On étudie quelques débouchés de la voie de la glycolyse. Pour celà on utilise du glucose marqué au carbone 14 sur le carbone anomère.

• 1a. Ecrire les réactions qui ont lieu au cours de la glycolyse, avec les formules développées des intermédiaires.
  • Préciser les réactions irréversibles thermodynamiquement et quelques propriétés des enzymes qui catalysent ces réactions.
  • Etablir le bilan en molécules à haut potentiel énergétique et en nucléotide(s) pyridinique(s).
• 1b. Si l'on se place en conditions aérobies, établir le bilan énergétique de la réoxydation des nucléotide(s) pyridinique(s) qui sont formés jusqu'au pyruvate, quand la cellule emploie la navette du glycérol phosphate.
• 1c. Etablir le même bilan dans le cas d'une bactérie lactique qui s'engage dans la voie homofermentaire.
• 1d. Sur quel(s) carbone(s) retrouve-t-on la radioactivité dans le cas de la fermentation alcoolique ?

Exercice N°2 : Aldolase & Trans-aldolase

2a. On étudie la réaction catalysée par l'aldolase. Ecrire cette réaction et le mécanisme catalytique.

2b. Cette réaction s'accompagne d'une variation d'énergie libre standard physiologique de + 5,79 kcal/mol. Dans les conditions standard, cette réaction va-t-elle dans le même sens que celui dans lequel elle se déroule au cours de la glycolyse ?

In vivo les concentrations du substrat et des produits sont les suivantes : [D-fructose 1,6-diphosphate]_φ  = 31 µM ; [D-glycéraldéhyde 3-phosphate]_φ  = 18,5 µM ; [dihydroxyacétone phosphate]_φ  = 138 µM

• Les conditions de concentrations in vivo sont-elles voisines des conditions de concentration à l'équilibre ?
• Ceci explique-t-il pourquoi le flux global de la glycolyse va dans le sens de la formation du pyruvate ?

2c. L'aldolase peut catalyser la réaction réverse (formation de l'hexose). Dans ce cas, elle utilise spécifiquement la DHAP, mais elle peut accepter divers D-aldoses.

Par ailleurs, la transaldolase catalyse le transfert du groupement dihydroxyacétone (qui correspond aux atomes 1 à 3 du D-sédoheptulose 7-phosphate) sur le G3P. Quels sont les métabolites présents à l'équilibre aprés incubation de D-fructose 1,6-diphosphate et de D-sédoheptulose 7-phosphate avec l'aldolase et la transaldolase ? 

Données : T = 37°C ; R = 8,31 J.mol^-1.K^-1 = 1,99 cal.mol^-1.K^-1

Exercice N°3 : Régulation du flux de la glycolyse : étude de la phosphofructokinase

Les courbes ci-dessous décrivent la vitesse de la réaction catalysée par la phosphofructokinase en fonction de la concentration de l'un ou l'autre de ses substrats et/ou d'effecteurs allostériques.

Analysez ces courbes et tirez des conclusions quant au rôle de cette enzyme et des effecteurs dans la régulation du flux de la glycolyse.