Bioénergétique 3/3 Flashcards
Définir un agent découplant et expliquer brièvement son mode action.
Un agent découplant permet le découplage de la phosphorylation oxydative c’est à dire, le lien entre l’oxydation (transport d’électrons à travers la chaîne respiratoire) et la phosphorylation (synthèse d’ATP à partir d’ADP et de Pi par l’ATP synthase) :
→ annulent le gradient de protons (sans toucher à la chaîne de transport d’électrons) en créant un passage de protons à travers la membrane interne qui dissipe le gradient de pH et empêche la formation d’ATP (les H+ n’empruntent plus leur chemin dans la sous unités F0 → synthèse d’ATP bloquée).
→ Selon l’importance de cette voie, le découplage sera plus ou moins important.
→ L’oxydation reste stimulée (la consommation d’O2 reste élevée tant qu’il y a des substrats) et l’ADP reste élevée.
Expliquer l’effet d’un inhibiteur de la F0-F1 synthase et d’un agent découplant sur la consommation d’O2 mitochondriale
Un inhibiteur de la F0-F1 synthase va court-circuiter la F0-F1 ATPase, et bloque la formation d’ATP.
Les H+ n’empruntent plus leur chemin dans la sous unité F0. Il n’y aura pas de récupération de l’énergie libérée par le transfert d’électrons de la chaîne respiratoire qui, elle, n’est pas touchée.
L’agent découplant n’affecte pas la consommation d’oxygène. La chaîne respiratoire n’est pas touchée et peut même être augmentée.
L’oxydation reste stimulée tant qu’il y a des substrats, et l’ADP reste élevé.
→ Donc la consommation d’O2 mitochondriale reste élevée.
Citez dans l’ordre et expliquez brièvement les étapes menant à la production d’ATP à partir d’une mole de Glc
Production d’ATP à partir d’une mole de glucose:
Le glucose entre dans la cellule et être transformé par la glycolyse (dans le cytoplasme) en 2 NADH, 2ATP, 2 pyruvates.
Les 2 pyruvates vont entrer dans la matrice mitochondriale pour être converti en 2 acétylCoA en régénérant 2 NADH et en libérant 2CO2.
Il n’y a pas de production d’ATP.
L’acétyl-CoA va rentrer dans le cycle de Krebs → Cycle de Krebs produit 2 ATP.
Les 2 NADH de la glycolyse, les 2 NADH de la conversion (pyruvate en acétylCoA) et les 6 NADH du cycle de Krebs → vont aller dans la chaîne respiratoire pour réaliser la phosphorylation oxydative et produire 34 ATP et de l’eau.
L’oxydation d’une mole de glucose permet la synthèse de 36 à 38 moles d’ATP.
(selon les conditions:
- Hors de la PO:
- 4 ATP produits (2 glycolyse + 2 Krebs)
- Lors de la PO:
- d’une navette malate/aspartate : 38 ATP (foie, rein, coeur)
- d’une navette glycérophosphate: 36 ATP (cerveau, muscle squelettique))
Citez dans l’ordre et expliquez brièvement les étapes menant à la production d’ATP à partir d’une mole d’acide-gras
Production d’ATP à partir d’une mole d’acide gras (palmitate):
Le palmitate (1 mole) va rentrer dans la cellule pour être activé sous forme de palmitoyl-CoA, qui nécessite de l’énergie : -2ATP.
Le palmitoyl-CoA entre dans la mitochondrie pour subir la β oxydation → réduction de 7 FADH2 et 7 NADH, et libération de 8 acétyl-CoA. PAS de production d’ATP.
Les 8 acétyl-CoA entrent dans le cycle de Krebs pour libérer 24 NADH, 8 FADH2, 16 CO2 et 8 ATP.
Les NADH et FADH2 produits vont réaliser la phosphorylation oxydative (chaîne respiratoire) → production de 123 ATP et de l’eau.
