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BCM 1531 > Bioénergétique > Flashcards

Bioénergétique Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que l’énergie potentielle chimique?

A

Énergie stockée dans les liaisons assemblant les atomes en molécules

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Q

Qu’est-ce que catabolisme et anabolisme (substrat de départ, énergie, produit final)

A

Catabolisme :
-Substrat de départ = macromolécules
-Production d’énergie
-Produit final = briques élémentaires (éléments de base)

Anabolisme :
-Substrat de départ = briques élémentaires (éléments de base)
-Consommation d’énergie
-Produit final = macromolécules

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3
Q

Qu’est-ce que ∆G?

A

C’est la variation d’énergie libre

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4
Q

Quelle valeur prend le ∆G lors d’une réaction endergonique? Et pour une réaction exergonique?

A

Endergonique : ∆G > 0 (positive) —> besoin d’énergie

Exergonique : ∆G < 0 (négative) —> produit de l’énergie

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5
Q

Toutes les réactions in vivo s’effectuent avec une _________ nette d’énergie libre.

A

Diminution

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6
Q

Les réactions défavorables (besoin en énergie) sont couplées avec quoi?

A

Avec des réactions favorables

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7
Q

Quelle est l’équation de l’hydrolyse de l’ATP (réaction universelle)? Pourquoi cette réaction est utilisée?

A

ATP + H2O —> ADP + Pi où ∆G = -30 kJ/mol

Cette réaction est utilisée par les cellules pour donner l’énergie libre aux réactions endergonique.

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8
Q

Où retrouve-t-on les liaisons phosphoanhydrides? De quoi sont-elles composées?

A

Ces liaisons sont retrouvées dans les molécules énergétiques (ATP, ADP, AMP) : C’est à cause de ces liaisons que ces molécules sont riches en énergie.

—> Les liaisons phosphoanhydrides sont retrouvées entre les groupes phosphates et le ribose.

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9
Q

Quelles sont les concentrations des molécules énergétiques (ATP, ADP, AMP) dans les cellules?

A

[ATP] = 10 mM
[ADP] = 1 mM
[AMP] = 1 mM

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10
Q

De quoi dépend la variation d’énergie libre d’une réaction?

A

Elle dépend de la concentration de chaque réactant.

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11
Q

Qu’est-ce que l’équation de Gibbs? Que donne-t-elle comme information?

A

∆G = ∆G0 + RTln([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b)

L’équation de Gibbs nous donne la vraie valeur de ∆G à partir de valeur ∆G0 mesurés dans des conditions standard.

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12
Q

Pourquoi le maintient de la concentration en ATP c’est important? Qu’arrive-t-il si la concentration en ATP diminue?

A

La concentration c’est important parce que la variation de ∆G dépend de la concentration.

Si la concentration d’ATP diminue, la valeur réelle de ∆G diminue aussi et quelques réactions ne pourront pas utiliser l’hydrolyse de l’ATP pour obtenir l’énergie.

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13
Q

Que se passe-t-il si une réaction endergonique (∆G positive) possède des concentrations très élevées de réactants par rapport aux produits?

A

L’équation de Gibbs nous indique aussi qu’une réaction avec une ∆G0 positive peut devenir favorable si les réactants sont très concentrés par rapport aux produits de la réaction.

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14
Q

Vrai ou faux : La spontanéité thermodynamique signifie que la réaction est rapide.

A

Faux : La spontanéité thermodynamique ne signifie pas que la réaction est rapide.

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15
Q

Quelles sont les trois étapes principales/générales de la bioénergétique

A

1-L’oxydation de combustibles métaboliques (glucose, acides gras, aa) produit des cofacteurs réduits : NADH, FADH2

2-Le transfert d’e- du NADH/FADH2 sur l’O2 est une réaction exergonique et l’énergie libre libérée est récoltée pour synthétiser de l’ATP

3-L’énergie libre est convertie sous la forme d’un gradient transmembranaire de protons qui est ensuite utilisé pour promouvoir la synthèse d’ATP

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16
Q

Qu’est-ce qu’une réaction de réduction? Une réaction d’oxydation? Qu’est-ce qu’un oxydant? Et un réducteur?

A

Réduction (gain d’électrons) : oxydant + n(e-) —> réducteur

Oxydation (perte d’électrons) : réducteur —> oxydant + n(e-)

Oxydant = Accepte les électrons

Réducteur = Donne les électrons

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17
Q

Dans les réactions métaboliques, comment se fait le transfert d’électrons?

