Chaîne de transport des électrons

Question 1

Qu’arrive-t-il aux coenzymes réduits (NADH, FADH) lors de la glycolyse, de la glycogénolyse, de l’oxydation des acides gras et du cycle de Krebs?

Answer 1

Ils sont ré-oxydées par la chaîne de transport des électrons en agissant comme donneurs d’électrons. Les enzymes faisant partie de cette chaîne sont situés dans la membrane interne de la mitochondrie

Question 2

Comment la chaîne de transport des électrons est-elle organisée?

Answer 2

• Les complexes I à V sont imbriqués dans la membrane interne
• Chaque complexe accepte ou donne des électrons à des transporteurs
• L’accepteur final est l’oxygène
• Les complexe I, III et IV vont créer le gradient de protons nécessaire au fonctionnement de l’ATP synthase (complexe V)

Question 3

Quelles sont les particularités du complexe I de la chaîne de transport des électrons?

Answer 3

• Contient une NADH déshydrogénase (le NADH y est transféré)
• La FMN est un coenzyme attaché au complexe
• Transfert de 2 électrons (transportés par le NADH) au coenzyme qui devient FMNH2
• NAD+ est relâché
• Le transfert de 2 électrons fournit assez d’énergie pour pomper des protons vers l’espace inter-membranaire

Question 4

Quelles sont les particularités du complexe II de la chaîne de transport des électrons?

Answer 4

• Pas une pompe à proton contrairement au complexe I
• Contient la succinate déshydrogénase (groupement prosthétique: FAD+/FADH2)
• Agit en parallèle avec le complexe I

Question 5

Qu’est-ce que le coenzyme Q?

Answer 5

• Transporteur mobile ancré à la membrane
• Agit comme navette pour les électrons
• Reçoit les électrons provenant du complexe I et II, puis les transporte jusqu’au complexe III
• Capable d’accepter 1 ou 2 électrons à chaque transport

Question 6

Quelles sont les particularités du complexe III de la chaîne de transport des électrons?

Answer 6

• Complexe cytochrome C réductase
• Coenzyme Q donne 2 électrons au complexe III
• Les électrons sont d’abord transférés à un groupement fer-souffre, puis à une protéine: cytochrome C
• Participe à l’établissement d’un gradient de protons

Question 7

Qu’est-ce que le cytochrome C?

Answer 7

• Protéine située en périphérie de la membrane interne mitochondriale
• Se lie alternativement au complexe III et IV
• Fonctionne comme une navette d’électrons entre les 2 complexes
• Transporte les électrons 1 par 1 à l’aide du fer

Question 8

Quelles sont les particularités du complexe IV de la chaîne de transport des électrons?

Answer 8

• Cytochrome C oxydase
• Les électrons dans ce complexe sont transférés 1 par 1 jusqu’à l’accepteur finale: oxygène
• Pour chaque paires d’électrons transférées, une molécule d’H2O est formée
• L’énergie du transfert des électrons permet de transférer des protons dans l’espace inter-membranaire

Question 9

Vrai ou faux? L’oxydation d’un composé est toujours accompagnée par la réduction d’un autre composé.

Answer 9

Vrai, couplage oxydo-réduction

Question 10

Que peut-on dire de la chaîne de transport des électrons en lien avec le relâchement d’énergie durant le transport des électrons?

Answer 10

Elle est orientée des composés ayant un fort pouvoir réducteur (donneur) vers les composés ayant un fort pouvoir oxydant (accepteur).

Question 11

Quel est le résultat du pompage de protons dans l’espace inter-membranaire par l’entremise des complexes I, III et IV?

Answer 11

Création d’un gradient électrique et un gradient de pH (électrochimique). L’énergie générée par ce gradient est suffisante pour engendrer la synthèse d’ATP. Il est donc le point commun entre l’oxydation (chaîne de transport) et la phosphorylation (production d’ATP)

Question 12

Quelles sont les particularités du complexe V de la chaîne de transport des électrons?

Answer 12

• Aussi appelé ATP synthase
• Responsable de la synthèse d’ATP en utilisant l’énergie du gradient de protons généré par la chaîne de transport
• 2 sous-unités: F0 (partie non-polaire dans la membrane) et F1 (partie globulaire en contact avec la matrice mitochondriale)

Question 13

Vrai ou faux? Les protons entrent dans l’ATP synthase par la sous-unité F1.

