ATP bioénergétique Flashcards by Jean-Pierre Mont-ant

Question : Quels types de liaisons possède l’ATP ?

La première liaison entre le sucre et le phosphate est une liaison ester.

Les deux autres sont des liaisons à haut potentiel d’hydrolyse (anhydride phosphorique).

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Question : Quelle est l’énergie libérée lors de l’hydrolyse d’une liaison anhydride d’acide ?

Réponse : Plus de 7 000 cal/mol. Une liaison est considérée à haut potentiel d’hydrolyse si ΔG < -7 000 cal/mol.

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Question : Quelles sont les trois grandes manières de synthétiser de l’ATP ?

Phosphorylation au niveau du substrat

Phosphorylation oxydative

Photophosphorylation (uniquement chez les organismes photosynthétiques)

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Question : Quel est l’exemple du 1,3-diphosphoglycérate ?

Réponse : L’hydrolyse du 1,3-diphosphoglycérate libère suffisamment d’énergie pour être couplée à la synthèse d’ATP.

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Question : Pourquoi l’Acétyl-CoA ne permet-il pas directement la synthèse d’ATP en conditions standard ?

Réponse : Les variations d’énergie libre standard ne sont pas suffisantes pour être associées à une synthèse d’ATP.

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Question : Qu’est-ce que la phosphorylation oxydative ?

Réponse : C’est l’énergie associée au transfert d’électrons jusqu’à l’oxygène qui permet la synthèse d’ATP.

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Question : Quel est le rôle des coenzymes dans la phosphorylation oxydative ?

Réponse : Les coenzymes sont des molécules qui acceptent les électrons et les protons pendant l’oxydation.

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Question : Pourquoi parle-t-on d’un double enjeu dans la phosphorylation oxydative ?

La réoxydation des coenzymes réduit permet de synthétiser de l’ATP.

Cette réoxydation est nécessaire pour que les coenzymes puissent être réutilisés dans les cycles métaboliques.

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Question : Quels sont les deux principaux coenzymes impliqués dans la chaîne respiratoire ?

NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide)

FAD (Flavine Adénine Dinucléotide)

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Question : Quelles sont les deux grandes familles de coenzymes ?

Dérivés de la nicotinamide (ex : NAD, NADP).

Coenzymes flaviniques (ex : FMN, FAD).

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Question : Quelle est la structure de la mitochondrie ?

Membrane externe : perméable aux ions et petites molécules.

Membrane interne : imperméable aux ions, contient la chaîne respiratoire et l’ATP synthase.

Espace intermembranaire : lieu d’accumulation des protons.

Matrice mitochondriale : lieu du cycle de Krebs et de la β-oxydation des acides gras

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Q : Quel est le rôle des translocases dans la membrane interne mitochondriale ?

A : Elles permettent à certaines molécules comme le pyruvate, le malate et l’ADP-ATP de traverser la membrane interne.

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Q : Comment fonctionne l’ADP-ATP translocase ?

A : C’est un antiport qui permet la sortie de l’ATP de la matrice mitochondriale et l’entrée de l’ADP pour assurer une nouvelle synthèse d’ATP.

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Q : Quelle proportion de protéines de la membrane interne représente l’ADP-ATP translocase ?

A : Elle représente 10% des protéines de la membrane interne et consomme énormément d’énergie.

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Q : Quels sont les 4 complexes transporteurs d’électrons de la chaîne respiratoire ?

Complexe I : NADH déshydrogénase

Complexe II : Succinate déshydrogénase

Complexe III : Ubiquinone-cytochrome C oxydoréductase

Complexe IV : Cytochrome C oxydase

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Q : Par quels complexes passent les électrons du NADH et du succinate ?

Le NADH passe par le complexe I.

Le succinate passe par le complexe II

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Q : Comment se fait le transport des électrons dans la chaîne respiratoire ?

A : Les électrons transitent spontanément du transporteur ayant le plus faible potentiel redox vers celui ayant le potentiel redox le plus élevé.

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Q : Quels sont les 4 grands types de transporteurs d’électrons ?

Flavoprotéines (FMN, FAD)
Coenzyme Q (ubiquinone)
Cytochromes (A, B, C)
Centres fer-soufre

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Q : Quel est le composant clé des cytochromes et son rôle ?

A : Ils contiennent un groupement hème avec un atome de fer central, permettant le transport des électrons en changeant d’état d’oxydation (Fe³⁺ ↔ Fe²⁺).

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Q : Quel est le rôle des centres fer-soufre dans la chaîne respiratoire ?

A : Ils permettent le transfert d’un seul électron à la fois grâce aux changements d’état d’oxydation du fer.

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Q : Quelles conditions assurent qu’une réaction d’oxydoréduction soit spontanée ?

A : Le potentiel du receveur d’électrons doit être plus élevé que celui du donneur, ce qui rend la réaction exergonique.

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Q : Quel est le bilan final de la chaîne respiratoire ?

1 NADH,H⁺ + ½ O₂ → 1 NAD⁺ + 1 H₂O

Q : Quelle est la composition du complexe I ?

A : Il est constitué d’environ 40 sous-unités, comprend une molécule de FMN et 7 centres fer-soufre.

Question : Quel est le bilan de la réaction catalysée par le complexe I ?

