2 COURS_Métabolisme énergétique, aérobie et anaérobie Flashcards
définir le métabolisme
ensemble des processus utilisés par les animaux pour acquérir, convertir, exploiter et évacuer l’énergie
expliquer par la 2nde loi de la thermodynamique pourquoi les animaux doivent aller chercher de l’énergie extérieure
système ouvert a une énergie directionnelle maintenue ce qui réduit / empêche le désordre (pour garder une organisation optimale)
quelles sont les 3 formes d’énergie chez les animaux ?
- chimique
- électrique
- cinétique
définir l’énergie chimique et dire comment les animaux l’obtiennent
séquestrée dans les liaisons entre atomes et molécules
obtenue en reconfigurant les atomes dans les molécules provenant de la nourriture ingérée
définir l’énergie électrique
due à la séparation des charges de part et d’autre d’une membrane
définir l’énergie cinétique (2)
- mécanique : implique un mouvment organisé
- chaleur : résulte de mouvements moléculaires aléatoires
quelles sont les 3 formes aptes à permettre d’accomplir un travail quelconque ?
électrique, chimique et mécanique
donner les 3 fonctions principales des animaux qui nécessitent de l’énergie
- biosynthèse des constituants (protéines, glucides…)
- maintenance et croissance des tissus
- pour faire du travail extérieur
comment se distribue / se perd l’énergie ingérée ? (3)
- perte en énergie chimique fécale
- perte sous forme de chaleur
- utilisation pour les 3 fonctions
que permet de calculer la chaleur
connaître le taux métabolique
quand est produit la chaleur ?
lors de n’importe quel processus physiologique
comment définir le taux métabolique d’un animal ?
vitesse à laquelle l’énergie est convertie en chaleur et en énergie motrice
comment peut être mesuré le taux métabolique ?
par calorimétrie dissipé par unité de temps
définir 1 calorie
quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un gramme d’eau à 1°C
donner l’unité de mesure de l’énergie et celle du taux de consommation d’énergie
joule
J/s = Watt
quel outil permet de calculer le taux métabolique (inventé par Lavoisier) ?
calorimètre
quel genre de calorimétrie permet le calorimètre ?
calorimétrie directe
comment fonctionne le calorimètre ?
petite chambre où mettre l’animal, entourée d’une couche de glace elle-même entourée d’une couche de glace
mesure la quantité d’eau qui vient de la glace fondue (car on connaît la quantité de chaleur nécessaire pour fondre 1g d’eau)
quel est l’avantage du calorimètre ?
mesure directement le taux métabolique
donner les 4 désavantages du calorimètre
- coûteux (facile pour des petits animaux mais pas des gros)
- lent à produire des résultats (glace doit fondre)
- n’accommode pas des changements rapides d’énergie (mesure juste le taux métabolique basal)
- l’appareil produit souvent sa propre chaleur (fausse les résultats)
quelle technique est utilisée pour compenser les désavantages de la calorimétrie directe ?
calorimétrie indirecte
définir la calorimétrie indirecte
mesurer les autres éléments de la formule du taux métabolique (mesure la production de chaleur en mesurant la consommation ou production de l’animal)
donner la formule du taux métabolique
alimentation + O2–> chaleur + CO2 + H2O
quel élément de la formule du taux métabolique est le plus souvent utilisé ? pourquoi ?
O2
on connaît la quantité d’O2 nécessaire à consommer pour pouvoir consumer complètement les molécules de glucide, lipide et protide
donner l’appareil utilisé dans la calorimétrie indirecte avec l’O2
respiromètre
quel est l’avantage du respiromètre ?
plus abordable que le calorimètre
quels sont les 2 désavantages du respiromètre ?
