cours 10 Flashcards
1
Q
Quelle est la définition de la respiration?
A
Transfert d’électrons d,un donneur à un accepteur qui utilise une chaine membranaire de transporteurs d’électrons et qui génère un gradient de protons membranire permettant la formation d’ATP par phosphorylation oxydative via l’ATP synthase
2
Q
Quelle est la définition de la respiration aérobique?
A
réaction où les cofacteurs d’oxydoréduction réduits lors des rx cata (NADH et FADH2) sont utilisés comme donneurs d’électrons dans la chaine de transport d’électrons avec l’oxygène comme accepteur terminal d’électrons pour la formation d’eau, d’un gradient membranaire de H+ et la génération d’ATP par phosphorylation oxydative via l’ATP synthase
3
Q
D’où provient le NADH?
A
- glycolyse
- voie ED
- cycle de Krebs
- voie de la beta oxydation
4
Q
D’où provient le FADH2?
A
- cycle de Krebs
- voie de beta oxydation
5
Q
D’où provient le NADPH?
A
- voie de pentose phosphate
6
Q
Parmi NADH, NADPH et FADH2, lesquels servent à la respiration?
A
- NADH et FADH2
(NADPH sert seulement dans les voies ana, donc pas dans respiration)
7
Q
Dans la chaine de transport des électrons, combien chaque complexe (et le nom de leur composant) produit de protons (nombre de protons pompés)?
A
I: NADH déshydrogénase: 4 H+
II: succinate déshydrogénase: 0 H+
III: cytochrome bc1 (e* ubiquinone): 4 H+
IV: cytochrome oxydase: 2 H+
8
Q
Vrai ou faux. Dans la chaine de transport des électrons, les complexes I et II sont dépendants?
A
Faux. Ils sont indépendants, ce qui passe dans le I ne passe pas dans le II et inversement
9
Q
Qui assure le transport entre les complexe III et IV?
A
le cytochrome c
10
Q
Combien de H+ nécessite une rotation complète de l’ATPase et combien d’ATP est-il produit?
A
10 H+ pour 3 ATP
11
Q
Quelles sont les 3 différences entre les procaryotes et les eucaryotes pour la respiration aé?
A
- les eucaryotes ont des systèmes de navette pour transporter les e- du cytosol aux mitochondries. les procaryotes n’ont pas ça
- la composition de la chaine de transport d’e- varie selon les espèces bactériennes. les eucaryotes ont tous le modèle classique de la chaine de transport
- seulement chez bactéries, la chaine de transport des e- peut être bifurquée et comprendre diff éléments selon la concentration en O2
12
Q
Chez les eucaryotes, dans quels compartiments cellulaires s’effectuent la glycolyse, le cycle de Krebs, Chaine de transport des électrons?
A
- cytosol
- mitochondrie
- mitochondrie
13
Q
Chez les eucaryotes, pourquoi les systèmes de navette sont requis?
A
pour apporter les électrons provenant de la glycolyse à la mitochondrie pour alimenter la chaine de transport d’e- et le phosphorylation ocydative
14
Q
Selon les diff espèces bactériennes, la chaine de transport d’e- varie à quel niveau (4)?
A
- système de transport des e- entre le complexe I ou II et le complexe III: d’hab une ubiquinone, mais possibilité d’autres quinones
- sytème III d’hab cytochrome bc1, mais haut niveau de variabilité entre les espèces bactériennes
- système de transport entre complexe III et IV, d’hab cytochrome c, mais peut être d’autre cytochrome
- système IV, d’hab cytochrome oxydase, mais nature varie selon le cytochrome
15
Q
Est-ce que les procaryotes ont des mitochondries?
A
non
16
Q
De quoi est composée la chaine atypique de transport d’e- aé d’E.coli?
