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BIOCHIMIE > BIOÉNERGÉTIQUE > Flashcards

BIOÉNERGÉTIQUE Flashcards

1
Q

Définition énergie

A

tout ce qui permet de travailler, de faire de la chaleur, du travail, du mouvement ou de la lumière

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Q

Définitions 2 énergie

A
  • grandeur caractérisant un système et exprimant sa capacité à modifier l’état d’un autre système
  • capacité d’un système à produire du travail mécanique, électromécanique, thermique, chimique, etc.
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3
Q

Définition thermodynamique

A

science qui étudie les phénomènes thermiques liés à des transformations d’énergie

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4
Q

A quelle(s) condition(s) les transformations d’énergie des machines thermiques sont-elles possibles ?

A

s’il existe une variation de température entre une source chaude et une source froide

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5
Q

A quelle(s) condition(s) un travail est obtenu ?

A

s’il existe une variation de température entre une source chaude et une source froide

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6
Q

Définition bioénergétique

A

a pour objet l’étude des échanges globaux d’énergie des organismes vivants (=température et pH constants)

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7
Q

Définition système

A

ensemble d’éléments matériels ayant des interactions entre eux

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8
Q

Définition écosystème

A

tout ce qui est extérieur au biosystème

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9
Q

Quel(s) paramètre(s) détermine un évènement ?

A
  • le contenu énergétique du système
  • l’échange d’énergie entre le système et le milieu extérieur
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10
Q

Citez les différents types de système

A
  • isolé/adiabatique
  • clos/fermé
  • ouvert
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11
Q

Système isolé/adiabatique

A

aucun échange avec l’écosystème

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12
Q

Système clos/fermé

A

échange d’énergie

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13
Q

Système ouvert

A

échange d’énergie et de matière

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14
Q

Définition biosystème

A

système ouvert qui tire son énergie de la transformation de la matière empruntée à l’écosystème

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15
Q

Tout bilan bioénergétique inclut forcément…

A

un bilan de matière

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16
Q

Quelle est la seule source d’énergie de l’Univers ?

A

la fusion nucléaire

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17
Q

Décrivez le processus de photosynthèse

A

l’énergie solaire radiante coupe, par des processus oxydatifs, les nutriments ou substrats énergétiques. On obtient de l’énergie chimique qui peut être consommée ou stockée

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18
Q

De qui la photosynthèse est-elle la propriété exclusive ?

A

du monde végétal = autotrophe

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19
Q

De qui la photosynthèse est-elle la source d’énergie ?

A

êtres hétérotrophes
=> symbiose entre autotrophes et hétérotrophes

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20
Q

Comment la production d’énergie est-elle représentée en biologie ?

A

par l’oxydation, ou catabolisme

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21
Q

Comment est l’énergie provenant de l’oxydation de combustibles métaboliques ?

A
  • conservée (sous forme d’ATP)
  • transférée (sur des coenzymes par des électrons à haut potentiel énergétique)
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22
Q

Qu’entraîne la rupture d’une laissions d’ATP ?

A

une libération d’énergie interne (>31kJ/mole)

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23
Q

Réaction d’hydrolyse de l’ATP

A

ATP + H2O => Pi + ADP

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24
Q

Besoins journaliers en ATP

A

7 700kJ/jour
> 248moles d’ATP/j
> 125kg d’ATP/j

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25
Q

Définition anabolisme

A

consommation d’énergie

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26
Q

Quelle énergie utilise l’anabolisme

A

l’énergie libérée par le catabolisme

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27
Q

Que permet l’anabolisme

A
  • le travail mécanique (interne ou externe au biosystème)
  • le travail de synthèse chimique (interne)
  • travail osmotique rénal (actif)
  • la régulation des la température
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28
Q

Exemple travail mécanique interne au biosystème

A

contraction musculaire du myocarde

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29
Q

Exemple travail mécanique externe

A

muscle squelettique

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30
Q

Exemple synthèse chimique

A

biosynthèse des protéines

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31
Q

Citez les deux principes de la thermodynamique (général)