- construit pour un système qui utilise uniquement de l’O2
- résultats changent selon l’intensité et la durée d’un exercice
pourquoi calculer le taux métabolique ? (3)
- déterminer la quantité de nourriture nécessaire
- donne une indication de l’activité totale de tout les mécanismes physiologiques
- en écologie : indique la quantité de ressources que l’individu va chercher dans l’écosystème
pourquoi comparer les taux métaboliques ? (2 ex)
Ex médecin : certaines maladies ont une signature métabolique, peut identifier si connaît celui de son patient
Ex écologiste : compare le taux métabolique de 2 espèces pour voir laquelle va avoir une plus grande demande sur l’écosystème
donner 10 facteurs de variation du taux métabolique
- activité physique
- température
- ingestion d’aliments
- taille
- âge
- genre
- niveau d’O2 dans l’environnement
- salinité de l’eau
- temps du jour
- hormones
le facteur de température affecte différemment 2 groupes d’animaux, les donner et les définir
- poïkilothermes : laissent leur température interne varier avec la température externe
- homéothermes : gardent leur température interne stable
avec quoi peut-on évaluer le taux métabolique ?
avec un étalon : calcul le taux métabolique basal pour ensuite comparer les taux métaboliques en période d’exercice
quelle est la différence en ce qui concerne le taux métabolique basal entre les poïkilothermes et les homéothermes ?
taux métabolique basal pour les homéothermes et taux métabolique standard pour les poïkilothermes
comment le TMB se calcule-t-il ?
à jeun, au repos et à l’intérieur de la zone de neutralité thermique
comment se calcule de TMS ?
à jeun, au repos et à la température ambiante préférée
que remarque-t-on lorsqu’on fait une courbe représentant le TMB par unité de poids de l’animal ?
courbe allométrique : plus un animal est petit plus son taux métabolique est élevé
donner la formule obtenue par la courbe allométrique des TMB en fonction d’un gramme de l’animal
M = aW^b (W poids, a et b des constantes)
si les petits animaux ont un taux métabolique plus élevé, on s’attendrait à voir leurs organes respiratoires et circulatoires plus gros en unité de poids par rapport aux gros animaux, que remarque-t-on et qu’est-ce que ça implique ?
les organes ne sont pas plus gros par unité de poids par rapport aux gros animaux
==> leurs organes sont plus performants et pas plus gros
qu’observe-t-on chez les petits animaux au niveau de leurs mitochondries ?
densité plus importante donc utilisation et livraison plus performante de l’O2
donner la théorie fractale de pourquoi les petits animaux ont un taux métabolique plus élevé. Pourquoi est-ce que la théorie n’est que fractale ?
taux de perte proportionnel à la surface (perte de chaleur par la surface corporelle) : petits mammifères ont une plus grande surface corporelle par unité de poids (doit être remplacée métaboliquement)
–> théorique fractale car ne marche pas avec les poïkilothermes
en termes d’apport d’ATP, donner les différences de besoin entre un exercice soudain et intense et un exercice soutenu
- soudain et intense : apport d’ATP aussi soudain et intense que l’exercice
- soutenu : apport régulier et soutenu pendant toute la durée de l’exercice
quelles sont les 2 voies principales du métabolisme ?
- catabolique aérobie
- catabolique anaérobie
survoler le catabolisme aérobie
nourriture vient en molécules (après la digestion) qui seront transformées pour produire des molécules qui iront dans la chaîne de transport d’électrons pour produire de l’ATP
donner les 4 grandes voies du catabolisme aérobie et où elles se produisent
- glycolyse : à l’extérieur de la mitochondrie
- cycle de Krebs : dans la matrice mitochondriale
- chaîne de transport d’électrons : membrane interne des mitochondries
- phosphorylation oxydative : membrane interne des mitochondries
avec quoi commence la glycolyse et que donne-t-elle ?
commence avec un glucose, finit avec 2 pyruvates et 2 ATP
que fait le pyruvate une fois produit par la glycolyse ?
pénètre dans les mitochondries par transport facilité et intègre le cycle de Krebs
quel genre de réaction se produisent dans le cycle de Krebs et que donne-t-il à la fin ?
réactions d’oxydoréduction qui donnent 8 NADH2 et 2 FADH
qui sont NAD et FAD ?
accepteurs d’électrons primaires : transportent les électrons du cycle de Krebs à la chaîne de transport d’électrons
à quoi sert le génome mitochondrial ?
