Cycle de Krebs et respiration cellulaire Flashcards
Nommes les 3 enzymes (E1, E2, E3) du complexe pluri enzymatique pyruvate
déshydrogénase
- Pyruvate déhydrogénase (E1)
- Dihydrolipoamide transacetylase (E2)
- Dihydrolipoamide dehydrogénase (E3)
Quoi les 5 coenzymes que le complexes à besoin pour fct ?
- lip
- TPP
- NAD+
- FAD
- CoA
C’est quoi l’importante du complexe plurienzymatique, ça se compare à quoi ?
9.5 Mda (chez mammifère –> complexe 2X plus gros qu’un ribosome)
où se passe le cycle de Krebs ?
matrice de la mitochondrie chez les eucaryotes ou dans le cytoplasme
des bactérie
cycle de Krebs O2 ou pas O2 ?
Le cycle de Krebs fonctionne en condition aérobique
Une molécule d’Acétyl CoA permet de faire combien de molécule de CO2
2
Pourquoi il faut faire 2 tours du cycles de Krebs ?
Parce que la glycolyse nous donne 2 Acétyl-CoA
Décrit l’étape : Citrate synthase
Produit le citrate (cycle de l’acide citrique), étape irréversible
Décrit l’étape : Aconitase
Isomérisation du citrate avec une étape intermédiaire
Décrit l’étape : Isocitrate déshydrogénase
- Réduction du NAD+ en NADH
- Production CO
Décrit l’étape : alpha-cétoglutarate déhydrogénase
- Complexe multienzymztique
- Réduction du NAD+ en NADH
- Production CO
2 - Production d’un succinyl-CoA thioester de haute énergie
Décrit l’étape : Succinyl-CoA synthétase
Succinyl-CoA + Pi + GDP → succinate + GTP + CoA-SH
- GTP + ATP –> GDP + ATP (réaction en équilibre)
Décrit l’étape succinate déshydrogénase :
- FAD est lié de façon covalente à l’enzyme (protéine intrinsèque de la membrane mitochondriale interne)
- