructose-1,6-bisphosphate au fructose-6-phosphate.
Le phosphoénolpyruvate à la suite des réactions réversibles de la glycolyse se transforme en fructose-1,6-phosphate. Puis suit la réaction phosphofructokinase irréversible de la glycolyse. La néoglucogenèse fait sa ronde de cette réaction (LA DIAPOSITIVE 5):
La 3-ème étape – la formation du glucose du fructose-6-phosphate.
Le fructose-6-phosphate se transforme en glucose-6-phosphate, qui se déphosphorylise (la réaction fait la ronde de la réaction héxokinase) sous l'influence du glucose-6-phosphate (LA DIAPOSITIVE 5):
La régulation de la glycolyse et de la néoglucogenèse dans le foie
Le foie se distingue par l'échange le plus complexe du glucose en comparaison avec d'autres organismes. Y passent des processus opposés: la synthèse/ la désagrégation du glycogène et la glycolyse/ la néoglucogenèse.
La direction du métabolisme du glucose dans le foie est liée au rythme de l'alimentation. À la digestion près de la moitié du glucose du sang de la veine porte s'attarde par le foie, se dépose en forme du glycogène, ainsi qu'est utilisé pour la synthèse des graisses.
La commutation du foie de la glycolyse à la néoglucogenèse et vice versa se passe avec la participation de l'insuline et du glucagon et se réalise à l'aide:
- des mécanismes allostériques;
- de la modification covalente des enzymes par voie de phosphorylation/déphosphorylation;
- de l'induction/répression de la synthèse des enzymes-clés.
La régulation est dirigée vers les stades irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse (LA DIAPOSITIVE 6).
À la réduction de l'indice l'insuline-glucagone la synthèse des enzymes-clés de la glycolyse baisse, et des enzymes de la néoglucogenèse (phosphoénolpyruvatecarboxykinase, fructose-6-phosphatase, glucose-6-phosphatase) - augmente, et la néoglucogenèse est stimulée.
La direction des réactions de la glycolyse est réglée par le contenu du glucose. À la digestion la concentration du glucose dans le sang augmente jusqu'à 10-20 mkmol'/l et l'activité du glucokinase sera maxima. La réaction glycolytique s`accélère
Le glucose → le glucose-6-phosphate.
L'insuline induit la synthèse de la gluco kinase, et c'est pour cela qu'accélère la phosphorylation du glucose.
Car le glucokinase du foie n`est pas inhibée par le glucose-6-phosphate, la grande partie du dernier se dirige par la voie glycolytique.
L'activité de la phosphofructokinase (l`enzymet de la glycolyse) et de la phosphatase du fructose-1,6-bisphosphate (l`enzyme de la néoglucogenèse) dépend de la concentration du fructose-2,6-bisphosphate.
Le fructose-2,6-bisphosphate active allostériquement la phosphofructokinase (la glycolyse se renforce) et inhibe la phosphatase de fructose-1,6-biphosphate (la néoglucogenèse est ralentie).
Le fructose-2,6-bisphosphate se forme par la phosphorylation du fructose-6-phosphate à la participation de l`enzyme bifonctionnel (EBF).
L`activité de la kinase se manifeste à la forme déphosphorylée de EBF, qui est caractéristique pour la période absorbtive (l'indice l'insuline-glucagone est haut) – la glycolyse se renforce.
L`activité de la phosphatase se manifeste à la forme phosphorylée de EBF (le jeûne de longue durée, l'indice l'insuline/glucagone est bas): la quantité de fructose-2,6-bisphosphate baisse, la glycolyse est ralentie et adopte la néoglucogenèse.
Pendant la digestion l'insuline active la protéinephosphatase, qui déphosphorylise la pyruvate kinase, et la transmet à l'état actif: la réaction
phosphoénolpyruvate → pyruvate (glycolytique)
S'accélère à la digestion et est ralenti à la période postabsorbtive.
Les réactions de la néoglucogenèse
pyruvate → oxaloacétate → phosphoénolpyruvate
Peuvent passer à n'importe quel état de l'organisme. C'est nécessaire pour le maintien de la concentration constante de l`oxaloacétate, utilisé, en outre de la néoglucogenèse, au cycle de Krebs, au transfert transmembranaire des substances, à la synthèse des acides aminés.
Pendant la digestion à cause de l'accélération des stades initiaux de la glycolyse le contenu du fructose-1,6-bisphosphate augmente, ce qui conduit à l'activation de la pyruvate kinase (la glycolyse se renforce).
Après la consommation de la nourriture riche en hydrates de carbone, l`indice l'insuline-glucagone augmente, la quantité de la glucokinase, phosphofructokinase, pyruvatekinase augmente (les enzymes glycolytiques), ce qui stimule la voie glycolytique.
La régulation du statut énergétique des hépatocytes se réalise par voie du changement de la vitesse de la désagrégation aérobie du glucose.
Le glucose dans les cellules hépatiques est utilisé non seulement pour la synthèse du glycogène et des graisses, mais aussi pour l`assurance énergétique des hépatocytes. Pour cela l`АТP est synthétisé pendant les reactions de la phosphorylation du substrat et la phosphorylation oxydative à la glycolyse aérobie, à la décarboxylation oxidative de l`acide pyruvique et à l'oxydation de l'acétyle-CoA dans le cycle de Krebs.
Les utilisateurs principaux de l`АТP aux hépatocytes sont: le transfert transmembranaire des substances, la synthèse des protéines, le glycogène, les graisses, la néoglucogenèse. La vitesse de la synthèse de l`АТP dépend de la vitesse de sa dépense dans ces processus.
L`АТP et l`АМP – les effecteurs allostériques de certains enzymes glycolytiques: АМP active la phosphofructokinase et inhibe la phosphatase du fructose-1,6-bisphosphate, l`АТP inhibe la pyruvate kinase.
Ainsi, à la dépense de l`АТP (la concentration de l`АМP augmente), la glycolyse et la synthèse de l`АТP s`activent, et la néoglucogenèse se ralentit.