Bioénergétique Flashcards
tout événement est déterminé par 2 paramètres…
- le contenu énergétique du système (seulement variation mesurable)
- échange d’énergie entre système et écosystème
tout bilan bioénergétique inclut nécessairement un bilan de matière.
VRAI/FAUX
VRAI
Seule source d’énergie de l’univers?
fusion nucléaire
production d’énergie? (en biologie)
oxydation ou CATABOLISME
C6H12O6+6O2 ==> 6CO2+6H2O
Par quel intermédiaire est transféré l’énergie provenant de l’oxydation de combustible métabolique?
transféré par des électrons à haut potentiel énergétique
ATP = source d’énergie universelle
Liaison riche en énergie: liaison chimique dont la rupture s’accompagne d’une libération d’E interne d’environ….
Quel type de liaison?
31kJ/mole
liaison anhydride d’acide phosphorique de l’ATP
besoin énergétique basal?
- 7700kJ/jour
- 248moles ATP/jour
- 125kg/jour
- stock de 50g => production permanente
la consommation est aussi appelée…
donne équation avec ATP
anabolisme
ATP+H2O => ADP+Pi+E
l’anabolisme permet…
- travail mécanique interne et externe
- travail interne de synthèse chimique
- transport actif, travail osmotique rénal
- régulation t°
2 principes thermodynamiques…
- énergie se conserve quand elle se transforme (d’où son caractère indestructible)
- énergie se dégrade quand elle se transforme
une variable d’état est une variable qui définit l’état d’un système, elle peut-être…
- extensive (additive): V, masse, E
- intensive (non additive): pH, t°, P, chaleur, [C]
fonction d’état…
dépend exclusivement des variables d’état(initial final) indépendamment du chemin thermodynamique suivi
thermodynamique
enthalpie?
énergie maximum libérable au cours d’une réaction d’oxydation
mesure de dH la variation d’enthalpie
peut être mesurée par réaction explosive dans un calorimètre sous forme de libération de chaleur
(dH=Q à P et V cst)
la variation d’enthalpie mesurée est égale à la valeur énergétique d’un nutriment, exprimée en…
ou encore…
mole de substrat oxydé/gramme
ou
litre d’oxygène entrant dans la réaction
(équivalent énergétique de l’oxygène)
état standard
arbitraire, caractérisé par fontions d’états tel que dF°
- [produits] & [réactifs] = 1 mole/L
- P=1Atm
- pH=0
état standard biologique
pH=7
produits et réactifs prit à leur état physique le + stable à 25°C
t° non fixée
détermination dH°<strong>réaction</strong> à partir de dH°formation
dH°réaction = dH°f(produits)-dH°f(réactifs)
dH°r< 0 <= la réaction possible car libère de l’énergie
entropie
partie de l’énergie interne non utilisable en travail: entropie
fonction d’état, extensive, non-conservative
le vivant … de l’entropie et l’ensemble bio-écosystème évolue de façon telle que l’entropie …
le vivant rejette de l’entropie et l’ensemble bio-écosystème évolue de façon telle que l’entropie />
thermodynamique
énoncé de clausius?
impossible de transférer de la chaleur d’un corps froid à un corps chaud de manière cyclique sans autre effet
tous les processus tendent à s’arrêter d’eux mêmes si…
si ils ne sont pas alimentés en permanence en énergie ou matière
thermodynamique
théorème de Prigogine
dans un sytème stationnaire de non équilibre, la production d’entropie est minimale pour une réaction spontanée (irréversible)
1er principe, bilan quantitatif ou qualitatif?
exprimé par…
quantitatif
enthalpie
2eme principe, bilan quantitatif ou qualitatif?
exprimé par…
qualitatif, dégradation de l’énergie
entropie
enthalpie libre
G enthalpie ou énergie libre
dG=dH-TdS
s’exprime en Joule/mole
type de réaction selon le signe de dG
dG<0 réaction exergonique
dG>0 réaction endergonique
réaction possible thermodynamiquement, réaction se fait toute seule
VRAI/FAUX
FAUX,
molécules doivent être activées pour franchir la barrière de potentiel située entre l’état initial et final
réaction possible thermodynamiquement
dG<0
RELATION entre
dG et dG°
dG=dG°+RTlnK
avec K= [produits]/[réactifs]
déplacement de l’équilibre
modification d’un paramètre de l’équilibre affecte-elle la réaction?