Answer 13

Faux, F0

Question 14

Que génère l’entrée de protons dans l’ATP synthase en neutralisant les charges négatives des acides?

Answer 14

• Changement de conformation
• Rotation de F0
• Rotation de gamma et changement de conformation de F1 favorisant la synthèse d’ATP (3 couples alpha-bêta)

Question 15

Vrai ou faux? La synthèse d’ATP se fait dans la sous-unité F1 de l’ATP synthase.

Answer 15

Vrai

Question 16

Les 3 sous-unités bêta de F1 peuvent prendre 3 conformations différentes et changent à chaque rotation de la sous-unité gamma. Quelles sont ces 3 conformations et leur affinité pour l’ATP?

Answer 16

• O (ouvert): relâche l’ATP
• L (lâche): contient ADP+Pi
• T (tendue): Retient l’ATP

Question 17

Pourquoi dit-on que la chaîne de transport des électrons et la phosphorylation oxydative sont 2 processus fortement couplés?

Answer 17

• Membrane interne des mitochondries est imperméables aux protons
• Le flux de protons passent obligatoirement par l’ATP synthase

Question 18

Quels sont les 2 principaux rôles des agents découplants?

Answer 18

• Abolissent le gradient de protons rendant la membrane perméable aux protons
• Induisent la production de chaleur par l’activation du métabolisme oxydatif (utilisation du NADH)

Question 19

Dans quel tissu spécialisé retrouve-t-on une voie alternative à la production d’ATP à l’aide de protéines découplantes pour produire de la chaleur?

Answer 19

Tissu adipeux brun (principalement chez les rongeurs, sachant que c’est le rôle des muscles chez les humains)

Question 20

Que fait la présence de protéines découplantes (UCP)?

Answer 20

• Permet l’entrée des protons dans la matrice
• Annulent le gradient
• Diminution de la production d’ATP, activation du métabolisme oxydatif dont l’énergie produite sera dissipée sous forme de chaleur

Question 21

À quel type de molécule la membrane interne de la mitochondrie est-elle imperméable?

Answer 21

Molécules hydrophiles (NADH, oxaloacétate, acétyl-CoA, ATP, etc.)

Question 22

Comme la majorité de l’ATP produit dans la mitochondrie est consommée dans le cytosol et que l’ADP doit retourner dans la mitochondrie et que ce sont 2 molécules hydrophiles, comment font-elles pour traverser la membrane interne?

Answer 22

Les translocases sont des protéines spécialisés dans le transport des nucléotides adényliques (10% des protéines de la membrane interne). Elles lient l’ATP et l’ADP et reposent sur la différence de potentiel membranaire (matrice négative et espace inter-membraniare positif)

Question 23

Quelle est la navette qu’utilise le NADH pour entrer dans la mitochondrie du cerveau et des muscles squelettiques?

Answer 23

Navette glycérol phosphate

Question 24

Comment se produit le transport des intermédiaires réduits (NADH) dans la mitochondrie avec la navette glycérol phosphate?

Answer 24

• FAD+ agit comme accepteur d’électrons
• Production de 2 ATP (exergonique)
• 2 étapes successives: NADH donne un électron à la navette et la navette donne l’électron au FAD+

Question 25

Quelle est la navette qu’utilise le NADH pour entrer dans la mitochondrie du foie, du coeur et des reins?

Answer 25

Navette Malate-Aspartate

Question 26

Comment se produit le transport des intermédiaires réduits (NADH) dans la mitochondrie avec la navette malate-aspartate?

Answer 26

• La transformation d’pxaloacétate en malate permet la réoxydation du NADH en NAD+ dans le cytosol
• Dans la mitochondrie, le malate redevient l’oxaloacétate et une molécule de NAD+ est réduite en NADH
• Production de 3 ATP

Question 27

Comment le cytochrome C oxydase (complexe IV) est-il régulé?

Answer 27

• Régulation par son substrat (cytochrome C réduit)
• Ce substrat dépend du ratio [NADH]/[NAD+] et [ATP]/[[ADP][Pi]
• Quand les ratios sont élevés: niveaux élevés de substrat, donc grand activité du complexe et formation d’ATP

Question 28

Quels sont les éléments permettant de maintenir un ratio élevé de [NADH]/[NAD+]?

Answer 28

Glycolyse, bêta-oxydation et cycle de Krebs

Question 29

Qu’est-ce qui régule les enzymes limitantes des voies de synthèse d’ATP?

Answer 29

Les niveaux énergétiques