A

Par paires en tant qu’atomes H

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18
Q

Combien les accepteurs (FAD et NAD) acceptent d’atomes de H?

A

FAD : accepte 2H (2 protons et 2 électrons)

NAD : accepte un ion H- (hydrure, un proton avec 2e-)

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19
Q

Qu’est-ce que le potentiel redox (E0)?

A

Indique la tendance qu’a une substance à être réduite (donc à accepter des électrons)

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20
Q

Plus la valeur d’E0 est _______, plus la substance va agir comme un _______.

A

-grande/petite
-oxydant/réducteur

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21
Q

Quel composé à toujours tendance à capter les e- d’autres substances (a un potentiel redox élevé)?

A

L’oxygène : ce qui explique pourquoi il est l’accepteur final dans plusieurs réactions métaboliques

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22
Q

E (potentiel rédox) dépend de quoi?

A

E dépend de la concentration de l’oxydant et du réducteur

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23
Q

Vrai ou faux : Des substances avec faible E peuvent accepter des électrons dans des conditions ou la forme oxydée est très abondante.

A

Vrai (mais ça n’arrive pas souvent dans les cellules)

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24
Q

Les électrons vont spontanément de la substance au potentiel rédox le plus _______ vers la substance au potentiel rédox le plus _______. Pourquoi?

A

-faible
-fort

Quand le potentiel REDOX est faible, les électrons ont plus d’énergie. Le transfert des électrons est favorable dans la direction où ils perdent de l’énergie (2e loi de la thermodynamique).

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25
Q

Pus la différence entre les valeurs de E0 est _______, plus la tendance d’e- à passer d’une substance à l’autre est _______, et plus la variation d’énergie libre est _______.

A

-grande
-favorisée
-grande

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26
Q

Vrai ou faux : L’oxydation du NADH est favorisée comme source d’énergie.

A

Faux : L’hydrolyse de l’ATP en réaction inverse est plus favorable énergiquement (moins d’énergie consommée pour obtenir une molécule d’ATP par rapport à une molécule de NADH)

27
Q

Comment se fait le transfert des électrons du NADH vers l’O2 (3 étapes)?

A

1-Les e- du NADH passent par des complexes respiratoires qui se trouvent dans les mitochondries ou la membrane des bactéries

2-Le transfert se fait en étapes

3-À chaque étape, une partie de l’énergie est mise en réserve

*De cette façon, on évite un gaspillage ou un excès de génération d’énergie

28
Q

Description de la mitochondrie (4 éléments)

A

-Membrane externe : perméable aux petites molécules et aux ions

-Membrane interne : phosphorylation oxydative + imperméable aux ions et molécules non chargées (transporteurs d’ADP, acides gras à longues chaînes)

-Matrice : Krebs, oxydation des acides gras

-Porine (cytosol)

29
Q

La composition ionique de l’espace intermembranaire est équivalente à quoi?

A

À celle du cytosol (porine)

30
Q

La plupart du NADH et FADH2 dans la matrice mitochondriale est générée par quoi (2)

A

Par le cycle de Krebs et la bêta-oxydation

31
Q

Quelles sont les deux navettes qui permettent de transporter le H2 (e-) du NADH et du FADH2?

A

-Navette glycérol phosphate
-Navette malate/aspartate

32
Q

Expliquer la navette glycérol phosphate (6 étapes)

A

1-Dans le cytosol le NADH est converti en NAD+ par la glycérol-P DHc qui va aussi transformer la DHAP en glycérol-P

2-Le GP (celui qui a les électrons maintenant) rentre dans l’espace intermembranaire

3-Les 2e- sont transférés à la coenzyme FAD de la glycérol-P DHmn pour former le FADH2.

4-Le GP est donc reconverti en DHAP (perd les 2e- donnés au FAD)

5-Les deux e- que le FAD a récupéré pour former du FADH2 seront donnés au CoQ pour former du QH2

5-Le DHAP sort de l’espace intermembranaire pour recommencer le cycle.

6-Le QH2 combiné avec de l’O2 sort dans la matrice

33
Q

Expliquer la navette malate/aspartate (6 étapes)

A

1-Dans le cytosol l’enzyme malate déshydrogénase oxyde le NADH en même temps qu’elle va convertir l’oxaloacétate (OAA) en malate

2-Le malate rentre dans la mitochondrie (celui qui porte les e-)

3-La malate déshydrogénase va catalyser la réaction inverse et reconvertir le malate en OAA. Dans cette réaction les électrons passent au NAD pour former le NADH.