Réponse : NADH,H⁺ + CoQ → NAD⁺ + CoQH₂

Question : Quelle est la variation d’énergie libre standard (ΔG0’) de l’oxydation du NADH vers O₂ ?

Réponse : ΔG0’ = -52 kcal/mol de NADH,H⁺ réoxydé

Question : Combien de protons sont expulsés dans l’espace intermembranaire par les complexes I, III et IV ?

Complexe I : 4 protons Complexe III : 4 protons Complexe IV : 2 protons Total : 10 protons

Question : Quelle est la réaction catalysée par le complexe II ?

Réponse : Succinate + CoQ → Fumarate + CoQH₂

Question : Quelle est la structure du complexe II ?

Réponse : Il contient 3 centres fer/soufre.

Question : Quelle est la valeur de ΔG0’ pour la réaction du complexe II ?

Réponse : ΔG0’ = -4,2 kcal/mol

Question : Quelles enzymes FAD dépendantes permettent la réduction du CoQH₂ ?

Acyl-CoA déshydrogénase (dégradation des acides gras) Alpha-glycérophosphate déshydrogénase

Question : Quelle est la conséquence de l’expulsion de protons dans l’espace intermembranaire ?

Un gradient électrochimique se forme avec : - Une concentration en H⁺ plus élevée dans l’espace intermembranaire que dans la matrice - Une charge positive à l’extérieur par rapport à l’intérieur

Q : Quelle est la formule de ∆G’ pour l’expulsion d’un proton de la matrice vers l’espace intermembranaire ?

A : ∆G’ = 2,3 RT (pHint - pHext) + F(ɸext - ɸint)

Q : Quels sont les deux processus qui composent la respiration ?

Transfert d’électrons des coenzymes réduits vers l’oxygène (exergonique) Expulsion des protons dans l’espace intermembranaire (endergonique)

Q : Quelle est l’équation énergétique de la respiration pour 1/2 O2 consommé ?

A : La respiration ne se produit que si G’respiration < 0.

Q : Quelle est la fonction du complexe FO dans l’ATP synthase ?

Associé à la membrane interne mitochondriale Contient un canal à protons Permet le reflux des protons de l’EIM vers la matrice Rotation de l’anneau de sous-unités C

Q : Quelle est la fonction du complexe F1 dans l’ATP synthase ?

Fait saillie dans la matrice mitochondriale Contient 5 protomères (α, β, γ, δ, ε) Catalyse la réaction ADP + Pi → ATP

Q : Quels sont les deux points de la théorie chimio-osmotique de Mitchell ?

Le transfert d’électrons à l’oxygène est exergonique et permet d’expulser des protons. Le reflux des protons via l’ATP synthase fournit l’énergie nécessaire pour synthétiser de l’ATP.

Q : Qu’est-ce que le rapport P/O ?

A : C’est le rapport entre le nombre de phosphates consommés (P) et le nombre d’atomes d’oxygène réduits (O) lors de la phosphorylation oxydative.

Q : Quelle est la valeur normale du rapport P/O pour NADH et FADH2 ?

NADH → 3 ATP FADH2 → 2 ATP

Q : Quel inhibiteur bloque l’ATP synthase ?

A : Oligomycine (agit sur FO)

Q : Que se passe-t-il si l’ATP synthase est inhibée ?

A : Pas de synthèse d’ATP, accumulation de protons dans l’EIM, inhibition de la chaîne respiratoire.

Q : Quel inhibiteur bloque la translocase ADP/ATP ?

Atractyloside

Q : Que se passe-t-il si la translocase ADP/ATP est inhibée ?

A : L’ADP ne rentre plus, l’ATP ne sort plus → diminution de la respiration et arrêt de la synthèse d’ATP.

Q : Cite un inhibiteur pour chaque complexe de la chaîne respiratoire.

Complexe I → Roténone Complexe III → Antimycine Complexe IV → Cyanure (CN-) ou CO

Q : Qu’est-ce qu’un agent découplant chimique ?

A : Acide faible lipophile qui vont se protoner dans l’espace intermembranaire, transporter les protons à travers la membrane mitochondriale interne, court-circuitant l’ATP synthase.

Q : Quel est un exemple de découplant chimique ?

A : DNP (2,4-dinitrophénol)

Q : Que provoque le DNP ?

Forte consommation d’oxygène sans synthèse d’ATP Dissipation de l’énergie sous forme de chaleur Respiration accélérée

Q : Quel est un découplant physiologique ?

Thermogénine

Q : Quel est l’effet de la thermogénine ?

A : Augmentation de la respiration et production de chaleur, utile pour les nouveaux-nés et animaux hibernants.

Q : Quel est l’accepteur final des électrons dans la respiration anaérobie ?

A : Nitrates, sulfates ou carbonates selon les espèces bactériennes.

Q : Comment certaines bactéries produisent-elles de l’ATP sans chaîne respiratoire ?

A : Par fermentation, via la phosphorylation au niveau du substrat.

Question : Qu’est-ce que la force protomotrice ?

Réponse : C’est l’énergie stockée sous forme de gradient électrochimique de protons à travers la membrane mitochondriale, générée par la chaîne respiratoire et utilisée par l’ATP synthase pour produire de l’ATP.

Question : Quelle est la formule de la variation d’énergie libre associée au reflux des protons ?

ΔG′(H+ext->int) = 2,3RT(pHext −pHint)+F(Ψint - Ψext)