BIO 2 - Glucides 1 - Formation d'ATP

Question 1

BIO-07.01

Que désigne l’abréviation ATP?

Answer 1

Adénosine triphosphate

Question 2

BIO-07.01

Quelle est la principale fonction de l’ATP dans la contraction du muscle cardiaque?

Answer 2

Fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire.

ATP = Forme d’énergie la plus fréquente utilisée par les cellules.

Question 3

BIO-07.02

Qu’advient-il de l’ATP lors de son utilisant dans le muscle?

Answer 3

Une de ses deux liaisons riches (AMP~P~P) en énergie est hydrolysée, ce qui libère de l’énergie.

ATP + H2O → ADP + Pi

Question 4

BIO-07.03

D’où provient l’ATP utilisée dans les contractions musculaires?

Answer 4

• Carburants sont emmagasinés dans des cellules spécialisées et sont exportés dans le sang pour être converti en ATP par les cellules n’ayant pas ces réserves de carburant
• Alimentation : Très peu d’ATP
• Pas de réserve provenant d’un autre tissu
• Réserves d’ATP intracellulaires ne durent que 1 à 3 secondes

ATP ne peut franchir les membranes cellulaires

Question 5

BIO-07.04

Nommez les mécanismes de régénération de l’ATP dans les cellules musculaires.

Answer 5

• Régénération de l’ADP en ATP par phosphorylation (ADP + créatine-phosphate)
• Régénération de l’ADP en ATP par phosphorylation (ADP + ADP → ATP + AMP)
• Phosphorylation de l’ADP en ATP a/n du substrat (métabolites)
• Régnération de l’ADP en ATP par phosphorylation oxydative (électrons des métabolites + O2)

Question 6

BIO-07.05

Quelles sont les fonctions de la créatine kinase dans la cellule musculaire?

Schéma 2-6

Answer 6

• Production d’ATP (créatine-P + ADP → créatine + ATP)
• Mise en réserve de groupements phosphate (crée de la créatine-P)

Même réaction, mais qui peut être réalisée dans un sens ou dans l’autre.

Question 7

BIO-08.01

Nommer, par ordre d’importance, les principaux carburants sanguins du muscle cardiaque.

Answer 7

• Acides gras (70-80%)
• Glucose (10-15%)
• Lactate (10-15%)
• Acides aminés

Oxydation du lactate : Coeur et foie principalement.

Question 8

BIO-08.02

Comment sont obtenus les carburants sanguins du muscle cardiaque à partir des aliments.

Exemple de M Bouchard : Lait, café sucré, pain beurré

Answer 8

• Lait : Tryglycérols (acides gras) et lactose (glucose + galactose), quelques acides aminés
• Café sucré : Saccharase (glucose + fructose)
• Pain beurré : Amidon (glucose), acides gras
• Lactate : Obtenu via les globules rouges ou les muscles (effort intense)

Question 9

BIO-08.03

Quelles sont les distinctions entre un carburant et l’ATP?

Answer 9

• Carburant : Substance relativement complexe qui est dégradée/oxydée
• Carburant est dégradé et libère de l’énergie pouvant être utilisée pour régénérer de l’ATP
• Carburant fournit des électrons qui seront combinés à O2 et H+ pour fournir énergie à la phosphorylation oxydative (création d’ATP)
• Carburants peuvent être exportés d’un tissu à un autre via le sang (pas l’ATP)

Question 10

BIO-09.01

Nommer les principales étapes d’oxydation du glucose en CO2

Quelles sont les voies métaboliques empruntées par le glucose?

Answer 10

1. Glycolyse
2. Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA
3. Cycle de Krebs

La #2 n’est pas, à proprement parler, une voie métabolique.

Question 11

BIO-09.02

Pour chaque voie métabolique, nommer les principaux substrats et produits.

1. Glycose, 2. Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA, 3. Cycle de Krebs

Answer 11

1. Glycose : Glucose → Pyruvate + ATP + Perte d’électrons → Formation d’ATP
2. Oxydation du pyruvate en acétyl-CoA : Pyruvate → Acétyl-CoA + CO2 + Perte d’électrons
3. Cycle de Krebs : Acétyl-CoA → CO2 + Perte d’électrons + GTP

GTP = Équivalent de l’ATP

Question 12

BIO-10.01

Où se produit la glycolyse dans la cellule?

