4.5 : Connexions à d'autres voies métaboliques
- Page ID
- 186412
Vous avez découvert le catabolisme du glucose, qui fournit de l'énergie aux cellules vivantes. Mais les êtres vivants consomment plus que du glucose pour se nourrir. Comment un sandwich à la dinde, qui contient des protéines, fournit-il de l'énergie à vos cellules ? Cela se produit parce que toutes les voies cataboliques des glucides, des protéines et des lipides finissent par se connecter à la glycolyse et aux voies du cycle de l'acide citrique (Figure\(\PageIndex{1}\)). Les voies métaboliques doivent être considérées comme poreuses, c'est-à-dire que les substances entrent par d'autres voies et que d'autres substances partent par d'autres voies. Ces voies ne sont pas des systèmes fermés. De nombreux produits utilisés dans une voie donnée sont des réactifs empruntant d'autres voies.
Liens entre les autres sucres et le métabolisme du glucose
Le glycogène, un polymère du glucose, est une molécule de stockage d'énergie à court terme chez les animaux. Lorsque l'ATP est présent en quantité suffisante, l'excès de glucose est converti en glycogène pour le stockage. Le glycogène est fabriqué et stocké dans le foie et les muscles. Le glycogène sera retiré du stockage si le taux de sucre dans le sang baisse. La présence de glycogène dans les cellules musculaires en tant que source de glucose permet de produire de l'ATP plus longtemps pendant l'exercice.
Le saccharose est un disaccharide fabriqué à partir de glucose et de fructose liés entre eux. Le saccharose se décompose dans l'intestin grêle et le glucose et le fructose sont absorbés séparément. Le fructose est l'un des trois monosaccharides alimentaires, avec le glucose et le galactose (qui fait partie du sucre du lait, le disaccharide lactose), qui sont absorbés directement dans la circulation sanguine pendant la digestion. Le catabolisme du fructose et du galactose produit le même nombre de molécules d'ATP que le glucose.
Connexions des protéines au métabolisme du glucose
Les protéines sont dégradées par diverses enzymes présentes dans les cellules. La plupart du temps, les acides aminés sont recyclés en nouvelles protéines. Cependant, s'il y a un excès d'acides aminés ou si le corps est en état de famine, certains acides aminés seront acheminés vers les voies du catabolisme du glucose. Chaque acide aminé doit voir son groupe aminé retiré avant d'entrer dans ces voies. Le groupe amino est converti en ammoniac. Chez les mammifères, le foie synthétise l'urée à partir de deux molécules d'ammoniac et d'une molécule de dioxyde de carbone. Ainsi, l'urée est le principal déchet des mammifères provenant de l'azote provenant des acides aminés, et elle quitte l'organisme par voie urinaire.
Liens entre les lipides et le métabolisme du glucose
Les lipides connectés aux voies du glucose sont le cholestérol et les triglycérides. Le cholestérol est un lipide qui contribue à la flexibilité de la membrane cellulaire et est un précurseur des hormones stéroïdiennes. La synthèse du cholestérol commence par l'acétyl CoA et se déroule dans une seule direction. Le processus ne peut pas être inversé et l'ATP n'est pas produit.
Les triglycérides sont une forme de stockage d'énergie à long terme chez les animaux. Les triglycérides emmagasinent environ deux fois plus d'énergie que les glucides. Les triglycérides sont composés de glycérol et de trois acides gras. Les animaux peuvent produire la plupart des acides gras dont ils ont besoin. Les triglycérides peuvent être produits et décomposés par certaines parties des voies du catabolisme du glucose. Le glycérol peut être phosphorylé et passe par glycolyse. Les acides gras sont divisés en unités à deux carbones qui entrent dans le cycle de l'acide citrique.
L'ÉVOLUTION EN ACTION : voies de la photosynthèse et du métabolisme cellulaire
La photosynthèse et le métabolisme cellulaire se composent de plusieurs voies très complexes. On pense généralement que les premières cellules sont apparues dans un environnement aqueux, une « soupe » de nutriments. Si ces cellules se reproduisaient avec succès et que leur nombre augmentait régulièrement, il s'ensuit que les cellules commenceraient à épuiser les nutriments du milieu dans lequel elles vivaient, au fur et à mesure qu'elles transféraient les nutriments dans leurs propres cellules. Cette situation hypothétique aurait entraîné une sélection naturelle favorisant les organismes qui pouvaient exister en utilisant les nutriments restés dans leur environnement et en manipulant ces nutriments pour en faire des matériaux qu'ils pourraient utiliser pour survivre. De plus, la sélection favoriserait les organismes capables d'extraire le maximum de valeur des nutriments disponibles.
Une forme précoce de photosynthèse s'est développée qui exploitait l'énergie du soleil en utilisant des composés autres que l'eau comme source d'atomes d'hydrogène, mais cette voie ne produisait pas d'oxygène libre. On pense que la glycolyse s'est développée avant cette période et pourrait tirer parti de la production de sucres simples, mais ces réactions n'ont pas permis d'extraire complètement l'énergie stockée dans les glucides. Une forme ultérieure de photosynthèse a utilisé l'eau comme source d'ions hydrogène et a généré de l'oxygène libre. Au fil du temps, l'atmosphère s'est oxygénée. Les êtres vivants se sont adaptés pour exploiter cette nouvelle atmosphère et ont permis à la respiration telle que nous la connaissons d'évoluer. Lorsque le processus complet de photosynthèse tel que nous le connaissons s'est développé et que l'atmosphère s'est oxygénée, les cellules ont finalement pu utiliser l'oxygène expulsé par la photosynthèse pour extraire plus d'énergie des molécules de sucre en utilisant le cycle de l'acide citrique.
Résumé
La dégradation et la synthèse des glucides, des protéines et des lipides sont liées aux voies du catabolisme du glucose. Les glucides qui peuvent également contribuer au catabolisme du glucose sont le galactose, le fructose et le glycogène. Ceux-ci se connectent à la glycolyse. Les acides aminés des protéines sont liés au catabolisme du glucose par le biais du pyruvate, de l'acétyl CoA et des composants du cycle de l'acide citrique. La synthèse du cholestérol commence par l'acétyl CoA, et les composants des triglycérides sont captés par l'acétyl CoA et entrent dans le cycle de l'acide citrique.