A

1- l’énergie se conserve quand elle se transforme
2- l’énergie se dégrade quand elle se transforme

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32
Q

1er principe de la thermodynamique

A

l’energie de l’univers est constante, elle ne peut être créée ni détruite, d’où l’équivalence entre différentes formes d’énergie

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33
Q

Définition variable d’état

A

variable qui définit l’état d’un système

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34
Q

Type(s) de variable d’état

A
  • intensive
  • extensive
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35
Q

Variable d’état intensive

A
  • non additive
  • ne dépend pas de la quantité de matière
  • ex. T, pH, C, chaleur
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36
Q

Variable d’état expensive

A
  • additive
  • proportionnelle à la taille du système
    ex. V, masse, énergie
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37
Q

De quoi dépend une fonction d’état ?

A

des valeurs des variables d’état
=> indépendamment du chemin thermodynamique suivie pour passer de l’état initial à l’état final

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38
Q

Caractéristiques énergie interne U

A

fonction d’état extensive et conservative

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39
Q

Formule variation d’énergie interne

A

ΔU = U2-U1

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40
Q

Définition enthalpie H

A

énergie maximum libérable au cours d’une oxydation

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41
Q

Comment peut être calculer ΔH ?

A
  • par réaction explosive dans un calorimètre
  • sous forme de libération de chaleur
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42
Q

Quand ΔH est-elle égale à la chaleur Q ?

A

quand la pression P et le volume V sont constants

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43
Q

Qu’est-ce que l’enthalpie en physiologie

A

l’énergie produite par l’organisme à partir d’un substrat énergétique
- à condition que les produits terminaux soit les mêmes
- indépendamment de la voie métabolique choisie

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44
Q

À quoi la variation d’enthalpie est-elle égale ?

A

à la valeur énergétique d’un nutriment
> exprimée par mole de substrat oxydé ; par gramme ou par litre d’oxygène

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45
Q

Quelle est la valeur de l’enthalpie pour un substrat que l’organisme ne peut pas totalement dégagé ?

A

la chaleur dégagée pour arriver au stade de dégradation maximum possible

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46
Q

À quoi correspond ΔH ?

A

à la mesure du flux thermique d’une réaction évoluant vers l’état d’équilibre à pression constante

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47
Q

Formule ΔH

A

ΔH = Hf - Hi

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48
Q

ΔH > 0

A

réaction endothermique/endergonique

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49
Q

ΔH < 0

A

réaction exothermique/exogernique

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50
Q

De quoi témoigne l’enthalpie ?

A

des échanges d’énergie entre le système et son environnement

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51
Q

Comment est notée l’énergie fournit par le système ?

A

-

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52
Q

Comment est notée l’énergie apportée au système ?

A

+

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53
Q

Détermination indirecte de ΔH et ΔU

A

VOIRE COURS PYRAMIDE

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54
Q

Caractéristiques de l’état standard F°

A
  • concentration (produits et réactifs) = 1 mol.L-1
  • pression = 1atm (=1013hPa=760mmHg)
  • pH=0 car [H+]=1mol/L
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55
Q

Caractéristiques de l’état standard biologique F°’

A
  • pH=7 <=> [H+]= [H3O+] = 10^-7 mol/L
  • ≈ 25°
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56
Q

Formule ΔH° réaction

A

ΔH° réaction = ΣΔH°f(produits) - ΣΔH°f(réactifs)

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57
Q

Définition entropie S

A

partie de l’énergie perdue sous forme d’énergie dégradée non utilisable en travail = dégradation irréversible

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58
Q

Définition enthalpie libre G

A

énergie disponible sous forme convertible en travail = énergie utile

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59
Q

2ème principe de la thermodynamique

A
  • il est impossible de transférer de la chaleur d’un corps froid à un corps chaud de manière cyclique sans autre effet
  • l’entropie est une fonction d’état extensive et non-conservative
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60
Q

Toutes les modifications physiques ou chimiques spontanées tendent à s’effectuer dans une direction telle que l’énergie subit une entropie.
Elles s’arrêtent à un point d’équilibre où l’entropie formée est la plus grande possible

A

par coeur

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61
Q

Quelle direction pour les processus spontanés ?

