6- Transport d'électrons et phosphorylations oxydatives Flashcards
Vrai ou Faux. Les 12 paires d’électrons issues de l’oxydation d’une molécule de glucose sont directement transférées à l’oxygène.
Faux. Elles sont transférées aux coenzymes NAD+ et FAD pour former 10 NADH et 2 FADH2.
Pourquoi est-ce que les électrons ne vont pas directement vers l’O2, mais passent plutôt par une série d’intermédiaires, les transporteur d’électrons?
Cela permet à certains complexes de pomper des protons, créer un gradient de proton de part et d’autre de la membrane mitochondriale.
Vrai ou faux. Une molécule de glucose est complètement oxydé en CO2 via les réactions de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique tout en libérant 12 paires d’électrons.
Vrai
Une molécule de glucose forme combien de NADH et FADH2?
10 NADH et 2 FADH2
Qu’est-ce que la phosphorylation oxydative?
C’est la formation d’un gradient de protons qui sera utilisé pour la synthèse d’ATP à partir d’ADP et de Pi.
Vrai ou Faux. Le transport des électrons fournit aux pompes à protons l’énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP.
Vrai
La réoxydation de chaque NADH permet la synthèse de combien d’ATP?
3 ATPs
La réoxydation de chaque FADH2 permet la synthèse de combien d’ATP?
2 ATPs
Quel est le grand total de production d’ATP pour une molécule de glucose complètement oxydée en CO2 et en H2O?
38 ATPs
Vrai ou Faux. La mitochondrie est le centre énergétique de la cellule.
Vrai
Vrai ou Faux. Les protéines qui assurent le transport d’électrons et les phosphorylations oxydatives sont liées à la membrane externe de la mitochondrie.
Faux. Elles sont liés à la membrane interne.
Quelle est la particularité de la membrane externe de la mitochondrie?
Elle est poreuse et perméable aux petits ions et petites molécules (ADP, ATP, pyruvate, H+).
Vrai ou Faux. Les molécules peuvent entrer par diffusion passive à l’intérieur de la mitochondrie.
Faux. La membrane interne n’est pas poreuse.
Le fait que la membrane mitochondriale interne est imperméable aux ions H+ permet quoi?
La formation d’un gradient de protons.
Vrai ou Faux. La matrice mitochondriale est plus acide que l’espace intermembranaire et chargé positivement.
Faux. C’est l’espace intermembranaire qui est plus acide et chargé positivement.
Qu’est-ce que la force promotrice?
C’est le gradient électrochimique de protons de la mitochondrie.
Vrai ou Faux. C’est le retour d’un proton par diffusion vers la matrice qui génère de l’énergie libre nécessaire à la synthèse d’ATP.
Vrai. Les protons reviennent par l’ATP synthase qui fournit l’énergie. C’est le seul endroit où les H+ diffusent en suivant leur gradient.
Vrai ou faux. La membrane interne est essentielle pour obtenir un gradient de protons.
Vrai
Qu’est-ce que la chimiosmose?
C’est le couplage de la phosphorylation de l’ADP en ATP par l’ATP synthase en utilisant l’énergie libérée par la dissipation d’un gradient de concentration de H+ à travers une membrane.
Pourquoi dit-on que la membrane interne est sélectivement perméable?
Parce qu’elle est perméable seulement lorsque les protons diffusent via l’ATP synthase.
Quels découverte a valu le Prix Nobel de Chimie à Peter D. Mitchell?
Le gradient de H+ et la chimiosmose.
De quoi est composé le gradient électrochimique ?
- D’un gradient chimique ou de pH (espage intermembranaire plus acide que la matrice). Ce pH plus acide est essentiel à l’activité de certaines enzymes
- D’un gradient électrique où le potentiel de membrane est positif
Comment peut être aussi appelé le gradient électrochimique et pourquoi ?
Aussi appelé force prémotricee (FPM), car la rentrée, ou le retour, d’un proton par diffusion vers la matrice génère de l’énergique libre nécessaire à la synthèse de l’ATP.
La membrane interne de la mitochondrie doit contenir des systèmes de transport permettant 3 processus, lesquels?
