Les trois principales voies métaboliques du métabolisme du sucre

Il existe de nombreuses substances chimiques qui composent le corps humain, parmi lesquelles le sucre est un composé organique essentiel. Une fois entré dans le corps humain, le sucre participe au métabolisme humain. D'une manière générale, il existe deux grandes voies métaboliques du sucre, principalement le catabolisme et l'anabolisme. Il existe trois types de catabolisme et deux types d’anabolisme, tous deux essentiels au corps humain. Aujourd’hui, je vais vous présenter en détail les trois principales voies métaboliques de décomposition du sucre.

Deux grandes catégories de métabolisme du sucre : le catabolisme et l'anabolisme

Catabolisme :

1. Glycolyse (oxydation anaérobie des sucres)

2. Cycle de l'acide citrique (oxydation aérobie du sucre)

3. Voie des pentoses phosphates

Anabolisant :

1. Synthèse du glycogène (converti en glycogène hépatique ou en glycogène musculaire)

2. Gluconéogenèse (conversion en substances non sucrées, telles que les graisses et les acides aminés non essentiels)

Plusieurs voies principales du métabolisme du sucre

Voie de glycolyse anaérobie des sucres (voie de glycolyse) :

Il s’agit du processus de décomposition du glucose en acide lactique en l’absence d’oxygène. C'est la principale voie de métabolisme du sucre dans le corps.

La voie de la glycolyse se compose de trois étapes : Étape 1 : Étape d’initiation. Phosphorylation et isomérisation du glucose : ① Le glucose est phosphorylé en glucose-6-phosphate, catalysé par l'hexokinase. Français Il s'agit d'une réaction de phosphorylation irréversible, l'une des étapes clés du processus de glycolyse, et la réaction de départ pour que le glucose entre dans n'importe quelle voie métabolique, consommant 1 molécule d'ATP. ② Le glucose-6-phosphate est converti en fructose-6-phosphate, catalysé par la phosphohexose isomérase ; ③ Le fructose-6-phosphate est phosphorylé et converti en 1,6-fructose bisphosphate, catalysé par la 6-phosphofructokinase, consommant 1 molécule d'ATP, qui est la deuxième réaction de phosphorylation irréversible, la deuxième étape clé du processus de glycolyse, et le point de régulation le plus important dans le processus d'oxydation du glucose.

La deuxième étape : l’étape du craquage. Le 1,6-fructose diphosphate est décomposé en deux molécules de triose phosphate (dihydroxyacétone phosphate et 3-phosphoglycéraldéhyde). Catalysées par l'aldolase, les deux molécules peuvent être interconverties et, finalement, une molécule de glucose est convertie en deux molécules de 3-phosphoglycéraldéhyde.

La troisième étape : l’étape redox. Libération et rétention d'énergie : ① L'oxydation du 3-phosphoglycéraldéhyde et la réduction du NAD+ sont catalysées par la 3-phosphoglycéraldéhyde déshydrogénase pour générer du 1,3-diphosphoglycérate, produisant une liaison phosphate à haute énergie et générant simultanément du NADH pour la réduction du pyruvate dans la septième étape. ②Oxydation du 1,3-diphosphoglycérate et phosphorylation de l'ADP pour produire du 3-phosphoglycérate et de l'ATP. Catalysé par la phosphoglycérate kinase. ③L’acide 3-phosphoglycérique est converti en acide 2-phosphoglycérique. ④Le 2-phosphoglycérate est déshydraté par l'énolase et, par réarrangement moléculaire, génère du phosphoénolpyruvate avec une liaison phosphate à haute énergie. ⑤ Le phosphoénolpyruvate transfère la liaison phosphate à haute énergie à l'ADP par catalyse de la pyruvate kinase pour générer de l'énolpyruvate et de l'ATP. Il s'agit d'une réaction irréversible et de la troisième étape clé du processus de glycolyse. ⑥ Interconversion de l’énolpyruvate et du cétopyruvate. ⑦ Le pyruvate est réduit pour produire de l’acide lactique.

Une molécule de glucose peut produire deux molécules d’adénosine triphosphate (ATP) par glycolyse anaérobie, et ce processus s’effectue entièrement dans le cytoplasme.

Importance physiologique : ① C'est une mesure efficace pour que le corps obtienne de l'énergie dans un état de carence en oxygène ou anaérobie ; ② C'est un moyen important pour le corps de produire de l'énergie en cas de stress et de répondre aux besoins physiologiques du corps ; ③ Certains produits intermédiaires de la glycolyse sont des précurseurs de la synthèse des lipides, des acides aminés, etc., et sont liés à d'autres voies métaboliques.

Les cellules tissulaires qui dépendent de la glycolyse pour obtenir de l’énergie comprennent : les globules rouges, la rétine, la cornée, le cristallin, les testicules, la médulla rénale, etc.

Voie d'oxydation aérobie des sucres :

L'oxydation complète du glucose en eau et en dioxyde de carbone dans des conditions aérobies est appelée oxydation aérobie, qui est le principal moyen d'oxydation du sucre. La grande majorité des cellules obtiennent de l’énergie par oxydation aérobie. L'acide lactique produit par la glycolyse musculaire doit finalement être complètement oxydé en eau et en dioxyde de carbone en présence d'oxygène.

L'oxydation aérobie peut être divisée en deux étapes : La première étape : l'étape de réaction cytosolique : le produit de glycolyse NADH n'est pas utilisé pour réduire le pyruvate pour produire du lactate, et les deux pénètrent dans les mitochondries pour être oxydés.