A

ΔS > 0
soit ΔStotal = ΔSsystème + ΔSmilieu extérieur > 0

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62
Q

Vers quoi tendent les systèmes non alimentés en permanence en énergie ou en matière

A

vers l’arret

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63
Q

Comment finissent les systèmes livrés à eux mêmes

A

en désordre uniforme avec une énergie entièrement dissipée en entropie

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64
Q

Aucune partie de l’univers ne contient plus d’énergie qu’une autre, vrai ou faux

A

vrai

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65
Q

Qu’est-ce que la vie ?

A

ensemble de phénomène dans lesquels les atomes et molécules se regroupent temporairement en un ensemble organisé en système loin de l’équilibre

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66
Q

Comment est maintenu l’ordre cellulaire ?

A

au dépend de l’environnement

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67
Q

Formule enthalpie libre ΔG

A

ΔG = ΔH - T x ΔS
> en joule/mole

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68
Q

Formule ΔH

A

ΔH = ΔG + T x ΔS

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69
Q

Quelles valeurs faut-il prendre dans les formules ?

A

les valeurs absolues

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70
Q

Critère de spontanéité d’une réaction

A

ΔS (système + environnement) > 0

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71
Q

ΔG < 0

A

réaction exergonique
> possible spontanément

72
Q

ΔG > 0

A

réaction endergonique
> impossible spontanément, besoin de fourir de l’énergie

73
Q

Pour quoi les molécules doivent-elles être activées ?

A

pour franchir la barrière de potentiel située entre l’état initial et l’état final

74
Q

Comment les réactions ΔG < 0 sont-elles possibles ?

A

passage par un état intermédiaire d’activation

75
Q

Lorsque ΔG<0, dans quel sens se fait la réaction ?

A

de 1 vers 2

76
Q

formule variation d’énergie libre ΔG°

A

ΔG = ΔG° + RT.ln(Kinitial)
avec K : concentration initiale

77
Q

Formule variation d’enthalpie libre de la réaction : ΔGréaction

A

ΔGréaction = Σ ΔGf (produits) - ΔGf (réactifs)

78
Q

À quoi correspond Ki ?

A

au rapport des concentrations des produits et réactifs à l’état initial

79
Q

A quoi correspond un état d’équilibre ?

A

à un système isolé

80
Q

A quoi correspond un état stationnaire ?

A

à un système ouvert, non équilibre

81
Q

Formule constante d’équilibre K

A

K = [Produits]^coef / [Récatifs]^coef

82
Q

Qu’entraîne la modification d’un paramètre de l’équilibre ?

A

l’évolution de la réaction dans le sens permettant de compenser cette modification

83
Q

Comment évolue K

A

K reste constant !!

84
Q

Que vaut ΔG à l’état d’équilibre ?

A

0

85
Q

Formule ΔG

A

ΔG = ΔG° + RT.ln(K)

86
Q

Formule ΔG°

A

ΔG° = -RT.ln(K)

87
Q

si K>1

A
  • lnK>0
  • ΔG° < 0
  • réaction exergonique
    => réaction va des réactifs vers les produits
88
Q

si K<1

A
  • lnK<0
  • ΔG° > 0
  • réaction endergonique
    => réaction va des produits vers les réactifs
89
Q

si K=0

A
  • lnK=0
  • ΔG° = 0
    => état d’équilibre : pas de déplacement
90
Q

K dans un milieu aqueux

A

on supprime H20 des réactifs car on est en milieu aqueux donc sa concentration est constante