Expliquer pourquoi les acides gras libèrent par mole, plus d’énergie que les glucides
Par mole, les acides gras libèrent plus d’énergie que les glucides (et d’autant plus que l’acide gras est long)
⇒ 1 mole de triglycéride (formé de glycérol et de 3 acides gras) libère une quantité d’énergie considérable. Etant donné qu’un acide gras possède plus de carbone, alors il possède plus d’énergie entre chaque liaison. La chaleur de combustion correspond à l’énergie totale des nutriments ou des aliments et dépend de leur structure moléculaire.
Pour 1 g de glucide =+> 4,2 kcal libérés.
Pour 1 g de lipide =+> 9,4 kcal libérés. L’énergie libérée par l’oxydation complète d’1g de lipide dans une bombe calorimétrique est ± 120 % supérieure à celle libérée par 1g de glucide.
Ex:
- l’oxydation complète du glucose en CO2 et H2O libère 2808 kJ/mol (38 ATP)
- l’oxydation complète de l’acide palmitique en CO2 et H2O libère 9800 kJ/mol (129 ATP)
Définir la chaleur de combustion d’un nutriment et expliquer brièvement par quelle méthode elle est mesurée.
L’enthalpie de combustion ∆Hc° ou chaleur de combustion est la variation d’enthalpie par mole de substance brûlée lors d’une réaction de combustion dans les conditions standards.
Ce qui correspond à la quantité d’énergie libérée par la combustion ou oxydation complète des nutriments.
Elle est mesurée par la méthode de calorimétrie directe.
La calorimétrie directe:
permet de déterminer la valeur énergétique totale (ou brute) d’un nutriment (glucide, lipide, protéine) ou d’un aliment (ensemble des nutriments) qui représente la totalité de l’énergie potentielle stockée dans ses liaisons chimiques par l’usage d’une bombe calorimétrique.
Le calorimètre étant isolé de l’environnement, l’élévation de la température du bain d’eau représente directement la chaleur libérée par la combustion complète du nutriment. La chaleur de combustion représente l’énergie potentielle stockée dans les liaisons chimiques du nutriment, c’est à dire l’énergie totale du nutriment.
Expliquer pourquoi l’énergie métabolisable des nutriments est inférieure à leur énergie totale, obtenue par calorimétrie directe.
La calorimétrie directe permet de déterminer la valeur énergétique totale d’un nutriment (brute) qui représente la totalité de l’énergie potentielle stockée dans ses liaisons chimiques.
Ainsi si l’on considère l’énergie totale d’un nutriment:
- 1g de lipides libère 9,4 kcal;
- 1g de glucides libère 4,2kcal;
- 1g de protéines libère 5,6 kcal.
L’énergie métabolisable des nutriments est inférieure à la valeur brute obtenue par calorimétrie directe en raison:
- du coefficient de digestibilité:
- 97-98% pour les glucides;
- 95% pour les lipides;
- 92% pour les protéines.
- de la composition azotée des protéines:
- perte d’énergie potentielle des protéines est de 16%, éliminée en urée.
- => 1g de protéines libère 4,2 kcal (=5,6 combustion complète *0,92 digestibilité *0,84 perte d’urée)
Les valeurs de l’énergie métabolisable de chaque nutriments est arrondie par le facteur d’Atwater :
- 1g de protéines libère 4kcal
- 1g de lipides libère 9kcal
- 1g de glucides libère 4 kcal
- (1g d’éthanol libère 7kcal)
Expliquer pourquoi l’énergie produite par la combustion d’1g de protéines dans une bombe calorimétrique est supérieure à celle libérée par 1 g de protéines au niveau de l’organisme.
L’énergie brute libérée par la combustion totale des protéines, dans une bombe calorimétrique, est de 5,6 kcal par gramme de protéines.
Cependant l’énergie métabolisable est nettement inférieure en raison du coefficient de digestibilité et de la perte d’uree qui s’applique aux protéines.
Soit: 5,6kcal/g (combustion complète) * 0,92 (digestibilité) * 0,84 (composition azotée induit perte d’énergie potentielle de 16%) = 5,6*0,92*0,84 = 4,2 kcal
Indiquer les valeurs des facteurs d’Atwater pour les glucides, lipides et protéines et expliquer brièvement votre réponse.
