Les réactions de biosynthèse des métabolites essentiels - "les briques élémentaires" nécessaires à l'édification des macromolécules - sont réalisées grâce à un réseau complexe de réactions catalysées par des enzymes. Ces voies de biosynthèse sont des voies anaboliques. On rappelle que les "briques élémentaires" sont les 20 aminoacides incorporés dans les protéines lors de la traduction, les nucléotides retrouvés dans les acides nucléiques, les oses et dérivés retrouvés dans les parois et les glycolipides, les acides gras retrouvés au niveau des phospholipides des membranes ...
Les voies de biosynthèses conduisent aux "briques élémentaires" à partir d'un nombre très restreint de "molécules sources". Ces molécules, environ 12, sont qualifiées de métabolites intermédiaires précurseurs fondamentaux (glucose-6-P, fructose-6P, ribose-5P, érythrose-4P, glyceraldéhyde-3P, 3-phosphoglycérate, phosphoénolpyruvate, pyruvate, acétylCoA, 2-oxoglutarate, succinylCoA, oxaloacétate).
La figure ci-dessous montrent, à titre d'exemple, la biosynthèse de l'uridine-5'-phosphate (UMP) . L'UMP sera ensuite à l'origine de UTP, CTP, TTP, dCTP, dTTP.
La voie débute par la biosynthèse de l'acide orotique. Origines du C = oxaloacétate (via l'aspartate) et CO2 (via le carbamoylphosphate).
L'acide orotique va alors être utilisé pour former un nucléotide monophosphate qui est transformé en UMP. Les "nouveaux C" proviennent du ribose-5-phosphate. (On notera aussi que du CO2 est rendu : globalement, la voie de biosynthèse ne fixe pas de CO2) :
Les métabolites intermédiaires précurseurs fondamentaux sont : l'oxaloacétate et le ribose-5-phosphate. Pour former le métabolite essentiel UMP.
la source externe d'azote est NH4+. 2 NH4+ pour un UMP biosynthétisé.
La voie de biosynthèse consomme de l'énergie, sous forme d'ATP (hydrolysé en ADP ou AMP). Du pouvoir réducteur NADPH est nécessaire pour la fixation de l'azote. La réaction d'oxydation du dihydro-orotate retourne 2 électrons (et 2 H+) à une coE (variable selon les êtres vivants). Le bilan redox global est donc ici équilibré.
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