91
Q

K à pH neutre

A

pH neutre=7 => [ H+]=10^-7
=> on supprime H+ des réactifs car sa concentration est constante

92
Q

Loi de Vant’Hoff

A

ΔG° = ΔH° - T.ΔS°
= -RT.lnK
(car ΔG=0 à l’état d’équilibre)

93
Q

Que vaut lnK

A

lnK= a x 1/T + b

94
Q

De quoi dépend K

A

seulement de la température pour une réaction donnée

95
Q

Qu’est-ce que ΔG°

A

la variation d’énergie libre de la réaction dont
- l’état initial est l’état standard
- l’état final est l’état d’équilibre

96
Q

Quand se calcule ΔG°

A

à l’état d’équilibre

97
Q

Quand se calcule ΔG

A

à l’état initial

98
Q

Dans quel sens évolue la réaction lorsque ΔG < 0

A

dans le sens de l’écriture : réactifs vers produits

99
Q

Dans quel sens évolue la réaction lorsque ΔG > 0

A

dans le sens contraire de l’écriture : produits vers réactifs
=> impossible thermodynamiquement

100
Q

De quoi dépend la faisabilité d’une réaction ΔG>0

A

des concentrations effectives des réactifs et produits à l’état initial ou cellulaire en plus de la constante ΔG°

101
Q

Comment peut-on inverser le sens de réaction ?

A
  • modifier [A] et [B] à l’état de non équilibre de sorte à ce que ΔG soit < 0
  • coupler la réaction endergonique avec une réaction exergonique
102
Q

Quel est l’ordre de [ATP]/[ADP]x[Pi] dans les conditions cellulaires

A

500

103
Q

Théorème de Prigogine

A

dans un système stationnaire de non équilibre (=vivant), la production d’entropie est minimale pour un processus spontané

104
Q

Qu’est-ce qu’un système ouvert ?

A

cellule qui échange de la matière et de l’énergie avec le milieu extérieur (=état stationnaire) mais qui n’est jamais à l’état d’équilibre avec son environnement

105
Q

Constante de non-équilibre Γ

A

Γ = [B]^coef / [A]^coef
> concentrations à l’état de non équilibre

106
Q

Comment est la réaction lorsque
ΔG > 30 kJ.mol-1

A

elle est unidirectionnelle car il est impossible de l’inverser par simple modification des concentrations

107
Q

Que nécessite la biosynthèse d’une liaison peptidique ?

A

de l’énergie

108
Q

Que se forme-t-il à partir de 2 acides amines ?

A

un dipeptide

109
Q

Comment peut-on trouver l’énergie nécessaire à une liaison peptidique en partant de ΔG > 0

A

en couplant des réactions anaboliques avec les réactions cataboliques d’oxydation d’aliments

110
Q

ΔG catabolisme

A

ΔG < 0

nettement inférieur à 0

111
Q

ΔG anabolisme

A

ΔG > 0

112
Q

ΔG couplage catabolisme/anabolisme

A

ΔG < 0

113
Q

ΔG°’ de la phosphorylation du glucose

A

ΔG°’ = +13,3 kJ/mole

114
Q

Réaction de la phosphorylation du glucose

A

glucose + Pi –> glucose-6-phosphate + H2O

115
Q

Forme de la réaction du couplage catabolisme/anabolisme

A

ATP + Glucose –> G-6-P + ADP

116
Q

Quel(s) réactions d’hydrolyse libère peu d’énergie ?

A

l’hydrolyse d’une fonction ester

117
Q

Forme réaction d’hydrolyse d’un ester

A

Glycérol-1-P + H20 <–> glycérol + Pi

118
Q

ΔG°’ de l’hydrolyse d’un ester

A

environ -9,6 kJ/mol
=> le glycérol est faible en énergie

119
Q

ΔG°’ hydrolyse de l’ATP

A

environ -34,5 kJ/mol
=> l’ATP est riche en energie

119
Q

Comment calcule-t-on ΔG°’

A

ΔG°’ = ΣΔG°’ f(produits) - ΣΔG°’ f(réactifs)

120
Q

Si ΔG°’ &laquo_space;0

A

ΣΔG°’ f(réactifs)&raquo_space; ΣΔG°’ f(produits)

121
Q

Qui est plus stable entre ADP et ATP

A

ADP car l’ATP a plus de charges négatives qui se repoussent

122
Q

Quelle ΔG°f est plus élevée entre ADP et ATP, pourquoi ?

