1. Les grandes voies métaboliques:
•Glycolyse
(1ère partie dégradation glucose)
•Cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique
(2ème partie dégradation glucose, acides gras, AA)
•Voie des pentoses phosphate
(pouvoir réducteur, pentoses pour acides nucléiques)
•Gluconéogenèse ou néoglucogenèse
(synthèse glucose)
•Glycogène (synthèse et dégradation)
•Biosynthèse & dégradation des acides
gras
•Biosynthèse & dégradation des
acides aminés
1
2
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS
1. Introduction
Structure et fonctions des acides aminés
2. Dégradation des protéines
3. Dégradation des acides aminés
Transamination et désamination oxydative
Cycle de l’urée
Devenir du squelette carboné
4. Biosynthèse des acides aminés

2. 3
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS
1. Introduction
Structure et fonctions des acides aminés
2. Dégradation des protéines
3. Dégradation des acides aminés
Transamination et désamination oxydative
Cycle de l’urée
Devenir du squelette carboné
4. Biosynthèse des acides aminés
4
• Briques de construction des protéines:
22 acides aminés protéinogènes permettent la production d’un très grand
nombre de protéines avec des fonctions des plus diverses
Composants structurels
(peau, muscles)
Enzymes
Hormones
(glucagon, insuline)
Transporteurs
(hémoglobine)
Défense
(immunoglobuline)
Stockage de matériel
(ferritine)
• Source d’énergie; la dégradation des a. a. peut fournir de l’énergie; toutefois, les a.a. ne
sont en général pas stockés (ou parfois sous la forme de protéines de stockage) à la
différence des sucres et des acides gras.
• Précurseurs pour la synthèse de molécules telles que hormones → thyroxine
neurotransmetteurs → sérotonine etc…
FONCTIONS DES ACIDES AMINÉS

3. 5
Groupe amine
Groupe acide carboxylique
Groupe qui permet à chaque AA
d’avoir des propriétés physique-
chimique différentes (ex. polarité,
charge électrique, groupe réactif
acide ou basique etc.)
α
Chaîne non polaire
Chaîne polaire non
chargée
Chaîne acide
Chaîne basique
STRUCTURE DES ACIDES AMINÉS
6
acide aminé
Acides aminés
Intermédiaires du
métabolisme
Oxydation
(Respiration)
ou
Biosynthèses:
sucres, lipides,
chlorophylle, hème…
Biosynthèse des
acides aminés
AA-ARNt
CYCLE MÉTABOLIQUE DES ACIDES AMINÉS

4. 7
• Synthétisées et dégradées
continuellement.
• Demi‐vie de quelques minutes,
heures ou jours.
• Dégradation contrôlée
• Les enzymes de contrôle sont
les moins stables.
• L’état nutritionnel et les
hormones affectent la vitesse de
dégradation.
Temps de demi-vie de quelques protéines de foie de rat
enzyme Demi-vie (heures)
Ornithine décarboxylase
RNA polymérase I
Tyrosine aminotransférase
Serine hydratase
PEP carboxylase
Aldolase
GAPDH
Enzymes à longue vie
Cytochrome b
LDH
Cytochrome c
Enzymes à courte vie
Hémoglobine 120 jours
- Élimination des protéines anormales ou dénaturées
- Contrôle métabolisme
- Dégradation en cas de carence d’autres sources d’énergie
CARACTÉRISTIQUES DES PROTÉINES CELLULAIRES
8
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS
1. Introduction
Structure et fonctions des acides aminés
2. Dégradation des protéines
3. Dégradation des acides aminés
Transamination et désamination oxydative
Cycle de l’urée
Devenir du squelette carboné
4. Biosynthèse des acides aminés