A
- complexe I et II (NADH et succinate déhydrogénase)
- ubiquinone
- cytochrome b556 ou b558 comme complexe III (en alternance selon la [ ] d’oxygène)
- cytochrome o, a ou d (selon la [ ] d’oxygène) (non le cytochrome c retrouvé chez la majorité des bactéries)
- du complexe. IV (cytochrome oxydase)
17
Q
Dans la chaine de transport d’électrons aé bifurquée chez E. coli, quelle voie est utilisée si la [] d’oxygène est élevée vs quand basse?
A
- élevée: cyt b556, cyt o, a une moyenne affinité pour l’O2
- basse: cyt b558, cyt a, d, forte affinité pour O2
- dans les deux cas, l’O2 est l’accepteur final des électrons et les étapes du début sont pareilles.
18
Q
Quelle est la définition de la respiration anaérobique?
A
d’autres accepteurs terminaux d’électrons moins efficaces que l’O2 sont utilisés pour la chaine de transport des électrons. Le transport d’électrons génère un gradient membranaire de H+ et la génération d’ATP par phosphorylation oxydative via l’ATP synthase
19
Q
En conditions ana, les espèces bactériennes ont deux choix de métabolismes alternatifs, lesquels?
A
- respiration ana
- fermentation
20
Q
Vrai ou faux. La respiration ana est possible pour les eucaryotes?
A
Faux. La seule voie possible en ana est la fermentation
21
Q
Quelle est l’équation de la respi ana?
A
source de C organique –(catabolisme)–> formate, NADH et autres – chaine de transport des e—> accepteurs alternatifs d’e-
22
Q
Comment se passe la régulation de la chaine de transport d’électrons en aé?
A
- les éléments de la chaine de transport d’e- aé sont produits
- les coenzymes d’oxydoréduction (NADH et FADH2) réduit lors du cata des sucres sont utilisés comme donneurs d’e- pour alimenter la chaine de transport d’e- aé.
- les éléments spécifiques à la chaine de transport d’e- ana ne sont pas produits
23
Q
Comment se passe la régulation de la chaine de transport d’électrons en ana?
A
- les éléments de la chaine de transport d’e- aé ne sont pas produit, sauf le complexe I (NADH déshydrogénase) et l’ubiquinone qui demeurent présents en faibles qté.
- le FADH2 n’est donc pas utilisé comme donneurs d’électron pour alimenter la chaine de transport d’e- ana (car pas de complexe II et d’hab c’est là que c’est produit) NADH est peu utilisé
- les éléments de la chaine de transport d’électrons ana sont produits, dont la forme déshydrogénase pour l’utilisation du formate en tant que donneur d’électrons
24
Q
De quoi est composé la chaine de transport d’électrons ana?
A
donneurs d’électrons –> déshydrogénase –> menaquinone –> réductase –> accepteur terminal
(échange d’e- à chaque –>)
très variable
25
Dans la chaine de transport d'électrons ana, dans quel cas on utilise menaquinone vs ubiquinone?
- menaquinone: Pour tous les donneurs d'électrons sauf NADH
- ubiquinone: seulement pour le NADH (par contre, en aé, c'est lui le principal)
26
Quels sont les différents donneurs d'e- dans la chaine de transport d'e- ana? Et quelle est leur enzyme respective?
- principal: formate: déshydrogénase pour le formate
- NADH: déshydrogénase pour le NADH
- glycérol-3P: déshydrogénase pour le glycérol-3P
- lactate: déshydrogénase pour le lactate
27
En quoi le pyruvate provenant du cata des sucres est-il converti par l'e* déshydrogénase en condition aé?
en acétyl-CoA
28
En conditions ana, comment le pyruvate est transformé en acétyl-CoA?
- l'e* pyruvate formate lyase est produite et vient couper le pyruvate en deux en ajoutant le CoA
- Cette rx ne nécessite pas de rédox ni de source d'énergie chimique
- pyruvate + CoA --e*--> acétyl-CoA + formate
29
Comment se produit l'export du formate dans l'environnement extracytoplasmique?
- le formate qui est produit dans le cytoplasme est exporté au travers de la membrane interne par un transporteur de type symport (de la famille de formate et nitrate)
- c'est le transporteur FocA chex E. coli
30
Est-ce que FocA est produit en permanence ou seulement dans des conditions particulières?
seulement en condition ana car en aé pas besoin
31
Quelle est la relation entre la régulation des gènes codants pour la pyruvate formate lyase et le transporteur FocA?
la régulation est coordonnéee
32
Pourquoi l'export du formate est requis pour son utilisation comme donneur d'électrons pour la chaine de transport d'e- ana?
Parce que le site catif de la formate déshydrogénase est localisé du côté extracytoplasmique de la membrane interne
33
Quel est le rôle de la formate déshydogénase? Et que relâche-t-elle?
- transférer 2 électrons du formate extracytoplasmique à la menaquinone membranaire (MQ) via des centres actifs (Mo, Fe-S, hème b)
- relâche du CO2 et 2 H+ dans le milieu extracytoplasmique, ce qui contribue au gradient de protons membranaire
34
Quelle est la différence entre une menaquinol et une ménaquinone?
- menaquinol (MQH2) : est MQ mais avec 2 H+ qui viennent du cytoplasme
- menaquinone (MQ): sans électron ou protons
35
Pourquoi en respi aé on n'utilise pas la formate déshydrogénase?
Parce que production de seulement 2 H+ contrairement à 4, donc moins avantageux
- NADH/NADH déshydrogénase et FADH2/succinate déshydrogénase est le plus avantageux
36
Quel est le rôle de la NADH désydrogénase? Et que relâche-t-elle?
- transfère 2 e- au NADH cytoplasmique à l'ubiquinone membranaire (Q) via ses centres actifs (FMN et Fe-S)
- l'ubiquinol est formé suite à l'ajout de 2 H+ provenant du cytoplasme
- relâche le NAD+ et pompe 4 H+ dans le milieu extracytoplasmique, ce qui contribue au gradient de protons membranaires
37
Que transfère/relâche la glycérol-3P et la lactate déshydrogénase?
- glycérol-3P déshydrogénase: transfère 2 électrons du glycérol-3P cytoplasmique à la menaquinone membranaire. Produit le glycérone 3-P et libère 2 H+ cytoplasmique
- lactate déshydrogénase: transfère 2 électrons du lactate cytoplasmique à la menaquinone membranaire. Produit le pyruvate et libère 2 H+ cytoplasmique
38
Quel est le bilan de libération d'électron extracytoplasmique liée à la capture de 2 électrons par les déshydrogénase (ana)?
- formate déshydrogénase: 2 protons
- NADH déshydrogénase: 4 protons
- glycérol-3P déshydrogénase: 0 proton
- lactate déshydrogénase: 0 proton
39
Quel est le donneur principal d'électrons en respi ana?
le formate
40
Dans la respi ana, environ combien de % le NADH est utilisé comme donneurs d'électrons?
moins de 20%
41
Pourquoi les couples glycérol-3P/glycérol-3P déshydrogénase et lactate/lactate déshydrogénase ne sont presque pas utilisés? Dans quelle situation on les utilise?
- car il ne contribuent pas au gradient de protons.
- ils sont utilisés seulement en conditions de carence en formate et en NADH
42
Est-ce que l'utilisation du NADH peut être couplé à la menaquinone?
non, seulement l'ubiquinone
43
Qui effectue le transport des électrons des quinols à l'accepteur terminal d'électrons?
c'est une réductase membranaire spécifique à l'accepteur d'électrons
44
De quoi dépend la nature de la réductase?
de la disponibilité des accepteurs d'électrons selon les conditions environnementales de croissance
45
Que comprennent les réductases et de quoi ont-elles besoin?
- comprennent des centres actifs
- ont besoin de cofacteurs pour leur activité (cofacteeur à molybdène)
46
Donnez des exemples d'accepteurs d'électrons finaux chez E. coli?
- nitrate
- nitrite
- TMAO
- DMSO
- fumarate
47
Quels sont les accepteurs alternatifs d'électrons, leurs réductases et leur produits?
