Exercice 7








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titreExercice 7
date de publication31.03.2017
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Exercice 7


Un protiste eucaryote peut, dans des conditions ne permettant pas la croissance, dégrader le glucose (0,1 mole de glucose pour 1 litre de milieu) en utilisant soit la voie de la glycolyse (anaérobiose) soit la voie de la glycolyse plus le cycle de Krebs plus la chaîne respiratoire classique (aérobiose). On admettra que le glucose ne sert qu’a fournir l’énergie cellulaire sous forme d’ATP.

A/ le protiste, incubé en anaérobiose, fermente le glucose suivant l’équation globale

  • Glucose 2 C02+ 2 C2H5OH

La vitesse de production de C02 mesurée est de 4,48 µl CO2/min/mg de poids sec

1/ quelle est la vitesse de consommation du glucose exprimée en mmole/min/mg de poids sec?

2/ quelle est la vitesse de synthèse de l’ATP exprimée en mmole/min/mg de poids sec?

3/ quelle est la quantité maximum d’ATP produit à partir d’un litre de milieu?
B/ Le protiste incubé en aérobiose, oxyde le glucose suivant l’équation globale:

La vitesse de consommation d’02 mesurée est de 0.672 µl CO2/min/mg de poids sec
Glucose + 602 6C02+ 6 H2O

1/ quelle est la vitesse de consommation du glucose exprimée en mmole/min/mg de poids sec?

2/ quelle est la vitesse de synthèse de l’ATP exprimée en mmole/min/mg de poids sec?

3/ Quelle est la quantité maximum d’ATP produit à partir d’un litre de milieu?

A

Glucose 2 C02+ 2 C2H5OH

1 mole de gaz = 22.4L on convertit donc les 4.48µL de CO2 produit en mole soit

0.2µmole = 4.48µL

La stoechiomètrie de la réaction nous donne que 2 mole de CO2 sont produit pour 1 mole de glucose

la vitesse de consommation du glucose est donc de 0.1 µmole/min/mg

le bilan en ATP de la glycolyse est 2 mole d’ATP par mole de glucose

la vitesse de production d’ATP est donc de 0.2 µmole/min/mg

Dans le milieu de départ il ya une concentration de glucose de 0.1 mole pour 1L

la quantité maximum d’ATP formé sera donc de 0.2 moles

B

Glucose + 602 6C02+ 6 H2O

même raisonnement que pour A

0.672µL correspond a 0.03 µmole O2

1 µmole glucose consomme 6 mole d’O2

0.03 mole glucose/6 = 5 nmole glucose/min/mg
Bilan en ATP glycolyse + cycle de Krebs

38 ATP pour une cellules de type coeur ou foie car le NADH du cytoplasme donne du NADH intramitochondrial soit 3ATP (navette malate /aspartate)

36 ATP pour les autres cellules car le NADH du cytoplasme donne du FADH intramitochondrial soit 2ATP (navette Dihydroxyacetone phosphate/glycerol3-phosphate)

28 ATP pour une levure car pour chaque NADH produit il n y a que 2 ATP formés
5 nmole * 28 = 140 nmole ou 0.14 µmole ATP formé/min/mg

et pour 1L de milieu 0.1 mole de glucose consommé donne 2.8 mole d’ATP


Voie des pentoses phosphates


1- Du glucose marqué en C6 est ajouté à une solution contenant les enzymes et les cofacteurs de la fraction oxydative de la voie des pentoses phosphates. Quel est le devenir du marquage radioactif.

Aux vues des réactions de la voie des pentose P, le carbone 6 du glucose6P est maintenu dans les voies et se retrouve sur le C5 du ribulose 5P les C5 du xylulose 5P et ribose 5P (quelque soit le composé ultérieur le carbone portant la phosphorylation se retrouve radiomarqué)




2- Nous devons réaliser une expérience pour doser l'importance de la glycolyse par rapport à la voie des pentoses P dans un tissu. Nous disposons de tissu, de glucose radio marqué en C1 et de glucose radio marqué en C6. Quelle expérience réaliseriez vous?
Dans deux tubes différent on met toutes les enzymes et cofacteurs nécessaires pour faire la glycolyse, le cycle de Krebs et la voie des pentose P

tube 1 : glucose radiomarqué en C1

tube 2 : glucose radiomarqué en C6

Dans les deux cas on mesure la quantitié de CO2 radioactif relargué pour le tube 1 il provient à la fois du cycle de Krebs et de la voie des pentose P tube 2 il ne peut provenir que du cycle de Krebs
si on fait tube 1 – tube 2 /tube 1 *100 on aura le poucentage du cycle de krebs / total