Phase II : Phase de réaction dans les mitochondries : ① Le pyruvate est décarboxylé par oxydation pour former de l'acétyl-CoA par le complexe pyruvate déshydrogénase, ce qui est une réaction irréversible critique. Sa caractéristique est que l'énergie libérée par l'oxydation du pyruvate est stockée dans l'acétyl CoA sous la forme d'une liaison thioester à haute énergie, qui est le début de l'entrée dans le cycle de l'acide tricarboxylique. ②Cycle de l’acide tricarboxylique et phosphorylation oxydative. Français Le cycle de l'acide tricarboxylique est une série de réactions enzymatiques réalisées dans les mitochondries, depuis la condensation de l'acétyl CoA et de l'oxaloacétate en acide citrique jusqu'à la régénération de l'oxaloacétate, formant un processus cyclique, au cours duquel quatre oxydations par déshydrogénation sont réalisées pour produire 2 molécules de CO2, et les 4 paires d'hydrogène éliminées sont phosphorylées par oxydation pour produire H20 et ATP. Les caractéristiques du cycle de l'acide tricarboxylique sont les suivantes : ① L'étape allant de la synthèse de l'acide citrique à l'oxydation de l'α-cétoglutarate est une réaction irréversible, de sorte que l'ensemble du cycle est irréversible ; ② Pendant le transport en circulation, chaque composant n'a ni décomposition nette ni synthèse nette. Cependant, si un certain composant est retiré ou ajouté, la vitesse du cycle sera affectée ; ③ L'efficacité de l'oxydation de l'acétyl CoA dans le cycle de l'acide tricarboxylique dépend de la concentration d'oxaloacétate ; ④ Le NADH et le FADH2 produits dans chaque cycle peuvent être phosphorylés par oxydation via la chaîne respiratoire étroitement liée pour produire de l'ATP ; ⑤ L'étape limitant la vitesse du cycle est la réaction catalysée par l'isocitrate déshydrogénase, qui est une enzyme allostérique, l'ADP est son activateur et l'ATP et le NADH sont ses inhibiteurs.

Il existe deux chaînes respiratoires étroitement connectées réparties sur la membrane interne des mitochondries, à savoir la chaîne respiratoire NADH et la chaîne respiratoire succinate. La fonction de la chaîne respiratoire est d’oxyder l’hydrogène éliminé par les métabolites en eau, tout en générant une grande quantité d’énergie pour stimuler la synthèse d’ATP. Une molécule de glucose est complètement oxydée en CO2 et H2O, générant 36 ou 38 molécules d'ATP.

Voie de synthèse du glycogène

Le glycogène est la forme de réserve du sucre chez les animaux. Il s'agit d'un polymère hautement ramifié formé de glucose relié par des liaisons glycosidiques α-1,4 et α-1,6. La majeure partie du sucre ingéré par l’organisme est transformée en graisse (triglycérides) et stockée dans le tissu adipeux, et seule une petite partie est stockée sous forme de glycogène. Le glycogène est une réserve de glucose rapidement mobilisée. Le glycogène musculaire peut répondre aux besoins de contraction musculaire et le glycogène hépatique est une source importante de sucre dans le sang.

La glycogène synthase est une enzyme clé dans la synthèse du glycogène et est régulée par de multiples facteurs tels que le G-6-P. La synthèse du glycogène à partir du glucose est un processus consommateur d’énergie, et la synthèse d’une molécule de glycogène nécessite 2 ATP.

Gluconéogenèse

Le processus de conversion des substances non sucrées en glucose est appelé gluconéogenèse, qui est la seule voie de biosynthèse des monosaccharides dans le corps. Le foie est l’organe principal de la gluconéogenèse, et la gluconéogenèse des reins est renforcée en cas de famine et d’acidose prolongées.

La voie de la gluconéogenèse est fondamentalement le processus inverse de la glycolyse, mais ce n’est pas un processus réversible. Les réactions catalysées par les trois enzymes clés du processus de glycolyse sont irréversibles, le glucose doit donc être produit en contournant les trois barrières énergétiques de la glycolyse grâce aux quatre enzymes clés de la gluconéogenèse (glucose-6-phosphatase, fructose-1,6-bisphosphatase, pyruvate carboxylase et phosphoénolpyruvate kinase).

Son importance physiologique est la suivante : ① Il sert de source importante de supplément de sucre dans le sang pour maintenir un niveau de sucre dans le sang constant. ②Prévenir l’acidose lactique. ③Aide au métabolisme des acides aminés.

Voie des pentoses phosphates

Il se produit dans le cytoplasme et existe dans des tissus tels que le foie, le sein et les globules rouges. Sa signification physiologique est : ① Fournir du 5-phosphate ribose pour la biosynthèse des nucléotides et des acides nucléiques. ② Fournit un pouvoir réducteur sous forme de NADPH, participe à diverses réactions métaboliques, maintient l'état réduit du glutathion, etc.

Voie uronate

Son importance physiologique réside dans la génération d'acide glucuronique actif (acide glucuronique UDP), qui est un liant important dans la biotransformation et peut se lier à une variété de métabolites (bilirubine, stéroïdes, etc.), de médicaments et de poisons ; c'est également un donneur d'acide glucuronique, qui est un composant important des protéoglycanes, tels que le sulfate de chondroïtine, l'acide hyaluronique, l'héparine, etc.