Answer 12

Cytosol

Même si la majorité des voies cataboliques sont dans les mitochondries!

Question 13

BIO-10.02

Nommer 2 réactions de la glycolyse qui consomment de l’ATP.

Important de nommer les enzymes!

Answer 13

• Hexokinase : Glucose + ATP → Glucose-6-P + ADP
• Phosphofructokinase (PFK) : Fructose-6-P + ATP → Fructose 1,6-biphosphate + ADP

Ces 2 réactions sont irréversibles.

Question 14

BIO-10.02

Nommer 1 réaction de la glycolyse qui produit de l’ATP.

Answer 14

Pyruvate kinase : Phosphonolpyruvate (PEP) + ADP → Pyruvate + ATP

Phosphorylation a/n du substrat. Réaction irréversible.

Question 15

BIO-10.03

Pourquoi la glycolyse produit 2 molécules de pyruvate à partir d’1 molécule de glucose?

Schéma 2-3S

Answer 15

• Fruction-1,6-biphosphate → Formation de 2x triose

1 molécule de 6C → 2 molécules de 3C

Question 16

BIO-10.04

La glycolyse génère ou utilise de l’ATP?

Answer 16

Génère
+4 ATP formés par phosphorylation a/n du substrat, -2 ATP utilisés

On fait ici abstraction des 6 ATP provenant de la chapine respiratoire

Question 17

BIO-10.05

La glycose est-elle une voie anabolique ou catabolique?

Expliquez.

Answer 17

Catabolique
* Génère des composés simples (2 pyruvates) à partir d’un composé complexe (glucose)
* Produit de l’énergie (+2 ATP net et 2 électrons énergétique équivalent à 6 ATP (NADPH))

Une voie anabolique fait l’inverse.

Le nom des voies cataboliques se termine habituellement par ‘‘-lyse’’.
Le nom des voies anaboliques se termine habituellement par ‘‘-genèse’’.

Question 18

BIO-10.06

Quelle est la coenzyme participant à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse?

Answer 18

Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+/NADH)

Question 19

BIO-10.06

Quelle est la fonction de la nicotinamide adénine dinucléotide?

Schéma 2-2 ou 2-3

Elle participe à la réaction d’oxydoréduction dans la glycolyse.

Answer 19

Transporte les électrons (vers la chaîne respiratoire de la mitochondrie)

La NAD+ accepte donc 1 électron et devient du NADH.

Question 20

BIO-10.08

Quelle vitamine génère la NAD?

NAD = Nicotinamide adénine dinucléotide

Answer 20

Niacine

Vitamine B3

Question 21

BIO-11.01

Où se situe la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire?

Schéma 2-4

Answer 21

Dans la mitochondrie

Question 22

BIO-11.01

Comment s’effectue la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire?

Schéma 2-4

Answer 22

• Oxydoréduction + Décarboxylation + Formation d’une liaison riche en énergie
• Enzyme : Pyruvate déshydrogénase (PDH)

Pyruvate + NAD+ + CoA-SH → Acétyl-CoA + NADH + H+ + CO2

Question 23

BIO-11.01

Quelles sont les coenzymes nécessaires à la transformation du pyruvate en acétyl-CoA dans la cellule musculaire?

Answer 23

• NAD+/NADH (Niacine)
• CoA-SH (Acide pantothénique)
• FAD (Riboflavine)
• TPP (Thiamine)
• Acide lipoïque

Toutes des vitamines B! (sauf l’acide lipoïque). Idem que Krebs.

Question 24

BIO-12-01

Dans quelle partie de la cellule s’effectue l’oxydation de l’acétyl-CoA?

