chaine de transport des électrons Flashcards
Comment est le glucose après les réaction de glycolyse et cycle de l’Acide citrique?
oxydé en CO2
a libéré 12 paires d’électrons
À quoi sont transférées les 12 paires d’électrons issues de l’oxydation d’une molécule de glucose?
PAS DIRECTEMENT TRANSFÉRÉES À L’OXYGÈNE
- oxydées en coenzyme NAD+ et FAD pour former 10 NADH et 2FADH2
Comment les électrons passent à l’O2?
pas directement au NADH FADH2
passe plutôt par une série d’intermédiaires : transporteurs d’électrons
Que font les électrons dans la chaine de transport d’électrons?
participent réactions d’oxydo-réduction de plus de 10 centres rédox avant de réduire O2 en H2O
À quoi servent les protons dans la chaine de transport des électrons?
H+
sortent de la matrice de la mitochondrie vers espace intermembranaire
crée un gradient de pH donc une énergie libre utilisée pour la synthèse d’ATP (phosphorylation oxydative)
Combien d’ATP fait une molécule de glucose oxydée?
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Ou sont les protéines qui assurent le transport d’électrons et phosphorylations oxydative ?
liées à la membrane interne
ou se fait le transport d’électrons et phosphorylations oxydative?
dans la membrane interne et matrice de la mitochondrie ou doivent se retrouver les composantes (ex NADH)
Est de que la membrane externe de la mitochondrie est imperméable ou perméable? interne?
externe = perméable à la plupart des ions et des petites molécules (ADP ATP pyruvate)
interne = imperméable aux ions –>H+
DONC formation gradient de protons (électrochimique) qui fournit énergie essentielle à la respiration cellulaire
Qu’est ce qu’un gradient chimique? ou de pH
espace intermembranaire + acide que matrice,
pH + acide essentiel à l’activité de certaines enzymes
Qu’est ce que le gradient électrique ?
= potentiel de membrane qui est positif
espace intermembranaire chargé positivement
Qu’est ce que le gradient électrochimique de protons?
= force protomotrice (FPM)
entrée ou retour d’un proton par diffusion vers la matrice génère de l’énergie libre nécessaire à la synthèse de l’ATP
Comment fonctionne un gradient de H+ à travers la membrane mitochondriale?
Comme un barrage hydroélectrique
- énergie libérée par oxydation des aliments utilisée pour pomper les protons à travers la membrane (BARRAGE)
créant un réservoir de protons d’un côté de la membrane
-flux de protons à travers une TURBINE enfouie dans la membrane fournit de l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP
Qu’est ce que la chimiosmose?
mouvement des ions en fonction de leur gradient électrochimique, à travers une membrane sélectivement perméable
Quel est le trajet des NADH? métabolites de la mitochondrie? ATP?
NADH: produit dans la glycolyse dans le cytoplasme, doit accéder à la chaine de transport, (mitochondrie)
métabolites: doivent atteindre leurs destinations métaboliques
ATP: produit par mitochondrie: doit parvenir au cytoplasme
ADP et Pi doivent entrer dans la mitochondrie
Quels sont les 3 systèmes de transport?
uniport
symport
antiport
Comment fonctionne le système uniport?
1 seule molécule à la fois (passif)
Comment fonctionne le système symport?
2 molécules différentes dans le même sens
- Pi + H+
- pyruvate + H+
Comment fonctionne le système antiport?
2 molécules différentes dans le sens opposé
-ADP et ATP
Qu’est ce que la translocase des nucléotides adényliques?
système antiport impliqué dans le transport de l’ATP de la matrice mitochondriale vers le cytoplasme en échange d’ADP, changement de conformation
- situé dans la membrane interne mitochondriale
Que fait le transporteur de phosphate?
système symport de Pi avec H+, dépend d’un gradient de pH, H+ doit avoir été exclu des pompes de la chaine de transport (coût énergétique)
aide pour que Pi reviennent dans la mitochondrie
Qu’est ce que la navette malate-aspartate?
transport du NADH produit dans le cytoplasme lors de la glycolyse transporté dans la membrane interne de la mitochondrie
COEUR FOIE REIN
- 2 phases de 3 étapes
En quoi consiste la phase A?
transport d’électrons dans la matrice?