- nitrate --nitrate réductase--> nitrite + H2O
- nitrite --nitrite réductase --> ammonium + H2O
- TMAO --TMAO réductase--> triméthylamine + H2O
- DMSO --DMSO réductase--> diméthylsulfide + H2O
- fumarate --fumarate réductase--> succinate
48
Quelle autre e* avons-nous vue qui fait une rx similaire (dans cycle Krebs)?
succinate déshydrogénase
49
Est-ce que la succinate déshydrogénase va contribuer au cycle de krebs dans cette situation?
Non car on a fait sa rx contraire donc se n'est pas favorable
50
Pourquoi y a-t-il la libération d'une molécule d'eau lors de l'acceptation d'e- dans la respi ana?
- la réductase transfère deux électrons d'une ménaquinol à un autre oxygène (qui est présent sur la molécule d'accepteur d'électrons)
- l'accepteur d'électrons est réduit, car il perd un atome d'oxygène qui est lié à deux électrons provenant de la chaine de transport d'électrons et à deux H+ cytoplasmique pour former une molécule d'eau
51
De quoi est composé le centre actif des réductases?
à base d'hème situé du côté extrachromosomique de la membrane interne
52
De quoi est composé le centre actif de la fumarate réductase?
centre actif Fe-S situés du côté cytoplasmique de la membrane interne
53
De quoi est accompagné l'extraction des électrons des quinols?
De la libération de protons dans l'espace extracytoplasmique
54
Où sont libérés les protons par la fumarate réductase?
H+: dans le cytoplasme, donc aucun dans le cadre de la chaine de transport des électrons
55
Toutes les réductases libèrent 2 protons extracytoplasmiques (liée à la capture de 2 e- par les déshydrogénases ana) sauf une, laquelle?
- fumarate réductase en produit 0 , tous les autres 2
56
Quel est le meilleur accepteur terminal d'électrons?
l'oxygène moléculaire
57
Comment sont les accepteurs alternatifs d'électrons?
- diminution du potentil redox + diminution du nombre de proton extracytoplasmique relâchés
- diminution de la respiration ana
58
Dans quel ordre sont utilisés les couples réductase/accepteur d'électrons?
aé
1. cytochrome oxydase/O2
ana
2. nitrate réductase/nitrate, nitrite réductase/nitrite, TMAO réductase/TMAO, DMSO réductase/DMSO. libération de 2 H+ extracytoplasmique
en absence de nitrate, nitrite, TMAO et DMSO
3. fumurate réductase/fumurate. aucune relâche de H+ extrachromosomique.
59
L'utilisation de la respiration aé implique la présence de quoi? (À COMPLÉTER)
- oxygène moléculaire
- stress oxydatif
- autre truc que je sais pas
60
Donner la rx du stress oxydatif en bref.
O2 --e- --> O2 (ion superoxyde) -- e- + 2H+ --> H2O2 (péroxyde d'hydrogène) -- e- transfo de Fe2+ en Fe3+ et sortie d'un OH- --> HO* (radicaux hydroxyles)
- La dernière rx est la rx de Fenton
- un radical libre est non chargé, très réactif et toxique
61
Quels sont les systèmes de défense contre le stress oxydatif (2)?
- superoxyde dismutase: on combine le peroxyde avec de l'oxygène
- catalase: on brise le peroxyde en eau et en oxygène
62
Quelle est la définition de la fermentation?
- où les électrons sont entreposés dans les coenzymes d'oxydoréduction pendant le cata des sucres sont transférés à un accepteur d'électrons organique sans utilisation de la chaine de transport d'électrons.
- utilisation des molécules organiques comme source de C et d'énergie sans respiration
63
La fermentation mène à la formation de quoi?
- acides
- alcool
- gaz
les fermentation sont nommés selon le produit formé
64
À quoi sont transférés les e- entreposés dans les cofacteurs d'oxydoréduction au cours du cata?