- NADH du cytoplasme doit accéder à la chaîne de transport d’électrons pour pouvoir y être oxydé par l’O2.
- Les métabolites (oxaloacétate et l’acétyl-CoA produits par la mitochondrie doivent quitter la matrice pour atteindre le cytosol.
- L’ATP doit revenir au cytoplasme où se déroule la plupart des réactions qui utilisent l’ATP, tandis que l’ADP et le Pi doivent entrer dans la mitochondrie.
Quelles molécules utilisent le système de transport symport?
Phosphate inorganique (Pi) + Protons (H+)
et
Pyruvate + H+
Quelles molécules utilisent le système de transport antiport?
L’ADP (entre) et l’ATP (sort)
Quel est le nom de la protéine antiport impliquée dans l’échange d’ATP pour l’ADP?
La translocase des nucléotides adénylique, c’est le dimère d’une même protéine.
Quelles conformations peuvent prendre la translocase des nucléotides adényliques?
2 conformations possibles
Quel est le système symport Pi-H+ sous dépendance du gradient de pH?
Transporteur de phosphate
Qu’entraîne le transport symport sur la synthèse d’ATP par l’ATP synthase?
Les H+ vont entrer par des transporteurs de Pi ou de Pyruvate sans passer par l’ATP synthase, alors cela mène à une perte d’énergie.
Vrai ou Faux. Le NADH cytoplasmique entre dans la mitochondrie par un récepteur spécifique pour s’y faire oxyder.
Faux. Ce n’est pas NADH qui entre dans la matrice. Elle s’oxyde en transférant ses électrons à l’intérieur de la mitochodrie. À l’intérieur de la mitochondrie, il y a une réserve de NAD+, donc un électron plus le NAD+ donne NADH à l’intérieur de la mitochondrie. C’est de cette façon que le NADH peut être utilisé à l’intérieur de la mitchondrie.
Décrivez la phase A (transport d’électrons dans la matrice) du transport du NADH. (3 étapes)
- NADH réduit l’oxaloacétate pour donner du NAD+ et du malate à l’aide de la malate déshydrogénase cytosolique.
- La transporteur malate alpha-cétoglutarate (antiport) transporte le malate du cytosol vers la matrice en échange d’alpha-cétoglurate provenant de la matrice.
- NAD+ réoxyde le malate pour donner NADH et l’oxaloacétate catalysé par la malate déshydrogénase mitochondriale.
Décrivez la phase B (régénération de l’oxaloacétate cytosolique) du transport du NADH. (3 étapes)
- Une transaminase ( aspartate amiotransférase) transforme l’oxaloacétate en aspartate en même temps de transformer le glutamate (perd son groupement aminé) en alpha-cétoglutarate
- L’aspartate est transporté vers l’extérieur de la cellule en échange de glutamate cytosolique par le transporteur glutamate-aspartate.
- Dans le cytoplasme, l’aspartate est transformé en oxaloacétate par une transaminase en même temps que l’alpha-cétglutarate est transformé en glutamate.
Quel type de navette existe dans le cerveau et dans le muscle squelettique?
La navette glycérophosphate
Quelles sont les différences entre la navette du glycérophosphate et la navette malate-aspartate?
La navette du glycérophosphate est plus simple (3 étapes), mais moins efficace sur le plan énergétique (1 potentiel de molécule d’ATP est perdu puisqu’on commence avec NADH cytoplasmique (potentiel de créer 3 ATP) et le NADH est transformé en FADH2 (potentiel de créer 2 ATP)).
Quels sont les 3 étapes de la navette du glycérophosphate?
- Oxydation du NADH avec DHAP pour donner NAD+ et G3P/GAP grâce à l’enzyme G3P déshydrogénase.
- Les électrons du GAP/G3P sont transférés à une déshydrogénase flavoprotéique pour donner du FADH2. Il y a régénération du DHAP pour les étapes suivantes.
- La déshydrogénase flavoprotéique fournit des électrons à la chaîne de transport.
Quelle est la réaction globale de la chaîne de transport d’électrons?
La chaîne de transport d’électrons est une succession de combien de complexes protéiques?
