cours 2 - métabolisme Flashcards

1
Q

Quelle est la différence entre la calorimétrie directe et indirecte ?

A
  • Directe: mesure production de chaleur
  • Indirecte: mesure production d’oxygène ou dioxyde de carbone
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2
Q

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

a) oxygène
b) balance redox
c) d’ATP

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3
Q

Expliquer la phosphorylation oxydative.

A
  • 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

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4
Q

Nommez des types de voies métaboliques.
Nommez des exemples.

A
  • Anabolique
    . synthèse de molécules
    . biosyhtèse acides gras
  • Catabolique
    . dégradation de molécules
    . glycolyse
  • Amphibolique
    . combinaison
    . cycle du citrate
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5
Q

Expliquer la glycolyse.

A

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)

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6
Q

Vrai ou Faux ?

Les mécanismes de production d’ATP sont 100% conservé chez tous espèces.

A

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

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7
Q

Qu’est la respirométrie ?

A
  • Un processus en calorimétrie indirecte

. repirométrie cellulaire
. respirométrie en milieu aquatique

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8
Q

Est-ce-que la glycolyse anaérobique à long terme est bénéficielle ou néfaste pour l’organisme ?

Justifier.

A
  • 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

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9
Q

Définir le métabolisme.

A

la somme de toutes les réactions chimiques qui permettent de produire, utiliser, et stocker l’énergie

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10
Q

Expliquer l’hypoxie chez les tortues.

A
  • On peut même parler d’anoxie
    . certaines espèces peuvent vivre 150 jours en anoxie complète
    (cerveau fonctionne)
  1. Diminuent les transmissions synaptiques
  2. Cerveau ‘électriquement silencieux’
  3. Tortue rentre en état comateux / de dormance
  4. Carapace accumule l’acide lactique de la glycolyse anaérobique
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11
Q

Pourquoi l’hypoxie affecte la chaîne de tarnsport des électrons et non les étapes subséquentes ?

A

la glycolyse et le cycle de Krebs peuvent de compléter dans oxygène.

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12
Q

Quelles sont les 4 voies métaboliques majeures de réaction du catabolisme aérobique ?

Expliquer brièvement comment ces étapes se relient.

A
  1. La glycolyse
    . 2 ATP
    . produit pyruvate utilisé dans le cycle de krebs
  2. Le cycle de Krebs
    . 2 ATP
    . dans la matrice
    . produit NADH + FADH
    (par transfer d’électrons, sans intervenir oxygène)
  3. 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
  4. La phosphorylation oxydative
    . utilise l’énergie de l’étape précédente pour crée de l’ATP
    . 30 à 32 ATP
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13
Q

Expliquer la depression métabolique.

A
  • 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
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14
Q

Quel est le but des différentes formes d’énergies chez les animaux ?

A
  • Biosynthèse
    . formation de molécules, tissus, os
  • Maintenance
    . survie de l’organisme
    . battre le couer, alimenté le cerveau
  • Travaux externes
    . mouvements
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15
Q

Expliquer la chaîne de transport des électrons.

A
  • 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)
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16
Q

Comment l’hypoxie affecte la chaîne de transport des électrons ?

A
  • 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
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17
Q

Comment les animaux peuvent se retrouver en hypoxie ?

Donnez 3 exemples.

A
  • 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
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18
Q

Que se passe-t-il si on le MR d’un animal est plus bas que son SMR ?

A

animal fait vraiment le pure minimum pour survire

habituellement un compromis est présent
(infection)

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19
Q

Pourquoi le MR est important ?
Quels informations nous donne-t-il ?

A
  • 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
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20
Q

Définir l’hypoxie / anoxie.

A
  • Hypoxie
    = milieu ayant une faible concentration d’oxygène
  • Anoxie
    = milieu ayant une abscence d’oxygène
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21
Q

Que font les stocks d’oxygènes internes ?

A
  • Lie l’oxygène, peuvent être utilisés pour produire de l’ATP en cas d’hypoxie
  • Ressource épuisable

. hémoglobine
. myoglobine

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22
Q

Expliquer la réduction de la demande énergétique face à l’hypoxie.

A
  • Dormance incomplète
    . diminuer l’activité de certains organes ou tissus
  • Permet de conserver les réserves d’énergie
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23
Q

Définir la voie métabolique.

A

. série consécutive de réactions enzymatiques catalysant la conversion de substrats en produits

. présence d’intermédiaires stables

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24
Q

Expliquer le cycle de Krebs.

A
  • 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)

25
MR actuel en: calories ? joules/s ? watt ?
= 23 calories/seconde = 96 joules/seconde = 100 watts (environ)
26
Citez que forme chaque étape (substrat + produit) de la voie métabolique du catabolisme aérobique.
1. Glycolyse . glucose / glycogène: . 2 pyruvate + 2 NAD + 2 ATP 2. Cycle de Krebs . pyruvate: . 6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH + 2 ATP 3. Chaîne de transport des électrons . NADH: . NAD + proton + électron . électron + H + O = eau 4. Phosphorylation oxydative / Complexe V . proton + ADP: . 26 - 28 ATP - 30 à 32 ATP en tout
27
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)
28
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)
29
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 ...
30
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
31
Citez les quatres dépenses énergétiques présentes dans le SMR.
locomotion croissance digestion reproduction (maturation + maintenance gonades..)
32
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
33
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
34
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
35
A quoi sert d'avoir le BMR ou SMR d'un animal ?
permet de savoir le minimum pour la survie de l'individu
36
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
37
Vrai ou Faux ? La glycolyse anaérobique est bien en situations de stress.
VRAI
38
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
39
Expliquer la glycolyse anaérobique.
- Se manifeste dans les muscles - Implique que le glucose - Gain = 2 ATP 1. Réoxydation NADH2 en NAD 2. Électrons passe à l'acide pyruvique comme accepteur final 3. Acide pyruvique réduit en acide lactique (en intervenance de la LDH)
40
Définir le taux métabolique.
Vitesse à laquelle l'énérgie chimique ingérée est convertie en chaleur et en énergie motrice. = MR
41
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
42
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
43
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
44
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
45
Nommez des mécanismes de production d'ATP sans oxygène.
- Glycolyse anaérobique - Phosphagènes - Stocks d'oxygènes
46
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
47
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
48
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
49
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
50
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)
51
Différence MMR - SMR ?
disponibile à l'organisme pour utiliser en situation générale . capacité aérobique
52
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
53
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
54
Comment le curcian carp tolère l'anoxie ?
- Convertit le lactate en éthanol . excrété dans l’eau 1. Tissus produisent de l'ATP par glycolyse anaérobique 2. Acide lactique transformé en éthanol 3. 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
55
Comment classifier les organismes selon leur réponse à l'hypoxie ?
- Aérobiques obligatoires - Anaérobiques facultatifs - Anaérobiques obligatoires
56
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)
57
Nommez les deux façons de mesurer le taux métabolique.
- Par calorimétrie directe - Par calorimétrie indirecte . respirométrie
58
- 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