4-OAA ne peut pas sortir de la mitochondrie alors il est d’abord converti en aspartate par l’aspartate aminotransferase

5-Celui-ci qui sort de la mitochondrie

6-Au cytosol l’aspartate est reconverti en OAA par la même réaction (catalysée par aspartate aminotransferase)

34
Q

Quel est le bilan énergétique des deux navettes de transport pour les e- de NADH et FADH2?

A

Navette glycérol phosphate = 1,5 ATP (quand QH2 sort dans la matrice pour se combiner avec O2)

Navette malate/aspartate = 2,5 ATP (quand le malate transfère ses e- au NAD pour former du NADH)

35
Q

Nommer les complexes et les transporteurs qui interviennent dans la chaîne respiratoire

A

-Complexe I
-Complexe II

-Transporteur Q (récupère les e- des complexes I et II)

-Complexe III

-Transporteur cytochrome (récupère les e- du complexe III)

-Complexe IV

-Complexe V (ATP synthase)

36
Q

Expliquer le fonctionnement du complexe I (3 étapes)

A

1-Le NADH donne ses 2e- au FMN

2-Le FMN transmet un e- (adopte la forme semiquinone) au centre F-S, attend que celui-ci le transmette au prochain centre F-S et ensuite donne son deuxième e-

3-Pareille, la ubiquinone accepte un e- du dernier centre F-S pour former une semiquinone et attend pour un deuxième e-.

*Le NADH donne 2e- et le centres F-S peuvent seulement accepter un électron. Le FMN et l’ubiquinone possèdent une structure capable de former un stade intermédiaire ou semiquinone avec un seul électron.

37
Q

Lors du transfert des e- de NADH à l’ubiquinone (coenzyme Q), le complexe I transfère _____ protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.

A

4

38
Q

Le FMN est un dérivé de quoi?

A

De FAD (ce qui explique sa fonction redox capable d’accepter 2e-)

39
Q

Quels sont les noms de la coenzyme Q lors de sa forme oxydée, stade intermédiaire et forme réduite?

A

Forme oxydée : Ubiquinone (Q)

Inetrmédiaire : Semiquinone (QH)

Forme réduite : Ubiquinol (QH2)

40
Q

Quelle est la différence majeure entre le FMN et les centres Fe-S et le l’ubiquinone?

A

À différence de FMN et centre F-S fixés aux protéines du complexe I, l’ubiquinone est un transporteur soluble qui se promène librement dans la membrane interne grâce à sa queue hydrophobe

41
Q

Comment appelle-t-on la queue de l’ubiquinone (coenzyme Q)? Quelles sont ses caractéristiques (3)?

A

Chaîne isoprénique = taille variable, hydrophobe, reste collée à la membrane

42
Q

L’ubiquinone reçoit des électrons pas seulement du complexe I mais aussi de d’autres enzymes ancrés à la membrane mitochondriale interne. Quelles sont les trois plus importantes?

A

-Complexe II qui inclus la succinate déshydrogénase du cycle de Krebs
-Acyl CoA déshydrogénase de la bêta oxydation
-Glycérol phosphate déshydrogénase (mitochondriale) de la navette glycérol phosphate

43
Q

De quoi est composé le complexe III (3 éléments)

A

Le complexe III contient deux cytochromes: cytochrome b et cytochrome c1 et une protéine Fer-soufre connue comme protéine de Rieske (ISP) tous des transporteurs à un e-

44
Q

Si tous les composants du complexe III sont des transporteurs à 1 e-, alors combien d’étapes faudra-t-il pour transporter les e- de la CoQ?

A

Il faudra 2 étapes de transfert car l’ubiquinone est un transporteurs de 2 e-.

45
Q

Expliquer les deux étapes de transfert d’e- qui se passent dans le complexe III de la chaîne respiratoire (7 étapes en tout)

A

Étape 1 :
1-L’ubiquinol donne un e- a l’ISP et un e- au cyt b
2-2 protons sont déplacés à l’espace IM
3-L’ubiquinone (forme oxydée) se déplace ensuite à un 2e site du complexe 3 ou elle reçoit le e- du cyt b et forme une semiquinone
4-L’ISP donne son électron au cytochrome c1 dans le complexe III qui le donne ensuite au cytochrome c, une petite protéine soluble à l’espace IM

Étape 2 :
5-Une 2e molécule d’ubiquinol fait la même chose que la première molécule, donne un e- à l’ISP et un autre au cyt b
6-2 autres protons sont déplacés à l’espace IM
7-Par contre, l’e- du cyt b est maintenant transféré à la semiquinone pour régénérer l’ubiquinol

46
Q

Dans le complexe III, la balance c’est l’oxydation d’une molécule de ubiquinol, la réduction de 2 molécules de cytochrome c et le transport de ________ protons. Ce mécanisme est connu comme le ________.

