Caractéristiques et régulation de la glycolyse

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]_j  = 31 µM ; [D-glycéraldéhyde 3-phosphate]_j  = 18,5 µM ; [dihydroxyacétone phosphate]_j  = 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 ?

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

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 ?
 

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

Les courbes ci-jointes 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.