Glycémie - stockage du sucre - néoglucogenèse

1- La concentration en glucose dans le plasma sanguin humain est maintenue aux environs de 5 mM. La concentration du glucose libre à l’intérieur des cellules musculaires est beaucoup plus faible. Pourquoi la concentration en glucose est-elle si faible dans la cellule? Qu’arrive-t-il au glucose dès son entrée dans la cellule?

Dès son entrée dans la cellule le glucose est phosphorylé en glucose 6P de cette façon il ne peut retraverser la membrane plasmique il sera immédiatement pris en charge par une des voies possibles (glycolyse, voie des pentose P...)
2- Le glycogène partiellement dégradé est reconstitué à partir du glucose alimentaire (glycogénogenèse). Quelles sont les réactions conduisant à la resynthèse du glycogène à partir du glucose ?




3- Décrire les réactions qui conduisent, dans le foie et les muscles, à la formation du glucose-6-phosphate à partir du glycogène (on ne traitera pas la régulation de la glycolyse). Dans quelle(s) voie(s) métabolique(s) s’engage majoritairement le glucose-6-phosphate formé, respectivement dans le foie et dans les muscles? On indiquera la finalité respective de chaque voie citée et on décrira les réactions auxquelles participe directement le glucose-6-phosphate en tant que réactif (substrat).



4- Un jeune enfant est admis a l’hôpital et l’on soupçonne une perturbation dans le stockage de glycogène car son foie est très gros et son taux de glucose à jeun est anormalement bas.

Une série d’examens pratiqués sur cet enfant donne les résultats suivants:

Une biopsie du foie relève un taux de glycogène hépatique anormalement élevé.

L’ingestion de galactose ou de fructose n’entraîne aucune élévation du taux de glucose sanguin

Aucune libération de glucose dans le sang n’est observée après administration du glucagon

La structure moléculaire du glycogène hépatique est normale.

Les enzymes impliqués dans la synthèse et la dégradation du glycogène ont in vitro des activités normales

Au vu de ces résultats lequel des enzymes suivants vous paraît être défectueux chez ce malade?

Glucokinase

Fructose 1.6 di P phosphatase

Hexose 1P uridyltransférase

Glucose 6 P phosphatase

Aucun de ceux-là

Hexose 1P uridyltransférase





Glucokinase

si mutation de la glucokinas :

il y aurait moins de glucose 6P formé notamment dans le foie et donc moins de glycogène, cela ne correspond pas aux symptome

si mutation de la fructose 1.6 biphosphatase :

il y aurait bien un taux de glucose sanguin anormalement faible mais aucune modification du stockage du glycogène

si mutation hexose 1P uridyltransfèrase :

on ne peut plus obtenir du glucose à partir de galactose il y a baisse du glucose sangunin et on peut penser plutot a une baisse de synthèse du glycogène et non à l’inverse.

si mutation dela glucose 6 phosphatase

augmentation de la concentration en G6P

lors de la dégradation du glycogène impossibilité de redonner du glucose donc diminution du glucose sanguin

C’est la maladie de von Gierke ou glycogènose de type I
5- Parmi les enzymes suivantes laquelle n’est pas nécessaire pour la libération de grande quantité de glucose à partir du glycogène hépatique ?
a) Glucose 6-phosphatase

b) Fructose 1,6-biphosphatase

c) -1,6- glucosidase

d) Phosphoglucomutase

e) Glycogène phosphorylase


-1,6- glucosidase




C’est la fructose 1.6 biphosphatase qui est une enzyme de la néoglucogenèse et qui n intervient pas du tout dans le métabolisme du glycogène

6- Glycolyse et néoglucogénèse peuvent elles co-éxister chez le même individu?

les deux voies sont régulées de façon réciproque empêchant toute cohabitation dans une même cellule. En revanche les voies peuvent coexister chez un même individus

exemple lors d un effort intense glycolyse musculaire avec fermentation lactique. Le lactate rejoint le foie par la circulation sanguine et dans le foie redonne du pyruvate qui donnera du glucose par la néoglucogenese.

Cela s appelle le cycle de Cori

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