5. 9
2. Protéolyse dans
le Lysosome:
3. Ubiquitine‐Protéasome
(ATP dépendant)
4. Autres protéases
cellulaires
Petite protéine ubiquitaire
(absente chez les procaryotes)
Hydrolyse
Liaison
peptidique
petits organites contenant
plusieurs protéases
1. Protéases
extracellulaires
Les protéases en général catalysent le clivage par hydrolyse de la liaison peptidique
entre deux acides aminés:
Pour commencer la
digestion des protéines
assimilées
PLUSIEURS TYPES DE DÉGRADATIONS PROTÉIQUES
• Des protéases présentes dans l’estomac et l’intestin (pepsine, chymotrypsine,
trypsine etc.).. permettent la digestion des protéines ingérées.
• Les acides aminés et les petits peptides sont absorbés par les cellules
épithéliales puis transférés aux tissus (surtout dans le foie) via la circulation
sanguine.
2.1. DES PROTÉASES EXTRACELLULAIRES DIGÈRENT LES
PROTÉINES ASSIMILÉES

6. Le système de dégradation est régulé par
un système de protéases dont l’activité
est dépendante du pH.
• L’activité des lysosomes est relativement peu spécifique.
•En conditions de jeûne l’activité est particulièrement élevée afin d’utiliser
l’énergie des protéines.
Enzymes Actifs à pH 5
2.2. DÉGRADATION LYSOSOMIALE DES PROTÉINES
12
E1: Enzyme qui active l’ubiquitine
E2: Enzyme catalysant la conjugaison de l’ubiquitine à la protéine cible.
E3: Enzyme qui reconnaît la protéine cible (ubiquitine ligase)
Protéasome
Protéine
condamnée
Dégradées par
des protéases
non spécifiques
Peptides
(~8 AA)
animation.swf
2.3. DÉGRADATION DES PROTÉINES CELLULAIRES:
UBIQUITINE ET DÉGRADATION PAR LE PROTÉASOME
Noyau,
Cytosol,
(RE)

7. 13
Régulation du temps de vie d’une protéine
Le résidu N-terminale est aussi important pour le contrôle de la vitesse d’ubiquitinisation:
Met, Thr, Ser, Gly, Val= + stables
Lys, Arg, His, Phe, Tyr, Trp, Ile, Leu, Asp, Glu, Gln, Asn= - stable
Dans une protéine bien repliée les
AA hydrophobes sont à l’intérieur
Protéine normale Protéine mutante, mal repliée, dénaturée …
AA hydrophobes
AA hydrophiles
Signal pour la
dégradation
Dans une protéine mal repliée des AA
hydrophobes sont exposés à l’extérieur
Exemple: beaucoup de protéines qui doivent être adressées dans le réticulum endoplasmique
possèdent des résidus qui les rendent moins stables dans le cytosol (donc les protéines mal
adressées sont dégradées par le système ubiquitine-protéasome du cytosol)
+H3N-
D’autres protéases cellulaires, localisées dans différents compartiments
cellulaires, catalysent la dégradation de protéines spécifiques.
2.4. PROTÉASES CELLULAIRES SPÉCIFIQUES DE
COMPARTIMENTS CELL.

8. 15
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS
1. Introduction
Structure et fonctions des acides aminés
2. Dégradation des protéines
3. Dégradation des acides aminés
Transamination et désamination oxydative
Cycle de l’urée
Devenir du squelette carboné
4. Biosynthèse des acides aminés
Acides aminés
Squelette des
atomes de carbone
Glucose Acétyl-CoA Corps cétoniques
Urée
protéases
Partie toxique Partie à insérer dans le métabolisme
Utilisation
Dégradation
Synthèse de
protéines
Cycle de
l’urée
Éliminée de
l’organisme
Le squelette de carbone est utilisé soit pour des
voies cataboliques, soit pour de voies anaboliques
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS

9. 17
• Le foie est le site principal de dégradation des acides aminés chez les mammifères
Le groupe α‐amine de nombreux AA est transféré à l’α‐cétoglutarate
pour former le glutamate, qui est ensuite désaminé oxydativement pour produire
NH4
+ (ion ammonium).
TRANSAMINATION ET DÉSAMINATION OXYDATIVE
DU GLUTAMATE
Vue générale:
Les enzymes qui catalysent le transfert d’un groupe α‐amine d’un AA à un cétoacide sont
des AMINOTRANSFÉRASES (réaction de transamination). La transamination n’entraîne
aucune désamination nette.
α-amine
α-céto
AA1 + α-cétoacide α-cétoacide + AA2
TRANSAMINATION
Exemples:
1) aspartate + α-cétoglutarate oxaloacétate + glutamate
Aspartate
aminotransférase
2) alanine + α-cétoglutarate pyruvate + glutamate
Alanine
aminotransférase Squelette de carbone

10. DÉSAMINATION OXYDATIVE DU GLUTAMATE
La désamination oxydative du glutamate mène à la formation du NH4
+ et α‐cétoglutarate
Glutamate
déshydrogénase
(GDH)
Contrôle de la Glutamate déshydrogénase:
(-) ATP-GTP inhibiteurs allostériques
(+) ADP-GDP activateurs allostériques
La désamination oxydative du glutamate est réalisée dans la mitochondrie par la Glutamate
déshydrogénase
20
Stœchiométrie finale (aminotransférase + glutamate déshydrogénase):
α-acide aminé + NAD(P)+ α-cétoacide + NH4
+ + NAD(P)H + H+
aminotransférase glutamate déshydrogénase
Squelette de carbone Toxique: il faut l’éliminer
(cycle de l’urée)
TRANSAMINATION ET DÉSAMINATION OXYDATIVE
DU GLUTAMATE

11. 21
NH4
+ est un puissant découplant des gradients de protons. Lors d’un repas
protéique ou de la dégradation de protéines, il faut éliminer l’excès de NH4
+ sous
une forme moins toxique.
CYCLE DE L’URÉE (URÉOGENÈSE)
• des concentrations élevées d’ammonium
sont toxiques pour la cellule:
– Perturbe les gradients de H+
transmembranaires.
Nb: respiration mitochondriale (Bioénergétique L3)
22
Nb: D’autres animaux utilisent
d’autres voies pour éliminer
l’excès de NH4
+: oiseaux et reptiles
utilisent l’acide urique et de
nombreux animaux aquatiques
excrètent directement l’ion
ammonium
Le cycle de l’urée (dans le foie) est utilisé par la plupart des vertébrés pour
éliminer l’excès de NH4
+ sous une forme moins toxique
Stœchiométrie:
NH4
+ + CO2 + 3 ATP + aspartate + 2 H2O urée + 2 ADP + AMP + 4 Pi + fumarate
CYCLE DE L’URÉE
2ATP
acide urique

12. CYCLE DE L’URÉE
Phase mitochondriale
la carbamoylphosphate synthétase
utilise le CO2, le NH4
+ et 2 ATP comme
substrats pour former le
carbamoylphosphate.
l'ornithine carbamoyltransférase
(transcarbamylase) transfère le radical
carbamoyle sur l'ornithine pour former la
citrulline.
2ATP
CYCLE DE L’URÉE
Phase cytosolique
La citrulline est transportée dans le
cytosol. Sous l’action de
l'argininosuccinate synthétase la
citrulline se condense avec l'aspartate
pour donner l'argininosuccinate avec
consommation d'une molécule d’ATP.
l’argininosuccinate lyase assure le
clivage en arginine et en fumarate.
L’hydrolyse de l’arginine termine le
cycle. Il se forme de l’urée et de
l’ornithine. La réaction est catalysée par
l’arginase.
L’urée est excrétée pour être éliminée
dans l’urine, l’ornithine est transportée
dans les mitochondries pour réinitier le
cycle.
2ATP
+ ATP