Cycle de Krebs

Answer 24

• Principalement dans la matrice de la mitochondrie
• Aussi sur la face interne de la membrane interne

Question 25

# BIO-12.02 Quelle voie métabolique est responsable de l'oxydation complète de l'acétyl-CoA? | Schéma 2-4

Answer 25

Cycle de Krebs | Synonymes : Cycle de l'acide citrique/Cycle des acides tricarboxyliques

Question 26

# BIO-12.02 Quels sont les principaux métabolites du cycle de Krebs? | Schéma 2-4

Answer 26

* Acétyl-CoA * Citrate * Alpha-cétoglutarate * Succinyl-CoA * Fumarate * Malate * Oxaloacétate | En gras dans le schéma 2-4

Question 27

# BIO-12.03 Quelles sont les 2 fonctions principales du cycle de Krebs?

Answer 27

* Carrefour métabolique des métabolismes des glucides, lipides et acides aminés * Voie catabolique avec génération de CO2 et d'intermédiaires énergétiques (NADH, FADH2, GTP)

Question 28

# BIO-12.04 Quelles est la réaction de la synthèse du citrate? | Cycle de Krebs. Nommer l'enzyme!

Answer 28

* acétyl~CoA + oxaloacétate + H2O → citrate + CoA-SH * Enzyme : Citrate synthase * Irréversible | La perte de liaison de l'acétyl-CoA favorise la synthèse du citrate.

Question 29

# BIO-12.04 Quelles est la réaction de la synthèse du succinyl-CoA? | Cycle de Krebs. Nommer l'enzyme!

Answer 29

* Alpha-cétoglutarate + CoA-SH + NAD+ → CO2 + NADH + Succinyl-CoA * Enzyme : Alpha-cétoglutarate déshydrogénase | Mêmes coenzymes que la pyruvate déshydrogénase.

Question 30

# BIO-12.04 Quelles est la réaction de la synthèse de l'oxaloacétate? | Cycle de Krebs. Nommer l'enzyme!

Answer 30

* Malate + NAD+ → NADH + Oxaloacétate * Enzyme : Malate déshydrogénase

Question 31

# BIO-12.05 Combien de molécules de CO2 sont formées dans la mitochondrie à partir d'1 molécule de glucose dans un myocyte bien oxygéné? | Cycle de Krebs. Schéma 2-4

Answer 31

6 CO2/glucose | 1 Glucose = 2 Pyruvates = 3 décarboxylations oxydatives/pyruvate. ## Footnote Enzymes impliquées dans la décarboxylation oxydatives : * Pyruvate déshydrogénase * Alpha-cétoglutarate déshydrogénase

Question 32

# BIO-13 Décrire le fonctionnement de la chaîne respiratoire.

Answer 32

* Les coenzymes de l'oxydoréduction du glucose en CO2 deviennent oxydées. * Les coenzymes oxydées doivent être réoxydées (recyclées) afin de retourner dans le cycle de Krebs. | Schéma 2-5

Question 33

# BIO-13.01 Où s'effectue la réoxydation (recyclage) des coenzymes dans la cellule?

Answer 33

Face interne de la membrane interne de la mitochondrie | La membrane externe est très perméable aux petites molécules

Question 34

# BIO-13.02 Qui suis-je? Ensemble des structures et des processus biochimiques chargés de la réoxydation des coenzymes du cycle de Krebs?

Answer 34

Chaîne respiratoire

Question 35

# BIO-13.03 Comment se nomment les complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire?

Answer 35

Complexe I, II, III et IV ## Footnote Chaque complexe est un ensemble de protéines(structurales et catalytiques) ayant pour but d'accomplir des réactions d'oxydoréductions et de transporter des électrons.

Question 36

# BIO-13.03 Quels sont les sites d'entrée des électrons provenant du NADH et du FADH2 dans la chaîne respiratoire? | Quel complexe est l'agent oxydant de chaque molécule ci-haut?

