cours 2 - métabolisme Flashcards
Quelle est la différence entre la calorimétrie directe et indirecte ?
- Directe: mesure production de chaleur
- Indirecte: mesure production d’oxygène ou dioxyde de carbone
Pour pouvoir produire de l’ATP sans a, une cellule doit posséder des mécanismes alternatifs qui vont permettre de maintenir une_b_ pendant que la production _c_continue.
a) oxygène
b) balance redox
c) d’ATP
Expliquer la phosphorylation oxydative.
- ATP synthase
- Utilise le gradient produit par la chaîne de transport des électrons pour former des molécules d’ATP
. laisse passer un proton dans le sens du gradient
. protéine utilise l’énergie généré par le déplacement pour produire de l’ATP
Nommez des types de voies métaboliques.
Nommez des exemples.
- Anabolique
. synthèse de molécules
. biosyhtèse acides gras - Catabolique
. dégradation de molécules
. glycolyse - Amphibolique
. combinaison
. cycle du citrate
Expliquer la glycolyse.
1 molécule de glucose
- Séries de réactions enzymatiques qui convertissent glucose (ou glycogène - polymère) en acide pyruvique.
2 molécules d’acide pyruvique / pyruvate
+
2 molécules de NAD réduites en NADH
+
2 ATP
(gain net)
Vrai ou Faux ?
Les mécanismes de production d’ATP sont 100% conservé chez tous espèces.
FAUX
Les mécanismes de production d’ATP sont très conservés, surout au niveau des mitochondies.
MAIS ce n’est pas 100% les mêmes chez toutes espèces
Qu’est la respirométrie ?
- Un processus en calorimétrie indirecte
. repirométrie cellulaire
. respirométrie en milieu aquatique
Est-ce-que la glycolyse anaérobique à long terme est bénéficielle ou néfaste pour l’organisme ?
Justifier.
- L’accumulation de l’acide lactique mène à une acidose
(pH diminue) + fatigues extrêmes - Négatif pour l’organisme
- Pour éviter les effets néfastes:
. transformer le lactate en pyruvate
(réaction réversible)
. envoyer le pyruvate dans le cycle de Krebs quand l’oxygène revient
OU
. refaire du glucose en utilisant la néoglucogénèse
= glycolyse inversée, nécessite aussi oxygène
Définir le métabolisme.
la somme de toutes les réactions chimiques qui permettent de produire, utiliser, et stocker l’énergie
Expliquer l’hypoxie chez les tortues.
- On peut même parler d’anoxie
. certaines espèces peuvent vivre 150 jours en anoxie complète
(cerveau fonctionne)
- Diminuent les transmissions synaptiques
- Cerveau ‘électriquement silencieux’
- Tortue rentre en état comateux / de dormance
- Carapace accumule l’acide lactique de la glycolyse anaérobique
Pourquoi l’hypoxie affecte la chaîne de tarnsport des électrons et non les étapes subséquentes ?
la glycolyse et le cycle de Krebs peuvent de compléter dans oxygène.
Quelles sont les 4 voies métaboliques majeures de réaction du catabolisme aérobique ?
Expliquer brièvement comment ces étapes se relient.
- La glycolyse
. 2 ATP
. produit pyruvate utilisé dans le cycle de krebs - Le cycle de Krebs
. 2 ATP
. dans la matrice
. produit NADH + FADH
(par transfer d’électrons, sans intervenir oxygène) - La chaîne de transport des éléctrons
. forme un gardient de protons
. produit de l’eau
. par pouvoir réducteur produit par le cycle de Krebs
= NADH - La phosphorylation oxydative
. utilise l’énergie de l’étape précédente pour crée de l’ATP
. 30 à 32 ATP
Expliquer la depression métabolique.
- Extrême de la réduction de la demande énergétique
. tolérance à l’hypoxie - Permet d’ajuster le métabolisme
. diminuer toutes les demandes pour survivre - Faibles possibilités de la synthèse d’ATP
- Évite effets néfastes majeurs au niveau cellulaire
- Stress massif
MAIS choix autonome
Quel est le but des différentes formes d’énergies chez les animaux ?
