Chap 6 - Respiration aérobie + mitochondrie

Question 1

Schématiser une mitochondrie et connaître ses principaux compartiments.

Answer 1

Forme individuelle (classique en forme de saucisse ou cornichon)
En réseau, forme allongé en microcopie électronique
Présence de bicouches lipidiques : interne (crête, augmente surface de contact) & externe
Deux espaces distinct:
-Espace intermembranaire
-Matrice mitochondriale
–ADN circulaire :génome mitochondrial
–Ribosome

Question 2

Connaître les caractéristiques des membranes externes et internes de la mitochondrie.

Answer 2

Similaire au bactérie Gram -
Membrane externe:
-Très perméable aux < molec (a cause porine)
-Porine: protéine membranaire intrinsèque qui permet la diffusion libre de plusieurs molécules (H2O, sucre, a.a., ATP, co-enzyme A, ions)
–peuvent s’ouvrir et se fermer de manière régulée
–n’existe que dans la membrane mitochondriale externe & chez les bactéries Gram-neg
Membrane interne:
-Enrichie de protéines (ratio prot:lipide 3:1)
-Imperméable aux molécules polaires et aux ions
-Abrite les activités enzymatiques responsables de la production d’énergie sous forme ATP

Question 3

Connaître les principaux gènes (types généraux) encodés par le génome mitochondrial.

Answer 3

ADN mitochondrial: génome mitochondrial:

• Encode une partie (13) des enzymes de la voie de biosynthèse de l’ATP
• Encode des ARN de transfert et des ribosomes permettant la traduction du génome
• Encode 5% des protéines de la mitochondrie, le reste vient de l’ADN du noyau

Question 4

Connaître les fonctions de la mitochondrie.

Answer 4

Production de réserves d’énergie sous forme d’adénosine triphosphate
-Cycle des acides gras (beta-oxydation)
-Cycle de Krebs
-Phosphorylation oxydative (chaine de transport d’électrons / proton)
-Synthèse d’ATP (ATP synthétase)
Support à activités enzymatiques diverses dégradation du tryptophane, élongation des acides gras…
Signalisation intracellulaire (reserve calcium )
Apoptose (storage du cytochrome C)

Question 5

Pouvoir représenter la structure chimique de l’ATP et identifier ses composantes.

Answer 5

Triphosphate

Sucre ribose + adénine= adénosine

Question 6

Pouvoir expliquer la glycolyse avec un niveau de détail approprié (bilan de la réaction).

Answer 6

La glycolyse produit du pyruvate, du NADH et 2 ATP
Le pyruvate est transporté à travers la membrane interne de la mitochondrie et décarboxylé pour produire d’acétyl-coA qui entre dans le cycle de Krebs
Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi = 2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

Question 7

Comprendre et expliquer la fermentation lactique et son rôle dans la glycolyse.

Answer 7

Lorsqu’il n’y a pas d’O2
But: regénération du co-facteur NAD+ pour continuer la glycolyse
2 pyruvate+ lactate déshydrogénase+ 2 NADH = 2 lactate + 2 NAD+

Question 8

Connaître et pouvoir expliquer les 6 éléments clés de la synthèse d’ATP par la respiration.

Answer 8

1. Import de pyruvate dans la matrice mitochondriale (diffusion facilitée par un complexe transporteur MPC (mitochondrial pyruvate carrier))
2. Production d’acétyl-CoA
   - dégradation pyruvate
   - Cycle acides gras
3. Production des coenzymes réduites par le cycle de Krebs (NADH/FADH2 = donneur électron)
4. Création d’un gradient électrochimique de protons (ions h+) à travers la membrane interne (chaine électron)
5. Conversion de l’énergie du gradient en ATP : ATP synthétase
6. Transport d’ATP, d’ATP et de phosphate

Question 9

Pouvoir expliquer le cycle de Krebs.

Answer 9

Pruvate + Acétyl-CoA libère CO2 + NADH
associé à oxaloacétate devient citrate –> isocitrate –> libère NADH + CO2 devient alpha-cétoglutarate –> NADH +CO2 succinyl-CoA –> succinate –> FADH fumarate –> malate –> libère NADH –> redonne oxaloacétate

Si pyruvate= 4 NADH + 3 CO2 + 1 FADH
Sans pyruvate = 3 NADH +2 CO2 +1 FADH

Question 10

Connaître les deux sources principales d’acetyl-CoA dans la cellule

Answer 10

Acétyl+ coenzyme A (provient de Cystéine, Vitamine B5, ATP)
Par la dégradation du pyruvate dans la mitochondrie
-pyruvate désgydrogénase
-un immense complexe formé de 3 enzyme distincte
Par le métabolisme des acides gras
-Chaque cycle enlève 2 carbones à la chaine et produit 1 acétyl-CoA

Question 11

Connaître le bilan par cycle de la β-oxydation.

