Bioénergétique 1: notions de bioénergétique

Question 1

Qu’est ce q’un métabolisme ?

Answer 1

Le métabolisme est l’ensemble des transformations chimiques qui ont lieu dans un système biologique (une cellule ou un organisme) et qui assurent l’apport et l’utilisation de l’énergie libre pour assurer/garantir ses fonctions variées.

Question 2

En combien de phases principales le métabolisme est divisé et a quoi elle correspondent ?

Answer 2

Le métabolisme est divisé en deux phases principales :
- Le catabolisme
- L’anabolisme

Question 3

Qu’est ce q’un catabolisme ?

Answer 3

Le catabolisme est la dégradation enzymatique des nutriments riches en énergie.

(ex : hydrate de carbone (glucose), gras, protéines) en une série de molécules plus simples, pauvres en énergie comme l’eau (H20) et le dioxyde de carbone (CO2).

Question 4

Par quoi une libération d’énergie libre par catabolisme est -il conservée ?

Answer 4

• La réduction des transporteurs d’électrons (NADH, NADPH, FADH2)
• la production d’ATP

Question 5

Qu’est ce qu’un anabolisme ?

Answer 5

l’anabolisme ou biosynthèse, les précurseurs simples sont utilisés pour produire les macromolécules plus complexes notamment les protéines, les polysaccharides, les lipides et les acides nucléiques.

Question 6

Dans quel but les réactions anaboliques utilisent l’énergie chimique produite lors du catabolisme ?

Answer 6

Les réactions anaboliques utilisent l’énergie chimique produite par le catabolisme au travers de la dégradation de l’ATP et l’oxydation des transporteurs d’électrons.

Question 7

Qu’est ce que la bioénergétique ?

Answer 7

La bioénergétique étudie les transformations de l’énergie libre qui ont lieu dans un système biologique (une cellule ou un organisme).

Question 8

Qu’est que la variation d’énergie libre standard ∆𝐺°’ ?

Answer 8

La variation d’énergie libre standard ∆𝐺 peut être définie comme la fraction de la variation totale 0’ d’énergie qui est disponible pour fournir un travail, lorsque le système évolue vers l’équilibre dans des conditions standard de température et de pression, tous les réactifs et produits étant à concentration 1
M (molaire) et à pH = 7,0.

Question 9

Qu’est ce qui constitue l’ATP ?

Answer 9

L’ATP est un nucléotide formé :
- D’un nucléoside
- D’une unité triphosphate.

Question 10

Qu’est ce qui constitue le nucléoside de l’ATP ?

Answer 10

Le nucléoside est l’adénosine qui est formée d’un résidu de ribose (pentose) et d’un résidu d’adénine (base purique).

Question 11

A quoi correspond 2 groupement phosphate lié à l’adénosine ?

Answer 11

Ils forment l’ADP

Question 12

A quoi correspond 3 groupement phosphate lié à l’adénosine ?

Answer 12

Ils forment l’ATP

Question 13

Comment sont nommés les trois phosphates de l’ATP ?

Answer 13

Les 3 phosphates de l’ATP sont appelés :
- α
- β
- γ

Question 14

Quand l’ATP contient le phosphate α , il correspond a quelle liaison ?

Answer 14

une liaison phosphoester entre le phosphate α et le groupement ribose

Question 15

Quand l’ATP contient le phosphate β , il correspond a quelle liaison ?

Answer 15

Deux liaisons anhydride-acide phosphorique ou liaison anhydride phosphorique

Question 16

Quand l’ATP contient le phosphate γ , il correspond a quelle liaison ?

Answer 16

Deux liaisons anhydride-acide phosphorique ou liaison anhydride phosphorique

Question 17

Les liaisons anhydride-acide phosphorique ou liaison anhydride phosphorique, sont situées entre quelles phosphates ?

Answer 17

• Les phosphates γ et β
• Les phosphates β et α

Question 18

Quels sont les paramètres intervenant dans les variations d’énergie libre au sein de la cellule ?