En tenant compte des différentes valeurs des aliments pour la digestibilité (%), la chaleur de combustion et de l’énergie nette → les facteurs généraux d’Atwater indiquent une moyenne pour chaque catégorie, pour en déduire que l’énergie nette (moyenne des énergies nettes pour 9 aliments) :
- 1g de protéines vaut 4,05 kcal libérées arrondies à 4 kcal
- 1g de glucides vaut 4,30 kcal libérées arrondies à 4kcal
- 1g de lipides vaut 9,40 kcal libérées arrondies à 9kcal
Définir le quotient respiratoire et donner sa valeur pour un régime contenant uniquement des glucides/ pour un régime contenant uniquement des lipides / pour un régime occidental normal.
QR = CO2 produit / O2 consommé
Rapport entre le nombre de litres de CO2 produits et le nombre de L d’O2 consommés.
Evalue approximativement le catabolisme énergétique d’un mélange métabolique au repos ou à l’exercice, en se basant sur le fait que les échanges pulmonaires en O2 et en CO2 reflètent bien les échanges gazeux produits par le métabolisme cellulaire des nutriments.
- Au repos le QR = 40/50 = 0,8 pour un régime occidental.
- Alimentation purement lipidique QR= 0,7 (0,69 à 0,73)
- Alimentation purement protéique QR= 0,82
- Alimentation purement glucidique QR= 1,00
Expliquer le principe de la calorimétrie indirecte.
Principe :
toutes les réactions organiques qui libèrent de l’énergie dépendent de la présence d’O2.
La mesure de l’O2 consommé par un individu lors d’un exercice aérobie mesure indirectement sa dépense énergétique.
On utilise la valeur de 5 kcal libérées par litre d’O2 consommé comme facteur de conversion pour évaluer l’énergie dépensée dans des conditions stables de métabolisme aérobie.
Un mélange d’aliments composés de glucides, lipides et de protéines complètement métabolisés libère +/- 5 kcal par litre d’O2.
Deux méthodes de calorimétrie indirecte (spiromètre) : en circuit fermé ou circuit ouvert.
Définir le métabolisme de base:
35-38 kcal/h/m<strong>2</strong>
Correspond aux besoins énergétiques minimum de l’organisme au repos pour assurer son fonctionnement normal et maintenir son homéostasie (débit cardiaque, respiration, maintient T°C corporelle…).
Correspond aux “besoins énergétiques incompressibles de l’organisme” ou à “l’énergie dépensée à ne rien faire”.
Mesuré chez un individu au repos, couché (pas endormi), au calme et sans activité intellectuelle intense, après un jeûne de 12 à 14h et à neutralité thermique (18 à 20°C).
Durant le sommeil le MB diminue d’environ 10%.
Le taux métabolique basal ou BMR est exprimé en kcal/h/kg ou en kcal/h/m2 de surface corpo.
Dépense énergétique globale quotidienne (DEG)
La DEG est de 2000 à 2500 kcal/J pour un individu de 70kg, en bonne santé et ayant une activité physique normale. dépend de 3 facteurs:
- métabolisme de base (60-75% DEG soit 1500- 1875kcal/J)
- thermogénèse post prandiale (10% de la DEG soit 250 kcal/J)
- exercice physique (15-30% de la DEG soit 375 à 750 kcal/J)
V/F l’énergie métabolique se répartit en 3 catégories:
- dissipation sous forme de chaleur (50%)
- thermogénèse post prandiale (5-10%)
- énergie nette, utile pour les travaux cellulaire (25-40%)
VRAI
• L’énergie métabolisable se répartit en 3 catégories:
- dissipation sous forme de chaleur: 50% (permettant de maintenir la température de l’organisme constante)
- thermogénèse post-prandiale, càd l’énergie servant à la digestion, à l’absorption des nutriments et au travail métabolique permettant leur mise en réserve: 5-10% (varie selon le type d’aliments ingérés, étant la plus élevée pour les protéines dont les transformations nécessitent des réactions de désamination et de transamination)
- énergie nette qui est l’énergie utile (servant à la réalisation de travaux cellulaires, soit être stockée sous forme d’ATP): 25-40% (= rendement énergétique de la cellule dans les conditions standards)