- à un accepteur organique
- sans utilisation d'une chaine de transport des e- membranaire
- sans production d'énergie par phosphorylation oxydative
65
Dans la fermentation comment est produit l'ATP?
par la phosphorylation oxydative car pas de chaine de transport des e-
66
Quand la fermentation est-elle utilisée, chez les bactéries et chez les eucaryotes?
- bactéries: en conditions ana quand respi ana est impossible ou ne permet pas de générer un gradient de protons membranaire
- eucaryotes: seul mécanisme en ana
67
Donner deux exemple de fermentation chez les eucaryotes.
1. la fermentation lactique dans les tissus musculaires humains en manque d'O2
2. fermentation alcoolique par des levures dans l'industrie
68
Quelles sont les applications de la fermentation alcoolique?
- vin, bière
- pain
- carburant (biocarburant)
- épuration des eaux (molécules organique dans les eaus usées transforme en CO2 et purifie l'eau)
69
Quelles sont les applications de la fermentation lactique?
- yogourt/formage
- kimchi
- miso
- cornichon
- pain (sourbread)
70
Combien d'ATP sont produits dans la fermentation?
2 ATP/glucose
71
Qu'est-ce que la chimiolithotrophie? Et qu'est-ce que ça implique?
- utilisation de petites molécules minérales comme source d'électrons pour le transfert à un accepteur terminal d'électrons
- implique une chaine membranaire de transporteurs des électrons (génère gradient membranaire de H+ et permet formation d'ATP par phosphorylation oxydative via ATPase)
72
Dans le chimiolithotrophie, comment sont les sources minérales?
souvent inorganiques, parfois organiques
73
Qui peut faire la chimiolithotrophie?
seulement les procaryotes
74
Dans la chimiolithotrophie, qui est l'accepteur final d'e-?
O2 ou accepteur d'électrons alternatifs (car chaine de transport aé ou ana)
75
Dans la chimiolithotrophie aé, donner des exemples d'accepteur et de donneur.
- donneur: H2, CO, NH4+, NO2-, Fe2+...
- accepteur: tous O2
76
Dans la chimiolithotrophie ana, donner des exemples d'accepteur et de donneur.
- donneur: tous H2
- accepteur: NO3-, SO4-, CO2
77
Où vont les électrons provenant des petites molécules inorganiques ou minérales? Et par qui sont-elles transportées?
- dans la chaine de transport des électrons
- via des déshydrogénases membranaires spécifiques aux substrats inorganiques (comme dans respi ana)
78
Pour la chimiolithotrophie sur H2, l'enzyme hydrogénase transfère 2 e- de l'H2 extracytoplasmique où?
- à l'ubiquinone (si respi aé)
- à la ménaquinone (si respi ana)
79
Dans la chimiolithotrophie, combien de H+ extracytoplasmiques contribuent au gradient de H+?
2
80
Une fois les e- transférés aux quinones, que font-ils?
ils suivent le cours de la chaine de transport d'électrons aé ou ana
81
D'où vient l'oxygène pour la formation d'O2?
de l'eau
( Le CO2 est utilisé pour produire des sucres)
82
Qu'est-ce que la photosynthèse?
Capture de l'énergie lumineuse (phase lumineuse) par le pigment assimilateur (chlorophylle) et conversion en énergie chimique (phase sombre)
83
Qu'est-ce qu'implique la photosynthèse (au niveau énergétique)?
-implique une chaine membranaire de transport des e- contenant des centres réactionnels protéines-chlorophylle
cela:
- génère un gradient membranaire de H+
- permet la formation d'ATP par phosphorylation oxydative via ATP synthase
84
Vrai ou faux. Le NADH est utilisé comme accepteur terminal d'électrons?
Faux. C'est le NADP+
85
Qui fournit le pouvoir réducteur pour la biosynthèse des molécules organiques et via quoi?
Le NADPH fournit le pouvoir réducteur pour la biosynthèse des molécules organiques via la fixation du C
86
Qui est responsable de la présence d'oxygène dans l'atmosphère terrestre?
les cyanobactries
87
Est-ce que la photosynthèse des cyanobactéries ressemblent à celle des plantes?