- Biosynthèse
. formation de molécules, tissus, os - Maintenance
. survie de l’organisme
. battre le couer, alimenté le cerveau - Travaux externes
. mouvements
Expliquer la chaîne de transport des électrons.
- But:
. produire un gradient de protons dans la membrane interne
. plus de proton dans espace intermembranaire que matrice
(espace au centre de la mitochondrie)
. doit être assez forte pour faire fonctionner le complexe V
= phosphorylation oxydative - La chaîne utilise le pouvoir réducteur produit par le cycle de Krebs, NADH2
- La réduction NADH2 par le complexe 1 cause le relachement de ces protons et électrons
- Les protons passent à tarvers la membrane.
- Les enzymes de la chaîne s’échangent les électrons obtenus
- Pour produire de l’eau par l’accepteur final des électron, l’oxygène
( H + O + électrons = H2O)
Comment l’hypoxie affecte la chaîne de transport des électrons ?
- Sans oxygène il n’y a pas d’accepteur final des électrons
- Passage des électrons se ralenti ou s’arrête
. accumulation des électrons au niveau de la chaîne - Arrêt de la phosphorylation oxydative
. perte de la capacité de production d’ATP
(par catabolisme aérobique) - Cycle oxydation-réduction des NAD + FAD
. figé à l’état réduit
. molécules ne peuvent plus êtres régénérées
. cellules ne peut plus produire de l’ATP
Comment les animaux peuvent se retrouver en hypoxie ?
Donnez 3 exemples.
- Le milieu a une faible concentration en oxygène
- La demande d’oxygène de l’animal est trop grande pour le milieu
- Bivalves
. lors des marées
. pas toujours submergés
. ferment leur coquille pendant des heures - Parasites du tractus digestifs
. vivent dans un milieu pauvre en oxygène. - Animaux plongeurs
. épuisent leurs réserves d’oxygène
. peut mener à des tissus hypoxiques
Que se passe-t-il si on le MR d’un animal est plus bas que son SMR ?
animal fait vraiment le pure minimum pour survire
habituellement un compromis est présent
(infection)
Pourquoi le MR est important ?
Quels informations nous donne-t-il ?
- MR déterminant important de la quantité de nourriture ‘besoin’ pour l’animal
ex:
. besoin de beaucoup d’oxygène au repos
= besoin de beaucoup d’alimentation
- Indication sur l’activité totale de tous ses mécanismes phsyiologiques
(grâce à la production de chaleur totale) - Informations sur le comportement de l’individu dans la chaine trophique
- Écologiquement:
MR indique quantité de ressources énergétiques retirées de l’environnement
Définir l’hypoxie / anoxie.
- Hypoxie
= milieu ayant une faible concentration d’oxygène - Anoxie
= milieu ayant une abscence d’oxygène
Que font les stocks d’oxygènes internes ?
- Lie l’oxygène, peuvent être utilisés pour produire de l’ATP en cas d’hypoxie
- Ressource épuisable
. hémoglobine
. myoglobine
Expliquer la réduction de la demande énergétique face à l’hypoxie.
- Dormance incomplète
. diminuer l’activité de certains organes ou tissus - Permet de conserver les réserves d’énergie
Définir la voie métabolique.
. série consécutive de réactions enzymatiques catalysant la conversion de substrats en produits
. présence d’intermédiaires stables
Expliquer le cycle de Krebs.
- Processus qui contient 10 réactions d’oxydation
. par transfert d’électrons à NAD + FAD qui sont réduits
. pas d’oxygène impliqué
pyruvate =
6 CO2
+
8 NADH
+
2 molécules FADH
+
2 ATP
(par molécule de glucose)
MR actuel en:
calories ?
joules/s ?
watt ?