13. 25Cycle de Krebs
(élimination de
2 atomes N)
Cet azote provient du glutamate par désamination
oxydative (et donc finalement de n’importe quel
AA par transamination avec l’α‐cétoglutarate) L’autre azote de l’urée provient de
n’importe quel AA par transamination
avec l’oxaloacétate
LE CYCLE DE L’URÉE EST LIÉ AU CYCLE DE KREBS
La dégradation du squelette
de carbone des AA forme des
intermédiaires qui peuvent
être convertis en glucose ou
oxydés par le cycle de Krebs
7 produits de dégradation au total
Les AA qui forment pyruvate ou intermédiaires du cycle de Krebs sont dits glucoformateurs.
Seulement cétogènes
DEVENIR DU SQUELETTE DE CARBONE
La dégradation des A.A. mène à la formation d’intermédiaires métaboliques majeurs
Les AA qui forment acétyl-CoA ou acétoacétyl-CoA sont dits cétogènes

14. 27
MÉTABOLISME DES ACIDES AMINÉS
1. Introduction
Structure et fonctions des acides aminés
2. Dégradation des protéines
3. Dégradation des acides aminés
Transamination et désamination oxydative
Cycle de l’urée
Devenir du squelette carboné
4. Biosynthèse des acides aminés
• Les plantes et les bactéries sont capables de synthétiser tous leurs acides
aminés. Les mammifères, seulement une partie.
Essentiels: à obtenir par l’alimentation.
Non essentiels: qui peuvent être synthétisés.
• 9‐10 acides aminés ne peuvent pas être
synthétisés par les mammifères.
• Histidine et Arginine, sont dits semi‐
essentiels car seuls les nourrissons ont
besoin d'un apport exogène (on les
trouve dans le lait maternel).
BIOSYNTHÈSE DES ACIDES AMINÉS

15. 29
L’NH4
+ est assimilé dans les AA par la voie du glutamate et de la glutamine:
NH4
+ + α-cétoglutarate + NADPH + H+ glutamate + NADP+ + H20
Glutamate
déshydrogénase
Réaction opposée à celle de la désamination oxydative du glutamate, mais en
utilisant le NADPH
Bactéries et Plantes formation glutamate, assimilation NH4
+
Animaux
-formation NH4
+ (et cycle de l’urée),
-α-cétoglutarate Krebs
BIOSYNTHÈSE DES ACIDES AMINÉS: ASSIMILATION DE L’NH4
+
30
Glutamine
Synthétase
(GS)
L’ion ammonium est incorporé dans la glutamine par l’action de la glutamine
synthétase, enzyme clé pour le contrôle du métabolisme des acides aminés.
glutamate + NH4
+ + ATP glutamine + ADP + Pi + H+
Utilisée comme donneur d’azote et pour la synthèse
de nombreux composés
ASSIMILATION DE L’NH4
+ PAR LA GLUTAMINE SYNTHÉTASE

16. 31
Le squelette de carbone pour la synthèse des AA provient des intermédiaires de la
glycolyse, de la voie de pentoses phosphate ou du cycle de Krebs
32
Les organismes supérieurs ne sont pas capables d’utiliser l’azote moléculaire (N2)
comme source d’azote: la seule source d’azote non organiques pour les animaux est le
NH4+; pour les plantes, également nitrite NO2
-, et nitrate NO3
-
Certains bactéries sont capable de « fixer » l’N2 moléculaire en NH3 (réactions
indispensables pour le cycle de l’azote):
Exemple: les bactéries symbiotiques Rhyzobium
envahissent les racines des plantes légumineuses et,
dans les nodules formés, fixent l’azote moléculaire:
N2 + 8e- + 16ATP + 16H2O 2NH3 + 16ADP + 16Pi + H2 + 8H+
Réaction catalysée par le complexe nitrogénase: cette
enzyme permet la réduction de l’azote moléculaire qui
possède trois liaisons covalentes à haute énergie:
N N
FIXATION DE L’AZOTE MOLÉCULAIRE