4 complexes protéiques.
Quelle navette existe dans le coeur, le foie et le rein?
La navette malate-aspartate
Quels sont les 2 choix de transport du NADH ?
- Navette malate-aspartate
- Navette glycérophosphate
Vrai ou Faux. Les électrons du NADH sont transférés au Complexe II tandis que ceux du FADH2 au Complexe I.
Faux. Les électrons du NADH sont transférés au Complexe I tandis que ceux du FADH2 au Complexe II. Ensuite, ces électrons seront transférés au Complexe III grâce au coenzyme Q, par la suite au Complexe IV grâce à la protéine membranaire cytochrome c.
Quelle protéine membranaire assure le passage des électrons, soit du Complexe I à III ou du II à III.
La coenzyme Q
Quelle protéine membranaire assure le transfert des électrons du Complexe III au IV?
Le cytochrome c
Qu’est-ce qui fait en sorte que les électrons vont dans une seule direction?
Le potentiel rédox. Les électrons se déplacent des molécules à faible potentiel rédox (NADH molécule ayant une faible affinité pour les électrons) vers les molécules possédant un potentiel fort (O2). Le NAD+ a une affinité modérée pour les électrons tandis que l’O2 a une très grande affinité pour les électrons (accepteur terminal d’électrons alors très bon agent oxydant)
Vrai ou Faux. Un Δε°’ positif dans une équation résulte en un ΔG°’positif, donc un Δε°’ positif est indicatif d’une réaction non spontanée.
Faux. Un Δε°’ positif dans une équation résulte en un ΔG°’négatif, donc spontané.
Vrai ou Faux. L’oxydation du NADH/FADH2 et la phosphorylation de l’ADP sont couplées grâce au gradient de protons.
Vrai
Quel complexe de la chaîne de transport d’électron n’est inhibé par aucune molécule?
Aucun
Quelles protéines peuvent inhiber le complexe I?
La roténone, le MPTP ou l’amytal
Quel est le mode d’action du Complexe I? (5 étapes)
- Le NADH donne ses 2 électrons au FMN qui est réduit en FMNH2.
- Les électrons du FMNH2 passent sur d’autres protéines dont les groupes prostétiques sont sous forme de centre Fe-S. Les atomes de fer peuvent alterner entre la forme oxydée Fe3+ et la forme réduite Fe2+.
- Les électrons sont transférés à la coenzyme Q dont la réduction conduit à la formation de CoQH2.
- Le coenzyme Q transfert les électrons au Complexe III.
- Parallèlement, 4 protons sont pompés hors de la matrice.
Quel est le mode d’action du Complexe II?
Lors de la réaction d’oxydoréduction du succinate en fumarate, le FAD est réduit en FADH2. Les électrons seront transférés aux centres Fe-S jusqu’à ce que les électrons soient transférés au CoQ (qui devient CoQH2). Le CoQH2 transfert les électrons au Complexe III.
Quel est le mode d’action du Complexe III?
2 électrons et 2 protons proviennent du CoQH2. Les protons sont directement pompés dans l’espace intermembranaire. Un électron à la fois est transféré au cytochrome c via le centre Fe-S. Le cytochrome c transfert un électron à la fois au Complexe IV. Ensuite, deux autres protons sont pompés vers l’espace intermembranaire. Au total, 4 protons sont pompés dans l’espace intermembranaire.
Quel est le mode d’action du Complexe IV?
Catalyse le transfert de 4 électrons du cytochrome c à l’O2, donc réduction de O2 en 2 H2O. Les 4 électrons passent par le centre cuivre et les cytochromes de type a pour finalement réduire l’O2 en H2O. L’énergie libérée lors de la réoxydation du cytochrome c sert à pomper 4 protons à l’extérieur de la matrice.
O2 + 4H+ + 4é donne 2 H2O
Expliquez la courbe ci-jointe.
Si on ajoute l’oligomycine qui inhibe l’ATP synthase, il n’y aura plus d’ATP synthétisée. Un peu d’O2 sera consommée jusqu’à saturation du gradient de protons. Si on ajoute DNP, le gradient sera discipé et l’O2 sera consommée au complexe IV