En quoi consiste la phase B?
régénération de l’oxaloacétate cytosolique
Quelle est l’étape 1 de la phase A?
dans le cytosol
- NADH réduit oxaloacétate pour donner NAD+ et donner du malate, catalysé par l’enzyme MALATE DÉSHYDROGÉNASE CYTOSOLIQUE
Que fait l’ENZYME malate déshydrogénase cytosolique?
réduit oxaloacétate pour donner du NAD+
phase A étape 1
Quelle est l’étape 2 de la phase A?
transporteur malate-a-cétoglutarate transporte le malate du cytosol vers la matrice mitochondriale en échange d’a-cétoglutarate provenant de la matrice
donc traverse la membrane
Quelle est l’étape 3 de la phase A?
dans la matrice mitochondriale, NAD+ réoxyde le malade pour donner NADH et oxaloacétate,
catalysé par MALATE DÉSHYDROGÉNASE MITOCHONDRIALE
Que fait l’ENZYME malate déshydrogénase mitochondriale?
catalyse la réoxydation par le NAD+ du malate pour donner NADH et oxaloacétate
Que se passe-t-il dans l’étape 4 phase B?
dans la matrice, une transaminase transforme oxaloacétate en aspartate
avec transformation concomitante de glutamate en a-cétoglutarate
Que se passe-t-il dans l’étape 5 phase B?
ASPARTATE transporté de la matrice vers le cyctoplasme
par le transporteur glutamate-aspartate, en ÉCHANGE de glutamate cytosolique
Que se passe-t-il dans l’étape 6 de la phase B?
dans le cytoplasme; aspartate transformé en oxaloacétate par une transminase
en même temps que l’a-cétoglutarate transformé en glutamate
Qu’est ce que la navette glycérophoshate?
dans le cerveau et muscle squelettique
3 étapes
- efficace que le plan énergétique
Quelle est la première étape de la navette glycérophosphate?
glycérol-3-phosphate déshydrogénase catalyse oxydation NADH cytosolique via DHAP
pour donner NAD+ et glycérol-3-phoaphate (G3P)
Que fait l’ENZYME glycérol-3-phosphate déshydrogénase?
catalyse oxydation NADH cytosolique
via DHAP pour donner NAD+ et G3P
Quelle est la seconde étape de la navette glycérophosphate?
électrons du glycérol-3-phosphate (G3P) transférés à une FAD
pour donner FADH2
Quelle est la troisième étape de la navette glycérophosphate?
flavoprotéine déshydrogénase localisé sur côté externe de la membrane interne fournir des électrons à la chaine de transport
Pourquoi la navette glycérophosphate est moins efficace?
on part avec NADH qui a un potentiel de faire 3 ATP mais transformé en NAD peut générer 2 ATP
Quels sont les électrons qui passent dans la chaine de transport d’électrons ?
électrons captés par le NAD+ et FAD lors de leur réduction dans la glycolyse et cycle de krebs
donne de l’O2 et eau
À quoi est couplé l’énergie libre du transport d’électrons du NADH ou FADH2?
à la synthèse d’ATP
grace au flux transmembranaire de protons
très exergonique
Quels sont les complexes de la chaine de transport des électrons?
- électrons du NADH transférés au complexe 1
- électrons du FADH2 transférés au complexe 2
- électrons transférés au complexe 3 (coenzyme Q)
- électrons transférés au complexe 4 par cytochrome c
Par quoi est déterminé la direction du flux des électrons le long de la chaine principale?
par la faculté des composante à perdre ou gagner des électrons
- NAD + affinité modérée
- NADH peut facilement céder 2 électrons
- O2 très forte affinité pour électrons (bon agent oxydant), acceptent facilement
Comment est exprimée la capacité a donner ou perdre électrons?
potentiel d’oxydoréduction
accepter = positif
Dans quel sens se déplace les électrons?
des molécules à faible potentiel rédox vers les molécules possédant un potentiel fort
donc NADH vers O2
Que signifie un ∆E˚’ positif?
résulte en un ∆G˚’ négatif donc réaction spontanée ou favorable
Dans quel sens les protons H+ sont pompés dans la chaine respiratoire?
à travers la membrane interne
de la matrice vers l’espace intermembranaire
De quoi sont formés les complexes dans la chaine respiratoire?
de plusieurs constituants protéiques associés à des groupes prosthétiques d’oxydo-réduction
complexes peuvent se déplacer latéralement dans la membrane de la mitochondrie
À quoi correspond le complexe 1 ?
NADH déshydrogénase
gros complexe
contient FMN (diffère de FAD par absence d’AMP)
contient 6-7 centres fer-soufre
Quel est le seul complexe contenant de la FMN?
complexe 1
Qu’est ce qu’une flavine mononuclotide?
FMN
groupement prosthétique d’oxydo-réduction
diffère du FAD par absence de AMP
Que se passe-t-il dans le complexe 1?
NADH donne 2 électrons au FMN réduit en FMNH2
électrons du FMNH2 passent sur une autre protéine dont groupes prosthétiques sous la forme de centres Fe-S
–> atomes de fer peuvent alterner entre forme oxydée et réduite
électrons transférés à une molécule CoQ – réduite en CoQH2 qui va transférer les électrons au complexe 3
4 protons aussi pompés hors de la matrice pour contribuer au gradient chimique
À quoi correspond le complexe 2?
succinate déshydrogénase (du cycle de krebs)
Que contient le complexe 2?