Oui. les chloroplaste des algues et des plantes sont dérivés des cyanobactéries
88
La photosynthèse aé des cyanobactéries implique deux photosystèmes (I et II) pour la production d'ATP, expliquer. (4)
- transfert d'e- par oxydation de l'eau grâce à l'énergie lumineuse
- formation d'un gradient de protons
- production d'ATP par la phosphorylation oxydative via l'ATP synthase
- accepteur terminal d'électron: NADP+
89
Quel est le bilan globale de la photosynthèse d'une cyanobactérie?
2 NADPH + 3 ATP + O2
90
Qu'est-ce que le photosystème II et que fait-il?
- composé de chlorophylle et d'une protéine contenant 4 atome de manganèse et un atome de calcium
- il oxyde 2 H2O (4 e- retirés) en O2 en utilisant l'énergie lumineuse
- il pompe 4 H+ au travers de la membrane du thylakoïde
91
Dans la phase lumineuse, que font les électrons après le photosystème II?
ils sont transférés au cytochrome b6f via les quinone avec le pompage de 8 H+
92
Qu'est-ce que la plastocyanine?
protéine contenant du cuivre qui transfère les e- du cytochrome b6f au photosystème I
93
Qu'est-ce que le photosystème I? Que nécessite-t-il?
- composé d'un dimère de chlorophylle et responsable de la réduction de la ferrédoxine avec les e- reçus.
- nécessite de l'énergie lumineuse
94
Dans la phase lumineuse, que font les électrons après le photosystème I?
tranférés au NADP+ par la ferrédoxine-NADP réductase pour la formation de NADPH
95
Où se trouve la chaine de transport des électrons?
Dans la membrane des thylakoïdes (+s couches de cette membrane)
96
Dans la photosynthèse aé, combien de H+ sont-ils produits?
12 H+, 4 dans le photosystème II et 8 dans le cytochrome b6f
97
Quelles sont les particularités de la photosynthèse ana?
- utilisation de molécule autres que l'eau pour l'apport en électrons et en protons
- pas de prod d'O2 moléculaire
- la chaine de transport d'électrons contient seulement un complexe réactionnel protéine-chlorophylle; adapté selon le substrat
- DADP+ demeure l'accepteur terminal d'électron
98
Quels sont les 3 groupes de bactéries qui font la photosynthèse ana?
- protéobactéries (bactérie pourpre)
- bactérie verte sulfureuse
- bactérie verte non sulfureuse
99
Où est formé le gradient de proton dans la photosynthèse ana par les protéobactéries?
à la membrane interne
pas de thylakoïde comme chez photosynthèse aé
100
Quels sont les deux trucs qui sont dans la phase sombre de la photosynthèse?
- fixation du D
- cycle de Calvin
101
Que fait le cycle de Calvin?
- fixation du C minéral en C organique (par rx de réduction)
- c'est la voie métabolique principale pour la fixation du C
- permet la biosynthèse de molécules organiques à partir de dioxyde de c et d'eau
102
Dans le cycle de Calvin, d'où provient le pouvoir réducteur?
Du NADPH qui est formé suite à l'utilisation du NADP+ en tant qu'accepteur final d'e- dans la chaine de transport d'e- photosynthétique aé et ana
103
Quel est le bilan réactionnel du cycle de Calvin?
3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H+
glycéraldéhyde-3P + 9 ADP + 8Pi + 6 NADP+ + 6 H2O
104
Dans le cycle de Calvin, quelle e* réagit avec le dioxyde de C
rubisco, c'est l'e* la plus abondante du monde
105
En quoi le glycéraldéhyde-3P est-il converti? Et comment on se rend jusqu'au fructose-6-P?
en dihydroxyacétone-P, qui est ajouté à une seconde molcéule de glycéraldéhyde-3P pour la formation du fructose-6-P par une aldolase.
106
À quoi sert le fructose-6-P?
il entre dans le métabolisme central des bactéries photosynthétique pour la production des précurseurs essentiels à l'anabolisme