A

ATP
=> instabilité ATP
=> stabilité des produits hybrides résonants de ADP3- et HPO4(2-)

123
Q

Qu’est-ce qui permet de qualifier un composé de riche en énergie ?

A

il faut que ΔG°’ de l’hydrolyse soit ≤ -30 kJ/mol

124
Q

Citez les 5 types de liaisons riches en énergie

A
  • anhydride phosphorique
  • anhydride phosphorique mixte
    -phosphate énol
  • thioester
  • guanine / phosphate / phosphocréatine
125
Q

Forme des liaisons riches en énergie

A

apprendre par coeur (p.251)

126
Q

Définition kinase

A

enzyme catalysant l’ajout d’un phosphate sur une molécule à partir d’une autre molécule organique (souvent ATP)

127
Q

Définition phosphorylation

A

ajout d’un phosphate sur une molécule

128
Q

Rôle phosphorylase

A

lyse une molécule organique en y ajoutant un phosphate à partir d’un phosphate inorganique
( une phosphatase l’enlève)

129
Q

Cycle ATP

A

par coeur p.251

130
Q

Comment se fait la dégradation du glycogène ?

A

par phosphorolyse

131
Q

Quel est le cofacteur de la phosphorolyse

A

le phosphate de pyridoxal

132
Q

Comment se fait le transfert de groupement phosphate ?

A

entre un composé riche en énergie et un composé pauvre en énergie via l’ATP

133
Q

Que concerne la phosphorylation d’u substrat ?

A

10% de la production d’ATP
=> pas aussi rentable que la phosphorylation oxydative

134
Q

Principe phosphorylation oxydative

A

couplage d’une réactive d’oxydation (ΔG<0) avec une réaction de phosphorylation (ΔG>0)

135
Q

Que devient l’énergie dans une phosphorylation oxydative

A

l’énergie électrique est transformée en énergie chimique
ΔG < 0

136
Q

Que permet la phosphorylation oxydative

A

la production de 90% de l’ATP dans le corps humain

137
Q

Principe réactions d’oxydo-réduction

A

couplage d’une réaction d’oxydation avec une réaction de réduction

138
Q

Forme réaction d’oxydo-réduction

A

Ox2 + Red1 <–> Red2 + Ox1

139
Q

Réducteur

A

donneur d’électrons, électronégatif, E°D

140
Q

Oxydant

A

accepteur d’électrons, électropositif, E°A

141
Q

E° oxydo-réduction (ou pile)

A

E°pile = E° accepteur - E° donneur > 0

142
Q

Dans quel sens se fait le déplacement des électrons (oxydo-réduction)

A

du donneur (-) vers l’accepteur (+)

=> le potentiel redox de l’accepteur doit être plus élevé que celui du donneur

143
Q

Comment se définit un couple redox ?

A

Par son potentiel redox standard (E°)
=> sa capacité à céder ou accepter des électrons par rapport à une électrode de référence

144
Q

Quelle est l’électrode de référence (oxydo-reduction)

A

L’hydrogène avec :
2H+ 2e- –> H2

145
Q

Comment s’écrit un couple (Ox/Réd)

A

(Ox^n+) + n.e- <—> Red
E°

ex. (Zn2+) + (2e-) <—> Zn
E° = -0,76 V

146
Q

Comment fonctionne une pile ?

A

les électrons se déplacent du réducteur (=partie donneuse d’électrons) vers l’oxydant (=partie acceptant les électrons)

147
Q

Comment calcule-t-on le potentiel standard de réaction E° réaction ?