Dans quel sens?
effet sur la constante d’équilibre K
la modification d’un paramètre de l’équilibre fait évoluer la réaction dans le sens permettant de compenser cette évolution
K reste cst
à l’état d’équilibre dG°=..
dG°=dG-RTlnK
or à l’équilibre dG=0 donc
dG° = - R T ln K
Loi de Vant’Hoff
K est une cste dont la valeur ne dépend que de la température p_our une réaction donnée_
pour inverser le sens de réaction, il existe deux solutions…
- modif [A] ou [B] à l’état de non équilibre de façon à ce que dGsensinitial<0
- couplage avec une réactio (2) caractérisée par dG’2<0 telle que [dG’2+dG’1]<0
définition constante de non équilibre
état stationnaire
système ouvert, échange matière et énergie avec ext. jamais à l’état d’éq avec son environnement
état caractérisé par une constante dite de non éq: r
telle que
dG’=dG°’+RTlnr
avec r = [b]/[a]non-éq
pour quelle valeur minimale de dG’ la réaction est dite unidirectionnelle
30kJ/mole
Comment réaliser des réaction endergoniques de biosynthèse à dG>0?
couplage de réactions anaboliques avec les réactions cataboliques d’oxydation des aliments pour donner dG<0
sachant que
dG°f(ATP)>> dG°f(ADP)
que peut-on conclure?
ATP - stable que ADP
comment expliquer que ATP moins stable que ADP
4 charges (PO4-) se repoussent
ou stabilité des produits hybrides résonants de ADP3- et HPO42-
exemple de liaisons “riches” en énergie
- Anhydride phosphorique
- Anhydride phosphorique mixte
- Phosphate énol
- Thioester (Acétyl CoA)
- Guanidine phosphate
- PhosphoCréatine
pour les transferts de groupement phosphates via les kinases, l’intermédiaire commun est…
l’ATP
oxydation
perte d’e-
réduction
gain d’e-
classement des couples rédox
D: donneur; électronégatif, réducteur E°D
A: accepteur, électropositif, oxydant E°A
E°(pile)=…
E°(pile)=E°A-E°D>0
car E°A (electro+) > E°D (électro-)
E° ?
couple rédox
défini par son couple rédox standard = sa capacité à céder (ou accepter) des e- / électrode de référence, électrode hydrogène:
2H+ + 2e- <=> H2
relation potentiel redox /énergie libre
dG = - n F (E2-E1) = - n F E
comme E(pile)>0 alors dG<0
Faraday
96500 C/mole
96500 J/ V /e-
réaction à l’état non standard caractérisée par
dG =dG°+ RT*ln[ox1]*[Red2]/[Red1]*[ox2]
ainsi on démontre que…
E=E°-(0,06/n)log10[red]/[ox]
dans le cas de réaction mettant en jeu H+
E=E°-0.06pH-(0.06/n)log10[red]/[ox]
E°’ est décalé de … par rapport à E°
-0.42V
à l’état standard non biologique, (non pH=7), expression de E°pH=/=7
E°pH=/=7 = E°’+0,06(7-pH)
l’énergie libérée est piégée par la synthèse d’ATP (à plus de 90 prcent) par un mécanisme de…
chimiosmose
thermodynamique?
XIXeme siècle
science qui étudie les phénomènes thermiques liés à des transformations d’énergie
bioénergétique?
étudie des échanges globaux d’énergie des organismes vivants donc à t° cst et pH cst