à coder pour toutes les protéines dans la chaîne de transport d’électrons
que font NADH2 et FADH2 une fois au début de la chaîne d’électrons et que font les électrons ensuite ?
donnent leurs électrons qui vont circuler à travers les complexes de la chaîne puis sont transférés à O2
de quoi s’accompagne le passage des électrons le long de la chaîne ? qu’est-ce que ça permet ?
accompagné d’un transport de protons à travers certains des complexes
permet d’établir un gradient électrochimique
que crée le gradient électrochimique de proton ?
énergie potentielle
qui exploite le gradient de proton et pourquoi ?
ATPsynthase : dernier complexe de la chaîne d’électrons
transforme ADP en ATP
donner le nombre (généralement accepté) d’ATP produit après catabolisme aérobie
30-32
quand est utilisé le catabolisme anaérobie ?
milieu pauvre / absent en O2 (peut être pcq en apnée ou altitude ou pcq débute un exercice physique)
qu’implique l’absence d’O2 ?
chaîne de transport d’électrons n’est plus fonctionnelle (O2 est le dernier accepteur)
que se passe-t-il au NADH2 et FADH2 puisque l’accepteur final de la chaîne n’est plus ?
ils s’accumulent dans la chaîne d’électrons
qu’implique le blocage de NADH2 et FADH2 ?
plus de production d’ATP et plus de glycolyse car NAD et FAD sont coincés avec leurs électrons
vrai ou faux : tous les tissus des vertébrés ont évolué le catabolisme aérobie
FAUX - seulement certains tissus en sont capables et le cerveau n’en fait pas partie
que permet la glycolyse anaérobie ?
régénérer NAD à partir du NADH2 car le pyruvate devient l’accepteur primaire d’électron
dans quels tissus se manifeste surtout la glycolyse anaérobie ? combien d’ATP obtient-on ?
surtout dans les muscles
2 ATP
quel est le déchet de la glycolyse anaérobie ?
acide lactique
donner les problèmes liés à l’évacuation et l’accumulation de l’acide lactique
pas excrété car il n’est pas complètement utilisé pour faire de l’énergie
déchet dangereux : peut tomber en acidose, avoir une extrême fatigue ou causer des problèmes graves
le catabolisme anaérobie est réversible, une fois que l’O2 revient, quel est le processus ?
acide lactique retransformé en pyruvate qui sera dirigé vers le cycle de Krebs ou servira à faire du glucose par glycogénogénèse
donner 2 autres mécanismes de production d’ATP sans O2
- phosphagènes
- utilisation d’O2 endogène
définir les phosphagènes
molécules riches en énergie utilisable pour former de l’ATP (crée molécules hautement énergétiques avec la créatine kinase qui donne de l’ATP rapidement)
d’où vient l’O2 endogène ?
provient du stock d’O2 dans l’hémoglobine
quel métabolisme est utilisé au repos et quel est le rapport production et utilisation d’ATP-consommation d’O2 ?
métabolisme aérobie
équilibre entre production-utilisation d’ATP et consommation d’O2
quels métabolismes sont utilisés lors d’un exercice abruptement démarré ?
glycolyse anaérobie, mobilisation de phosphagènes et/ou utilisation des réserves d’O2 pour suppléer au déficit d’ATP et O2
pourquoi aucun mécanisme anaérobie a évolué chez les insectes volant ? qu’ont-ils évolué à la place (2)?
muscles de vol trop demandeurs en énergie
- trachées et trachéoles organisées pour que les muscles de vol baignent dans l’O2
- mitochondries organisées pour rendre l’utilisation d’O2 optimale
pourquoi y a-t-il des phases de transition au début et à la fin d’un exercice abrupte ?
le métabolisme aérobie n’est pas en mesure de s’ajuster assez rapidement pour atteindre les demandes : déficit en O2 au début puis excès d’O2 à l’arrêt de l’exercice
au début d’un exercice démarré abruptement, quels mécanismes entrent en jeu le temps que le métabolisme aérobie s’ajuste ?