A

E° réaction = E° accepteur + E° donneur

148
Q

Dans quel sens se déplace le courant ?

A

sens inverse au déplacement des électrons

149
Q

anode

A

oxydation

150
Q

cathode

A

réduction

151
Q

Relation entre ΔG et les potentiels d’oxydo-réduction

A

ΔG = -n x F x E° réaction
n : nombre d’électrons transférés
F ; constante de Faraday

152
Q

Que vaut la constante de Faraday F ?

A

F = 96 500 Coulomb/mol ou J/V/e

153
Q

Comment évolue ΔG en fonction de E° ?

A

si E° > 0 alors ΔG < 0

154
Q

Quel est le sens spontané d’une réaction d’oxydo-réduction?

A

du réducteur vers l’oxydant = sens de transfert des électrons = sens des potentiels E croissants

155
Q

Équation de Nernst couple redox

A

E = E° - 0,06 x pH - (0,06/n) x log([Red]/[Ox])

156
Q

Potentiel rédox standard biologique E°’ à pH=7 et [Ox]=[Red]

A

E°’ = E° - 0,06 x pH
= E° + 0,42

157
Q

Dans des conditions non standards que vaut E

A

E = E°’ + 0,06 x (7-pH) - (0,06/n) x log([Red]/[Ox])

158
Q

log(1) =

A

0

159
Q

Exemples de couples redox en milieu biologique

A
  • CH3COOH + 2H+ + 2e- <–> CH2CHO + H2O E° = -0,60V
  • NAD+ + 2H+ + 2e- <–> NADH + H+ E° = -0,32V
  • CH2CHO + 2H+ + 2e- <–> CH3CH2OH E° = -0,18V
  • FAD + 2H+ + 2e- <—> FADH2 E° = -0,12V
  • 1/2O2 + 2H+ + 2e- <–> H2O E°= +0,82V
160
Q

Étapes règle du Gamma γ

A
  • tracer une flèche de bas en haut symbolisant le E°’ croissant
  • disposer les couples Red/Ox selon leur E°’
  • oxydants à gauche, réducteurs à droite
  • on transfère les e- et H+ selon le symbole gamma
161
Q

Réducteur = siège de …

A

l’oxydation

162
Q

Oxydant = siège de …

A

la réduction

163
Q

Comment sont les électrons et protons transférés lors de l’oxydation des aliments ? Pourquoi ?

A

haut en énergie
=> lors de leur transfert vers O2, le bilan énergétique global de la chaîne respiratoire est élevé

164
Q

Où a lieu le transfert d’e- et de H+ lors de l’oxydation des aliments ?

A

dans la membrane interne de la mitochondrie

165
Q

Quels sont les composés à l’origine des composés “haut en énergie” de l’oxydation des aliments

A

NADH/H+ et FADH2

166
Q

Equation de l’oxydation NADH/H+

A

NADH + H+ + 1/2(O2) <–> NAD+ + H2O

167
Q

Comment est piégée l’énergie libérée pour la synthèse d’ATP

A

par un mécanisme de chimiosmose

168
Q

Quelle quantité d’énergie pour synthétiser une ATP ?

A

au moins 30,5 kJ/mol

169
Q

Combien de molécules d’ATP sont synthétisées pour 2e- libérés

A

3

170
Q

Equation de l’oxydation FADH2

A

FADH2 + 1/2(O2) <–> FAD+ + H2O

171
Q

Si le rendement était de 100%, combien de molécules d’ATP seraient formées par molécule de NADH et de FADH2 ?

A
  • 7 molécules d’ATP par molécule de NADH
  • 6 molécules dATP par molécule de FADH2
172
Q

Rendement oxydation NADH

A

43%

173
Q

Rendement oxydation FADH2

A

34%

174
Q

état standard redox

A

[Red]=[Ox]

175
Q

état biologique redox

A

pH=7

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