De combien de moles d'ATP la dégradation d'1g de poly-L-alanine (masse molaire de la L-alanine = 89 g.mol^-1) en CO₂, H₂O et NH₃ permet-elle la synthèse à 37°C ? 

a. Formation du poly-L-alanine

Une molécule d'eau (masse molaire = 18 g.mol^-1) est éliminée lors de la formation de la liaison peptidique.

a. Après hydrolyse, 1g de poly-L-alanine donne :

       1 g
------------ = 1,1 10^-2 moles d'alanine
  89 g.mol^-1

b. Devenir du squelette carboné de l'alanine

L'alanine entre dans la phosphorylation oxydative (formation de CO₂ et H₂O) via le pyruvate. Pour une molécule de pyruvate, on a ensuite :

- Réaction catalysée par la pyruvate déshydrogénase : 1 molécule de NADH => 1 x 3 molécules d'ATP synthétisées par l'ATP synthase

- Réactions du cycle de Krebs :

• 1 ATP (ou GTP) par phosphorylation au niveau du substrat
• 3 molécules de NADH => 3 x 3 = 9 molécules d'ATP
• 1 molécule de FADH₂ => 1 x 2 = 2 molécules d'ATP

Le catabolisme du squelette carboné de l'alanine aboutit donc à 15 molécules d'ATP.

c. Devenir de la fonction aminée de l'alanine

La formation de l'ammoniac à partir des acides aminés s'effectue selon deux voies :

• De manière prédominante, par désamination directe qui libère un acide α-cétonique et de l'ammoniac. Dans le cas de l'Asn et de la Gln, il existe une réaction supplémentaire de désamidation.
• L'autre voie est une transamination réverse qui aboutit au glutamate. Dans le cas de l'alanine la réaction est : alanine + α-cétoglutarate =====> pyruvate + glutamate.

Quel que soit le mécanisme par lequel l'ammoniac est libéré, celui-ci se condense avec le glutamate pour former la glutamine (réaction catalysée par la glutamine synthétase). Cette réaction consomme 1 molécule d'ATP.

d. Conclusion

L'alanine aboutit à la synthèse nette de 14 molécules d'ATP.

• La dégradation de 1 g de poly-L-alanine en CO₂, H₂O et NH₃ permet donc la synthèse de 1,1 10^-2 moles de L-alanine x 14 # 0,16 moles d'ATP.
• Soit une mise en réserve de 0,16 moles x 7,3 kcal.mol^-1 = 1,15 kcal.

Remarque 1 : la glutamine, sert de transporteur de l'ammoniac jusqu'au foie ou jusqu'aux reins. Dans chacun de ces organes, la glutaminase libére l'ammoniac de la glutamine par désamidation. 

• Au niveau des reins : l'ammoniac est éliminé dans l'urine sous forme d'ions ammonium. Cette élimination est d'autant plus importante qu'elle permet non seulement d'éliminer l'ammoniac mais aussi une grande quantité d'ions H⁺ formés au cours de diverses réactions métaboliques. 
• Dans le foie : l'ammoniac va être transformé en urée. C'est ce que l'on appelle l'uréogénèse ou cycle de l'urée. L'urée est ensuite véhiculée par la circulation jusqu'aux reins d'où elle est éliminée par l'urine.

Remarque 2 : quand le muscle squelettique se contracte, le pyruvate et l'alanine ont un autre devenir qui relie la glycolyse à la néoglucogénèse, c'est le cycle des Cori.