= 23 calories/seconde
= 96 joules/seconde
= 100 watts
(environ)
Citez que forme chaque étape (substrat + produit) de la voie métabolique du catabolisme aérobique.
- Glycolyse
. glucose / glycogène:
. 2 pyruvate + 2 NAD + 2 ATP - Cycle de Krebs
. pyruvate:
. 6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH + 2 ATP - Chaîne de transport des électrons
. NADH:
. NAD + proton + électron
. électron + H + O = eau - Phosphorylation oxydative / Complexe V
. proton + ADP:
. 26 - 28 ATP
- 30 à 32 ATP en tout
Pourquoi le métabolisme est important ?
. animaux
. pour demeurer en vie
. pour qu’ils incorporent des sources énérgétiques extérieurs eux-même
. maintient de l’organisation complexe
(organisation au sens de la seconde loi de thermodynamique)
Que dire en comparant la voie de catablosime aérobique et la glycolyse anaérobique ?
- Voie de catabolisme aérobique:
. produit plus d’ATP au long terme
. quantité maximale stable sur le court terme
(30 - 32) - Glycolyse anaérobique:
. produit moins sur le long terme
. gros coup d’énergie sur le court terme
. bien pour les situations de stress
. néfaste pour le long terme
(acide lactique)
À quoi mène la depression métabolique ?
- Diminution importante de l’activité
= diminution de la demande en oxygène
(diminution de l’activité de certaines enzymes, diminution du nombre de mitochondries…) - Réduction de la synthèse protéique générale
(hormis celle induite par l’hypoxie) - Passage à un métabolisme anaérobie
(parfois avec des produits métaboliques ayant un meilleur rendement que l’acide lactique ou encore qui sont faciles à évacuer dans le milieu, e.g. ethanol - poissons) - Vasoconstriction périphérique marquée
- Diminution de la fréquence cardiaque
- Augmentation transitoire du flot sanguin cérébrale
…
La calorimétrie a a été inventé par b en c
C’est un système qui permet de mesurer la chaleur dégagée par un organisme, donc son d
a) directe
b) Antoine Lavoisier
c) 1790
d) taux métabolique MR
Citez les quatres dépenses énergétiques présentes dans le SMR.
locomotion
croissance
digestion
reproduction
(maturation + maintenance gonades..)
Expliquer l’hypoxie chez les plongeurs.
- Vertébrés plongeurs:
. utilisent les réserves d’oxygène des poumons, sang, tissus
. teneurs élevées en hémo-myoglobine
(par rapport aux non-plongeurs)
. cerveau alimenté en priorité
. irriguation sanguine des autres tissus très réduite
(adoptent un métabolisme anaérobique)
. rythme cardiaque très ralenti
(puisque diminution des besoins)
. MR + besoin d’oxygène réduits
Qu’est la respirométrie cellulaire ?
- Type de respirométrie effectuée sur les cellules
. cellules vivantes placées dans une machine
. mesurer la concentration d’oxygène
. ajouter les substrats nécessaires pour favoriser les réactions métaboliques désirées
Lors d’un a du milieu en oxygène (hypoxie ou anoxie ; fonds de certains lacs, altitude), comme dans le cas b,
le catabolisme anaérobique est susceptible de devenir une c pour produire de l’ATP
a) appauvrissement
b) d’exercices intenses
c) alternative essentielle
A quoi sert d’avoir le BMR ou SMR d’un animal ?
permet de savoir le minimum pour la survie de l’individu
Expliquer les trois différents fonctionnements de la respirométrie en milieu aquatique.
- Circulation fermée
. agitateur dans le bac pour bien disperser l’oxygène
. concentration O2 diminue avec le temps
. pas de façon de remttre l’oxygène sans déranger l’animal - Circulation ouverte
. individu dans tuyau avec entrée et sortie
. toujours un apport d’eau, donc d’oxygène
. difficile de emsure le MR à cause des courants différents
(oxygène pas bien dispérsé dans la colonne d’eau) - Flux intermittent
. alternance circulation ouverte / fermée
. 6 minutes de mesures pour chaque situation
. 3 minutes de réoxygénation du système sans déranger le poisson
. 1 minute de repos
+ pour s’assurer que l’oxygène est bien diffuser
Vrai ou Faux ?