Answer 36

* NADH : Complexe I * FADH2 : Complexe II

Question 37

# BIO-13.03 Quel est le cheminement des électrons (jusqu'à l'O2) dans la chaîne respiratoire? * Via le NADH * Via le FADH2

Answer 37

* Entrée par le **NADH** → Complexe I → Réduction de la coenzyme Q * Entrée par le **FADH2** → Complexe II → Réduction de la coenzyme Q Commun aux 2 voies : * Coenzyme Q réduite → Complexe III → Oxydation de la coenzyme Q (réduction du cytochrome c) * Transport des électrons au complexe IV par le cytochrome c → Réduction de l'O2 dans le complexe IV → Formation d'H2O

Question 38

# BIO-13.04 Comment est convertie l'énergie provenant de la réoxydation du NADH et du FADH2 dans la chaîne respiratoire?

Answer 38

* Transport des électrons dans la chaîne respiratoire transfert des H+ de la matrice vers l'extérieur de la mitochondrie * Transfert des H+ engendre un **gradient électrochimique** (variation du pH) | Les complexes I, III et IV peuvent ''pomper'' les protons.

Question 39

# BIO-14.01 Par quel complexe (membrane mitochondriale interne) est formé l'ATP lors de la phosphorylation oxydative? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 39

Complexe de l'ATP synthase. | Substrats : ADP + Pi

Question 40

# BIO-14.01 Quels sont les substrats lors de la phosphorylation oxydative? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 40

ADP + Pi

Question 41

# BIO-14.02 D'où provient l'énergie requise pour former l'ATP lors de la phosphorylation oxydative? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 41

Des réactions d'oxydoréduction de la chaîne respiratoire | Le ''pompage'' des protons forment 3 ATP (NADH) + 2 ATP (FADH2) = 5 ATP

Question 42

# BIO-14.02 Quels complexes sont utilisés par les protons dans la voie du NADH?

Answer 42

Complexes **I**, III et IV

Question 43

# BIO-14.02 Quels complexes sont utilisés par les protons dans la voie du FADH2?

Answer 43

Complexes **II**, III et IV

Question 44

# BIO-14.02 Sous quelle forme existe l'énergie requise pour former l'ATP? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 44

**Gradient électrochimique** (gradient de protons/H+) entre les 2 faces de la **membrane interne de la mitochondrie** | Le H+ fournit l'énergie à l'ATP synthase en retournant dans la mitochond

Question 45

# BIO-14.03 Combien d'ATP sont générés lors de la réoxydation d'une molécule de NADH? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 45

3 ATP

Question 46

# BIO-14.03 Combien d'ATP sont générés lors de la réoxydation d'une molécule de FADH2? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 46

2 ATP

Question 47

# BIO-14.04 Comment la cellule achemine l'ATP là où il est principalement utilisé? | Phosphorylation oxydative (régénération de l'ATP)

Answer 47

* ATP produite dans la mitochondrie * ATP ne peut transverse la membrane mitochondriale interne * **Translocase de l'ATP et de L'ADP** * Sort l'ATP et entre l'ADP | L'ATP est principalment utilisée dans le cytosol.

Question 48

# BIO-15 Quels sont les principaux facteurs qui contrôlent l'activité métabolique de l'oxydation du glucose en CO2 dans la cellule?

Answer 48

Varie en fonction de la variation des rapports ATP/ADP et NADH/NAD+

Question 49

# BIO-15.01 Quel est l'effet d'une variation du rapport ATP/ADP sur la glycolyse? | Sous-question : Quelle enzyme est affectée par cette variation?

Answer 49

* L'activité de la glycolyse varie en fonction inverse de la variation du rapport ATP/ADP. * Plus il y a d'**ATP** (augmentation ATP/ADP), moins la glycolyse est active. * Plus il y a d'**ADP** (diminution ATP/ADP), plus la glycolyse est active. * Enzyme affectée : PFK | Plus le rapport ATP/ADP est élevé, moins il y a d'activité cellulaire.

Question 50

# BIO-15.01 Quel enzyme est affectée par une variation du rapport ATP/ADP sur la glycolyse?

Answer 50

Enzyme affectée : PFK ## Footnote L'activité de la glycolyse varie en fonction inverse de la variation du rapport ATP/ADP.

Question 51

# BIO-15.02 Quelles substances (métabolites) sont directement responsables du contrôle de l'activité de l'enzyme PFK?

Answer 51

**ATP** et **AMP**

Question 52

# BIO-15.03 Comment nomme-t-on l'effet de l'ATP et de l'AMP sur l'enzyme de contrôle de la glycolyse (PFK)? | Quel type de contrôle enzymatique?