Answer 11

Bilan par cycle: 1 acétyl-CoA + 1 FADH +1 NADH

Question 12

Connaître le nom (pas la structure) des deux principales co-enzymes réduites qui donnent des électrons à la chaîne respiratoire.

Answer 12

Nicotinamide adénine dinucléotide NAD

Flavine adénine dinucléotide FAD

Question 13

Combien d’électron équivaut à chaque réducteur

Answer 13

NADH:
-donne ses électrons au complexe I donc passe à travers toute la chaîne de transport donc 10 protons vont dans l’espace intermembranaire = 3 ATP/NADH
FADH:
-donne ses électrons au complexe 2 donc passe à travers une partie de la chaîne de transport donc 6 protons vont dans l’espace intermembranaire = 2 ATP/FADH

Question 14

Dans quel sens voyage les électrons au niveau de la chaine de transfert.

Answer 14

Savoir que les électrons voyagent à travers la chaîne de transport d’un niveau d’énergie élevé (potentiel réducteur) vers un niveau d’énergie faible (potentiel oxydant) et que les transferts d’électrons entre les composantes de la chaîne s’accompagnent d’une libération d’énergie qui permet le passage de protons H+ de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire créant un gradient électrochimique

Question 15

Connaître par leur nom les principaux complexes de la chaîne de transport d’électron et leur positionnement dans la chaîne de transport d’électrons.

Answer 15

I NADH déshydrogénase
III Cytochrome bc1
II Succinate déshydrogénase
IV Cytochrome c oxydase
ubiquinone (molécule liposoluble de la membrane)
cytochrome c (libre dans l’espace intermembranaire)

Question 16

Connaître l’accepteur final des électrons de la chaîne respiratoire

Answer 16

Oxygène pour former H2O

Question 17

Comprendre le fonctionnement de la pompe ATP synthétase.

Answer 17

Force à proton-motrice
Divisé en 2 parties: F1 et F0
-la tête F1 contient 3 sous-unité catalytique beta qui convertissent ADP+Pi=ATP, 1 sous-unité gamma qui supporte la t^te et est attaché à la base contact différent avec chaque sous-unité beta
-la base F0 ancré dans la membrane, contient un canal à proton alpha couplé à un anneau rotatoire (plusieurs C)
sous unité alpha 3 beta 3 sont fixe
sous unité game tourne avec la base c et modifie la conformation alpha 3 beta 3 en les contactant
le changement de conformation permet la synthèse d’ATP à partir de la liaison d’ADP et de Pi
action d’un site catalytique beta= 3 conformation possible , le changement de conformation L vers T rapproche ADP et Pi ce qui mène à la formation d’ATP, le changement de conformation O libère ensuite le site

Question 18

Quel est le mouvement rotatoire de la base de l’ATP synthase

Answer 18

la sous unité alpha et un canal à proton en 2 partie
le proton passe à un sous-unité C ceci entraîne une rotation d’environ 30 degré antihoraire
les proton attaché voyage à l’intérieur de la membrane avec c et ressorte par la seconde partie du canal alpha
plusieurs sous-unité c permettent la rotation complète par incrément d’environ 30 degré

Question 19

Décrire le transport d’ATP, ADP et Pi dans la mitochondrie.

Answer 19

Export d’ATP dans l’espace intermembranaire
Import d’ADP et de phosphate
Se fait par transport actif de type secondaire
-ATP et ADP ont un antiporteur ATP-ADP translocase
-L’import du phosphate inorganique est couplé au transport de protons symporteur H+/Pi
le tout grace au gradient créé par la chaîne d’électron

Question 20

Connaître les principaux rôles des peroxysomes.

Answer 20

Vésicule qui contient une seule membrane, le site d’activité catalytique
Lieu du métabolisme des acides gras à très longues chaines
Synthèse de certains phospholipides (plasmalogène, important dans la gaine de myéline des neurones)
Échange d’intermédiaires de la beta-oxydation des lipides avec la mitochondrie pour les utiliser completement