La glycolyse anaérobique est bien en situations de stress.
VRAI
Expliquer comment modifier la nature de la glycolyse peut permettre de tolérer à l’hypoxie.
Donnez un exemple.
- Glycolyse anaérobique
- Produire produit final moins nocif que le lactate
- Perte de source d’énergie lors de ce processus
- Mollusques
. produisent:
. strombine
. alanopine
. octopine
Expliquer la glycolyse anaérobique.
- Se manifeste dans les muscles
- Implique que le glucose
- Gain = 2 ATP
- Réoxydation NADH2 en NAD
- Électrons passe à l’acide pyruvique comme accepteur final
- Acide pyruvique réduit en acide lactique
(en intervenance de la LDH)
Définir le taux métabolique.
Vitesse à laquelle l’énérgie chimique ingérée est convertie en chaleur et en énergie motrice.
= MR
Expliquer comment emmagasinner des grandes quantités d’oxygène permet de résister à l’hypoxie.
Donnez des exemples.
- Source altérnative du glucose
. produit 3 ATP au lieu de 2
. pas besoin d’1 ATP pour déclancher la réaction
(glucose en à besoin) - Bivalves
. réserves de glycogène pouvant représenter la moitié de leur masse
. permet plusieurs jours de tolérance à l’anoxie - Moule marine Geukensia demissa
. peut vivre jusqu’à 5 jours dans une atmosphère pure en azote - Clam marin Arctica islandica
. peut vivre jusqu’à 1-2 mois dans une eau dépourvue d’oxygène - Vers tubicole Tubifex
. ne fait pas que survivre
. se nourrit, se développe et se reproduit …
. jusqu’à 7 mois dans une eau dépourvue d’oxygène
Expliquer la calorimétrie directe et ses limites.
- Mesure la production de chaleur en unité d’énergie
- Plus fiable mais avec beaucoup de limites:
. matériel spécialisé + couteux
. lent
. équipement produit de la chaleur
= biaisé
Que sont les facteurs qui affectent le MR ?
Élaborer sur deux.
- Activité physique
. attient un maximum à un certain point
. courbe avec ligne maximale - Température
. attient un point maximal
. activité de l’organisme augmente
. continuer d’augmenter la T
= dysfocntionnement de l’animal
= MR décroit
(dénaturation protéines, surchauffement…)
- Ingestion
- Taille
- Age
- Genre
- Environnement
. et sa quantité d’oxygène disponible - Cycle ciradiens
. expérinces doivent durer 34h - Sanité de l’eau
Comment obtenir le MMR ?
Donnez des exemples.
- Mettre l’animal dans une situation de grand stress
. activité phsyique
. haute T
. proies
. souris labo
= lactation
. souris sauvages
= froid + frissonement
Nommez des mécanismes de production d’ATP sans oxygène.
- Glycolyse anaérobique
- Phosphagènes
- Stocks d’oxygènes
Vrai ou Faux ?
Le système immunitaire ne fait pas partit des 4 dépenses enérgétiques du SMR.
Justifier.
VRAI
- Condidéré non-essentiel,
il y a des débats sur ou le placer:
. se trouve dans le supplément du SMR
MAIS
. s’il fonctionne pas l’animal va probablement mourrir
Nommez les trois grandes stratégies de tolérance aux milieux faibles en oxygène.
- Réduction de la demande énergétique
. extrême: depression métabolique
(invertébrés) - Enmagasinner des grandes quantités de glycogène
- Modifier la nature de la glycolyse
. produire un produit final moins nocif que l’acide lactique
Vrai ou Faux ?
La calorimétrie directe peut être mesurée en calories.