4 sous-unités protéiques dont la succinate déshydrogénase et 4 cofacteurs
- 1 FAD
- 3 centres fer-soufre
Que se passe-t-il dans le complexe 2?
FADH2 associé à la succinate déshydrogénase transfère ses électrons au CoQ –> CoQH2 via Fe-S
Dans quel complexe des protons sont pompés à l’extérieur de la matrice?
1
À quoi correspond le complexe 3?
Q-cytochrome c oxydoréductase
ou complexe cytochrome bc1
Que contient le complexe 3?
sous unités protéiques 4 groupes prosthétiques qui participent au transfert é - 2 cytochromes de type b - 1 centre fer-soufre - 1 cytochrome de type c
Que se passe-t-il dans le complexe 3?
transfert des 2 électrons du CoQH2 vers cytochrome c
= cycle Q
en 2 phases car cytochrome c peut accepter 1 ÉLECTRON À LA FOIS
4 protons seront pompés dans l’espace intermembranaire par complexe 3
Qu’est ce que la cytochrome c?
hémoprotéine associée à la membrane interne de la mitochondrie
dans tous les organismes
agit comme une navette car mobile, transporte électrons du complexe 3 à 4 (cytochrome c oxydase)
fer du noyau de hème transporte 1 électron à la fois, passe de l’état oxydé ferrique à réduit ferreux
À quoi correspond le complexe 4?
cytochrome c oxydase
Que contient le complexe 4?
protéines et 4 groupes prosthétiques
- 2 cytochrome de type a
- 2 centres cuivre
Que se passe-t-il dans le complexe 4?
catalyse transfert de 4 électrons du cytochrome c à l’O2
réduction de l’O2 en H2O
nécessite 4 électrons du cytochrome c
nécessite 4 protons prélevés dans la matrice mito.
énergie libérée par la ré-oxydation du cytochrome c sert à pomper 4 protons hors de la matrice
À quoi servent les centres Cu dans le complexe 4?
participent au transfert d’électrons en alternant entre état réduit (Cu) et oxydé (Cu2+).
transporte qu’un seul électron à la fois
une molécule d’O2 nécessite passage de 4 ÉLECTRONS
La synthèse d’ATP est ender ou exergonique? catalysé par?
synthèse à partir d’ADP endergonique
catalysé par ATP synthase (couplée au transport des électrons)
Quels sont les autres nom de l’ATP synthase?
FoF1
ATPase
complexe 5
Qu’est ce que le couplage énergétique (ou transduction d’énergie?
énergie libérée par le transfert d’électrons mis en réserve sous forme utilisable par ATP synthase,
conservation d’énergie
IMPLIQUE CHIMIEOSMOSE (gradient électrochimique)
Comment les H+ génèrent de l’énergie libre?
lorsque les H+ retournent vers la matrice mitochondriale par diffusion
Quelle énergie nécessite la synthèse d’ATP?
(+50) d’énergie libre physiologique ∆G
nécessite 3H+ pour 1 ATP
Que contient l’ATP synthase?
au moins 16 protéines différentes dans 2 régions appelées Fo et F1
Pourquoi l’ATP synthase est une machine moléculaire?
elle est une pompe a protons ET un moteur moléculaire rotatif
l’ATP synthase catalyse une réaction réversible ou pas?
oui catalyse une réaction réversible
- -> peut synthétise ATP en utilisant force protomotrice
- -> peut hydrolyser ATP pour pomper protons contre gradient électrochimique
À quoi correspond la région Fo de l’ATP synthase?
transmembranaire
constituée de 3 types de sous-unités hydrophobes (abc)
a= possède 2 demi-canaux à protons (entrée sortie)
ensemble de la région Fo forme un canal à protons qui traverse la membrane mitochondriale interne
RESPONSABLE DE LA TRANSLOCATION DES PROTONS
À quoi correspond la région F1?
surface matricielle de la membrane mitochondriale interne
forme sphérique
constituée de 5 types de polypeptides
- γ et ε forme tige centrale
- α et β disposées en anneau hexagonal, fixent nucléotides mais juste la β possète une activité catalytique pour synthétiser ATP ou hydrolyser
donc contient 3 sites de liaison pour ADP+Pi / ATP
CATALYSE LA FORMATION DE LA LIAISON PYROPHOSPHATE DE L’ATP
Comment sont les sous-unités dans la région F1
- γ et ε forme tige centrale
- α et β disposées en anneau hexagonal, fixent nucléotides mais juste la β possète une activité catalytique pour synthétiser ATP ou hydrolyser
Quels sont les rôles des sous-unités Fo et F1?