mécanismes anérobies
quelles voies donnent de l’ATP pendant la phase de déficit ?
voies aérobies et anaérobies
qu’est-ce que la phase stationnaire et quel mécanisme s’en charge ?
après la phase de déficit
catabolisme aérobie : système cardio-respiratoire peut rencontrer la demande en ATP
que se passe-t-il à la phase en excès ?
arrêt de l’exercice donc surconsommation d’O2 par rapport aux besoins le temps que le système cardio-respiratoire s’ajuste
qui fait varier les phases de transition ?
l’intensité de l’exercice
comment est apporté l’O2 lors d’un effort supra-maximal ?
demande d’O2 tellement importante que l’ATP n’est donné que par le métabolisme anaérobie
quelles sont les 2 groupes possibles en termes de différence de métabolisme entre espèces ?
- prédateurs/proies : ont une capacité anaérobie importante mais ne sont pas endurants (métabolisme anaérobie ne donne pas assez d’ATP et l’accumulation d’acide lactique cause la fatigue)
- bonne capacité aérobique permet de faire un exercice sur le long terme
donner les 2 fibres qui permettent des différences de métabolisme entre individus d’une même espèce
- oxydatives : utilisent le catabolisme aérobie pour fournir l’ATP sur le long terme
- glycolytique : utilisent le catabolisme anaérobie pour fournir l’ATP rapidement
le nombre de fibres oxydatives ou glycolytiques est inné mais le nombre peut varier en fonction de l’entraînement, c’est un exemple de quoi ?
acclimatation
donner les 3 classes d’organismes en fonction de leur capacité d’utiliser un catabolisme et/ou l’autre
- anaérobies obligatoires (n’empêche pas que certains tissus peuvent utiliser le métabolisme anaérobie)
- anaérobies facultatifs
- anaérobies obligatoires
définir la dépression métabolique
adaptation qui permet d’ajuster le métabolisme aux faibles possibilités de synthèse d’ATP (diminue métabolisme = besoin de moins d’ATP)
==> état de presque dormance
quels sont les mécanismes derrière la dépression métabolique ? (6)
réduction d’activités et processus physiologiques :
- diminution de l’activité de certaines enzymes
- diminution du nombre de mitochondries
- vasoconstriction importante
- diminution de la fréquence cardiaque
- protection du cerveau
- réduction de synthèse protéique générale
pourquoi le cerveau ne peut-il pas utiliser des procédés anaérobies ?
très énergivore
comment est-ce que les animaux confrontés à des situations hypoxiques plus ou moins longues protègent-ils leur cerveau ? (4)
- quantité d’hémoglobine et myoglobine plus importante (réserve d’O2)
- vasoconstriction importante aux tissus qui peuvent utiliser le métabolisme anaérobie
- priorise l’irrigation du cerveau
- réduit le métabolisme le plus possible (réduire le besoin en O2 des autres organes)
que se passe-t-il au niveau du cerveau lorsqu’il n’y a plus d’ATP fournit ?
les pompes ne fonctionnent plus donc il n’y a plus le gradient électrochimique donc plus de transmission synaptique possible
comment est-ce que les tortues peuvent passer 150 jours en anoxie complète ? (2)
- réduisent leurs transmissions synaptiques (cerveau devient électriquement silencieux)
==> rentre dans un ‘coma’ : cerveau n’a plus besoin d’utiliser de l’ATP - leur carapace peut accumuler l’acide lactique
que remarque-t-on chez les espèces (bivalves, vers…) capables de vivre en anoxie complète ? (2)
processus anaérobies modifiés :
- meilleure production d’ATP
- déchet autre que l’acide lactique (plus faciles à excréter)
comment est-ce possible qu’une carpe puisse rester plusieurs mois dans une eau sans O2, tout en restant éveillée ? (4)
- tous ses tissus peuvent utiliser le catabolisme anaérobie (même le cerveau)
- réduction du métabolisme
- réduction de l’activité du cerveau le plus possible
- déchet est l’éthanol : plus facile à excréter