Answer 52

**Contrôle allostérique** ATP = Modulateur négatif (rétroinhibition) AMP = Modulateur positif (rétroactivation)

Question 53

# BIO-15.04 Décrire la formation de l'AMP. | Encadré du schéma 2-6

Answer 53

* Utilisation d'ATP = Augmentation concentration d'ADP = Favorise génération ATP et AMP | ADP + ADP → ATP + AMP

Question 54

# BIO-15.04 Dans quelle situation métabolique la concentration d'AMP augmente?

Answer 54

Concentration en AMP augmente lorsque les besoins en ATP augmentent | Donc lorsque la concentration en ATP diminue

Question 55

# BIO-15.05, BIO-24, BIO-25 Pourquoi l'inhibition de la glycolyse par un excès d'ATP ne se fait pas au niveau de l'hexokinase (1ère enzyme de la voie métabolique)? | La rétro-inhibition agit habituellement sur la 1ère enzyme de la voie.

Answer 55

Pour permettre au foie et au muscle de faire leur réserve de glycogène | Glucose-6-P est nécessaire à la synthèse de glycogène.

Question 56

# BIO-15.06 Quel est l'effet d'une augmentation du rapport NADH/NAD+ et ATP/ADP sur l'oxydation du pyruvate en acétyl-Coa et sur le cycle de Krebs?

Answer 56

* Augmentation du rapport de concentration = Signal négatif sur l'activité de ces processus métaboliques * Augmentation NADH (et diminution NAD+) affecte réactions d'oxydoréduction *(disponibilité du substrat)* * Réactions dépendantes du NAD+ sont affectées (les 2 réactions en question en font partie!) ## Footnote Le rapport NADH/NAD+ est le facteur **le plus important** du contrôle de l'activité du cycle de Krebs

Question 57

# BIO-15.07 Quel est l'avantage pour la cellule et l'organisme que les rapports NADH/NAD+ et ATP/ADP influencent l'activité de la glycolyse et du cycle du Krebs?

Answer 57

* **ATP/ADP** : L'ATP étant source d'énergie, la formation d'ATP doit diminuer lorsque le niveau d'énergie cellulaire est adéquat. Peut alors utiliser le glucose à d'autres fins (synthèse glycogène & acides gras) * **NADH/NAD+** : Génération ATP et oxydation NADH/FADH2 sont couplées. Augmentation d'ATP = Augmentation NADH. Mécanisme *idem* que ATP/ADP.

Question 58

# BIO-15.08 Lorsque la glycémie est élevée et que les rapports ATP/ADP et NADH/NAD+ sont élevés, que se passe-t-il avec le glucose dans le **muscle squelettique**?

Answer 58

Le glucose est dirigé vers le glycogène.

Question 59

# BIO-15.09 Quel est l'effet d'une **augmentation** du rapport ATP/ADP sur l'activité de l'**ATP synthase**?

Answer 59

Diminution de l'activité de l'ATP synthase | Car ADP intra-mitochondrial devient limitant.

Question 60

# BIO-15.09 Quel est l'effet d'une **augmentation** du rapport ATP/ADP sur la **respiration mitochondriale**?

Answer 60

Diminution de la chaîne respiratoire = Ralentissement du transport des protons par les complexes II, III et IV | Car gradient de protons augmente (car l'ATP synthase est moins active)

Question 61

# BIO-15.10 Quel est le facteur intracellulaire principalement responsable de la diminution de l'activité de l'ATP synthase?

Answer 61

ADP (ADP est le substrat pour l'ATP synthase) | Pas d'ADP = **Pas d'ATP synthase** = Pas de respiration cellulaire

Question 62

# BIO-15.10 Quel est le facteur intracellulaire principalement responsable de la diminution de la respiration mitochondriale?

Answer 62

ADP (ADP est le substrat pour l'ATP synthase) | Pas d'ADP = Pas d'ATP synthase = **Pas de respiration cellulaire**