F1: CATALYSE LA FORMATION DE LA LIAISON PYROPHOSPHATE DE L’ATP
F0 : RESPONSABLE DE LA TRANSLOCATION DES PROTONS
Comment sont connectées les régions Fo et F1?
tige centrale γε fermement liée à l’anneau formé par les sous unités c
colonne externe constituée de α, β et δ.
Est ce que la formation d’ATP nécessite de l’énergie ?
formation d’ATP lié à l’Enzyme nécessite pas d’énergie
MAIS
la libération de l’ATP nouvellement synthétisé à partir de l’enzyme OUI
Que provoque le flux de protons à travers Fo ?
induit un changement de conformation de l’enzyme F1 qui aboutissent à la fixation des substrats sur ATP synthase
- donc synthèse d’ATP et libération
Quelles sont les conformations possibles des sites catalytiques de la f1?
chacun des 3 sites de la F1 est dans une conformation différente
- ouverte
- lâche
- serrée
lorsque la force protomotrice active ATP synthase, ils passent successivement d’un état à l’autre
De quoi est composé l’ATP synthase?
rotor - partie mobile, constitué du dodécamère associé aux sous unités γ et ε
stator - partie fixe, constitué de l’hexamère α3β3 , et des sous-unités α β et δ
Comment se déroule la liaison avec ATP synthase?
- liaison ADP+Pi au site catalytique de faible affinité lorsque F1 en conformation lâche
- passage des protons à travers ATP synthase induit des changements de conformations des 3 sites
L–> T
T–> O
O–> L
Dans quelle conformation de F1 est produite l’ATP?
T
Qu’est ce qui fait fonctionner ATP synthase? validation?
le gradient de protons fait fonctionner l’ATP synthase
validation dans une expérience de reconstitution
- pompe a protons activée par la lumière, sans complexe
Que fait l’oligomycine?
inhibe l’ATP synthase en bloquant canal à protons (sous unité Fo) nécessaire pour la phosphorylation oxydative
Pourquoi l’inhibition de la synthèse d’ATP arrête la chaine de transport d’électrons?
car haute concentration de protons n’est pas dissipée
énergie libre libérée par l’oxydation biologique de substrats (NADH et FADH2) insuffisante pour pomper des protons contre un gradient encore + élevé.
si ATP synthase fonctionne pas, si gradient de protons trop importants, complexe pas assez d’énergie, chaine de transport s’arrête
Qu’est ce que la translocase des nucléotides adényliques?
système d’échange antiport ADP-ATP
dimère de sous unité identique
couteux pour la cellule
Pi doit entrer en même que H+
De quoi dépend la régulation de la production d’ATP?
- apport en NADH (valeur ration NADH/NAD+) intramitochondrial
- apport en O2 ADP et Pi
- activité physique - besoin en énergie
au repos, phosphorylation oxydative est au ralenti
Quels sont les composés qui peuvent découpler le processus de transfert d’électrons?
DNP (2,4 dinitrophénol)
(carbonylcyanide-para-tri)……. FCCP
Qu’est ce que le processus de découplage?
composés d’Acides faibles liposolubles qui traversent la membrane sous forme neutre ou protonée
fixent les protons sur le côté cytosolique, diffusent dans la membrane et libère les protons du côté matriciel de la membrane –> DISSIPE GRADIENT
Que produit le découplage?
de la CHALEUR
- métabolisme accéléré produit une perte de poids
Que sont les résultats d’une pilule amaigrissante avec DNP?
diminution de production d’ATP et CHALEUR
donc hausse excessive de la température corporelle, (fièvre fatale)
Quelles sont les adaptations des animaux adaptés au froid?
génèrent naturellement de grandes quantités de chaleur par découplage des phosphorylation oxydatives
- tissus adipeux des organismes contient beaucoup de mitochondries = tissu adipeux brun
Que contient la membrane interne des mitochondries du tissu adipeux brun?
protéines: thermogénine = générateur de chaleur
- crée un canal à protons passif, écoulement des protons de l’espace intermembranaire vers la matrice
Qu’est ce que l’effet de Warburg?
observation que les cellules cancéreuses tirent leur énergie par un taux de glycolyse élevé suivie de la fermentation dans le cytosol, produisant niveau élevé d’acide lactique
– cellules malignes à croissance rapide ont des taux de glycolytique + élevés
Par quoi peut être causé l’Effet Warburg?
- conséquence d”un dommage à la mitochondrie dans le cancer
- adaptation à des environnement pauvres en oxygène dans certaines tumeurs
- produits de gènes du cancer peuvent fermer mitochondries qui autrement pourrait tuer les cellules cancéreuses