A

-4
-cycle Q

47
Q

Quel est le deuxième nom du complexe IV dans la chaîne respiratoire?

A

Cytochrome c oxydase

48
Q

Qui transporte les e- entre le complexe III et IV?

A

Cytochrome C

49
Q

______ électrons apportés par _____ cytochrome c sont consommés pour la réduction de _____ molécule(s) O2.

A

-4
-4
-1

*O2 + 4e- + 4H+ —> 2 H2O

50
Q

Combien de protons H+ sont transportés de la matrice vers l’espace intermembranaire pour chaque complexe s’il y a consommation d’une molécule de NADH ou de FADH2?

A

Complexe I : 4H+
Complexe II : 0H+
Complexe III : 4H+
Complexe IV : 2H+

51
Q

Le centre rédox du complexe IV comporte quoi (2)?

A

-Des groupements hème
-Des ions de cuivre

52
Q

Qu’est-ce que la théorie chimiosmotique?

A

Génération d’un gradient de protons : Pendant la chaîne respiratoire, les complexes I, III et IV transportent les protons (H+) hors de la matrice vers l’espace intermembranaire ce qui crée une concentration en protons non balancée de part et d’autre de la membrane.

53
Q

Qu’est-ce que la chaîne de transport d’électrons (CTE)?

A

Oxydation de NADH, transport des électrons, pompage des protons, formation du gradient électrochimique, consommation d’oxygène

54
Q

Qu’est-ce que la phosphorylation oxydative?

A

Synthèse d’ATP par l’ATP synthase

55
Q

Quel est le lien dépendant entre la chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative?

A

La CTE (oxydation de NADH et FADH2, consommation de O2 et transport de protons) est couplée à la phosphorylation oxydative. On dit que l’ATP synthase dissipe le gradient de proton. Si l’on arrête la synthèse d’ATP, les protons s’accumulent, le pompage arrête et l’oxydation du NADH et FADH2 arrêtent aussi. Également, si l’on bloque la respiration, la synthèse d’ATP mitochondriale arrête.

56
Q

Le gradient de protons a deux composants: un composant ________ et un ________.

A

-chimique
-électrique

57
Q

L’ATP synthase est composée de deux parties, quelles sont-elles?

A

-F0 : enchâssée dans la membrane
-F1 : activité catalytique (3 sites catalytiques)

58
Q

Sur quoi repose la synthèse d’ATP?

A

Elle repose sur une conversion énergétique, via des changements de conformations des sous unités

59
Q

Résumer le fonctionnement de l’ATP synthase (3 étapes)

A

1-L’énergie chimique de réactions rédox est transformée en force protomotrice (gradient de protons)

2-La force protomotrice est transformée en mouvement mécanique d’un moteur rotatif (les protons font tourner F0)

3-Le mouvement mécanique est transformé en énergie chimique sous la forme d’ATP (la rotation des sous-unités permet de créer l’ATP)

60
Q

Qu’est-ce que le rapport P/O?

A

Définie la relation entre la quantité de molécules d’ATP produite par atome d’oxygène réduit

61
Q

Quel est le rapport P/O pour le NADH et le FADH2?

A

NADH = 2,5 ATP (10 protons)

FADH2 = 1,5 ATP (6 protons)

62
Q

Combien de protons H+ sont nécessaire à la formation de 1 molécule d’ATP?

A

4 H+

63
Q

Décrire le bilan global d’une molécule de glucose (stage et production de NADH, FADH2 et ATP) (3 stages)

A

-Glycolyse : 2 NADH, 0 FADH2, 2 ATP
-Oxydation du pyruvate : 2 NADH, 0 FADH2, 0 ATP
-Cycle de Krebs : 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP

Total = 10 NADH, 2 FADH2, 4 ATP

10 * 2,5 + 2 * 1,5 + 4 * 1 = 32 ATP

64
Q

______% de l’énergie de l’oxydation du glucose se retrouvent sous forme de chaleur.

A

66

BCM 1531 (49 decks)

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