Answer 18

• Le cation métallique magnésium (Mg
  2+) présent dans le cytosol se lie à l’ATP et à l’ADP. Il se complexe avec une forte affinité aux groupes chargés négativement au niveau des liaisons β-γ et α-β
• Le pH qui modifie les interactions phosphate-phosphate
• Et les concentrations relatives d’ATP, d’ADP et de Pi (phosphate inorganique), qui ne sont pas identiques et sont beaucoup plus faibles que les concentrations standard (1M)

Question 19

Dans quels processus l’énergie libre libérée par hydrolyse de l’ATP, elle est directement utilisable ?

Answer 19

• La contraction musculaire (travail mécanique)
• le transport actif des ions minéraux ou des nutriments cellulaires à travers la membrane contre un gradient osmotique (travail osmotique)
• Travail chimique (exemple : biosynthèse des macromolécules cellulaires)
• Production de chaleur

Question 20

Par quoi est accompagné l’hydrolyse d’une molécule d’ATP en ADP dans les cellules animales ?

Answer 20

2 K+ (potassium) Intérieure (entrée)
3 Na+ (Sodium) Extérieure (sortie)

Memo: KINE

Question 21

Qu’est ce que la respiration cellulaire ?

Answer 21

Ce processus cellulaire impliqué dans la consommation de dioxygène et la formation de dioxyde de carbone. Les cellules obtiennent leur énergie sous forme de molécules d’ATP en oxydant le glucose en CO2 et H2O dans des conditions aérobies c’est-à-dire en présence d’oxygène.

Question 22

Quelle est l’équation bilan de la respiration cellulaire ?

Answer 22

C6H12O6 + CO2 -> 6CO2 + 6H2O

Question 22

Qu’est ce que le potentiel redox standard ?

Answer 22

Le potentiel redox standard est défini par rapport à la demi-réaction de réduction de l’hydrogène dans les conditions standard :
le potentiel E0=0 Volt

Question 23

Dans quel condition peut - on définir le potentiel redox standard ?

Answer 23

Le potentiel d’oxydoréduction peut être défini dans des conditions standard plus proches des conditions biologiques, c’est-à-dire à pH=7 au lieu de pH=0.
Dans ce cas on définit E’0 au lieu de E0, les 2 échelles étant décalées suivant cette formule :
E’0=E0 - 0,42 Volt

Question 24

En combien d’étape la respiration cellulaire est-elle divisée ?

Answer 24

Elle est divisée en trois grande étapes

Question 25

Quel est la 1ère étape de la respiration cellulaire ?

Answer 25

le glucose mais aussi les acides gras et certains acides aminés sont oxydés pour former le groupement Acétyl de l’acétyl-CoA. Cette étape a lieu dans le cytosol.

→ Production d’acétyl-CoA

Question 26

Quelle est la 2ème étape de la respiration cellulaire ?

Answer 26

Ces résidus acétylés sont oxydés par voie enzymatique en dioxyde de carbone (CO2)
dans le cycle de l’acide citrique (ou cycle de krebs) .
L’énergie libérée par ces oxydations est conservée dans des transporteurs d’électrons sous leur forme réduite (NADH et FADH₂). Cette étape a lieu dans la matrice mitochondriale.

→ Oxydation d’acétyl-CoA

Question 27

Quelle est la 3ème étape de la respiration cellulaire ?

Answer 27

Ces transporteurs réduits (NADH , FADH2) sont eux-mêmes oxydés pour produire des protons et des électrons. Ces électrons sont transportés le long d’une chaîne de transporteurs d’électrons, appelée chaîne respiratoire, vers l’oxygène (accepteur final) qui est alors réduit en eau (H₂O).

L’énergie libérée au cours de ce transfert d’électrons est conservée sous forme d’ATP par un mécanisme appelé phosphorylation oxydative.

Cette étape a lieu sur la membrane interne des mitochondries.

Question 28

De quoi est constituer la matrice mitochondriale ?

Answer 28

La membrane externe contient de nombreuses porines, protéine de transport formant de grands canaux aqueux à travers la bicouche lipidique et laissent diffuser les petites molécules de moins de 5 kDa.

Question 29

Qu’est ce que la mitochondrie ?

Answer 29

La mitochondrie est un organite situé dans les cellules eucaryotes. C’est le point de convergence de tous les processus cataboliques, qu’ils mettent en jeu des lipides, des glucides ou des protéines.