Justifier.
Vrai
- Généralement exprimée en consommation d’énergue par unité de temps
= J/seconde = Watt - Calorie
= 4,186 J
. quantité de chaleur nécessaire pour élever la T d’un gramme d’eau de 1 degré
Citez les désavantages de la calorimétrie indirecte.
(= pourquoi elle n’est pas fiable)
- Ne prend pas en considération les voies anaérobiques impliquées dans le MR
- Système utilise obligatoirement de l’oxygène
- Résultats diffèrent avec intensité et durée de l’exercice
Nommez et définir les mesures retirables de la respirométrie.
- SMR / BMR
. MR d’un animal au repos
. non stressé + inactif + pas de digération - Basal
. homéotherme
. température ambiante - Standard
. poikilothermes
. teméprature précise et fixe - MMR
. taux de consommation maximale d’oxygène d’un animal
(vraiment la limite)
. obtenu lors de situation de stress
. normalement 4 à 5 fois plus élevé
(qu’au repos)
Différence MMR - SMR ?
disponibile à l’organisme pour utiliser en situation générale
. capacité aérobique
Quelles sont les différentes formes d’énergie chez les animaux ?
Les définir.
- Chimique
. liaisons entre atomes des molécules
(propre aux molécules)
. obtenue en reconfigurant les atomes dans les molécules provennant de la nourriture ingérée
- Éléctrique
. séparation des charges de part et d’autres de la membrane
= gradient de charge
. ions
. neurones + PA
- Cinétique
. prend deux formes
. mécanique
= mouvement organisé
. chaleur
= mouvement moléculaires aléatoires
Expliquer la calorimétrie indirecte.
Sur quel principe se base-t-elle ?
- Mesure du taux de consommation d’oxygène
OU de dioxyde de carbone
. moins fiable
. plus utilisée - Se base sur:
Alimentation + O = Chaleur + CO2 + H2O
. pour produire de l’énergie sous forme de chaleur, un organisme consomme de l’O2 et secrete du CO2 et de l’eau
Comment le curcian carp tolère l’anoxie ?
- Convertit le lactate en éthanol
. excrété dans l’eau
- Tissus produisent de l’ATP par glycolyse anaérobique
- Acide lactique transformé en éthanol
- Éthanol se diffuse dans l’eau par les branchies
- Poisson rouge
. peut vivre jusqu’à 6 jours dans une eau dépourvue d’oxygène
(à une température de 10C) - Carpe Carassius
. peut survivre plusieurs mois sans oxygène
(à des températures <10C)
. physiologie est la clé de son succès écologique
= aptitude à vivre sans oxygène lui permet d’échapper à ses prédateurs
Comment classifier les organismes selon leur réponse à l’hypoxie ?
- Aérobiques obligatoires
- Anaérobiques facultatifs
- Anaérobiques obligatoires
De quoi sont constituées les voies métaboliques et quel est leurs rôles ? Comment stockent-t-ils l’énergie ?
- Consitituées d’enzymes
= catalyseurs convertissants les substrats en produits
. aident la vitesse de la réaction
. majorité des réactions ont besoin d’enzymes pour commencer
. transfèrent E chimique à partir des nutriments aux molécules qui stockent l’énergie
- Forme de stockage d’énergie:
. pouvoir réducteur
(NADH - NADPH - FADH)
. molécules à hautes énergies
(ATP - acétyl CoA)
Nommez les deux façons de mesurer le taux métabolique.
- Par calorimétrie directe
- Par calorimétrie indirecte
. respirométrie
- Au repos c’est le a qui est utilisé. Il y a b entre la production d’ATP et son utilisation & consommation O2
Durant un exercice c, l’animal peut suppléer au déficit d’ATP et oxygène en ayant recours à la d, mobilisation de phosphagènes et/ou utilisation des réserves e
a) métabolisme aérobie
b) équilibre
c) abruptement démarré
d) glycolyse anaérobie
e) d’O2
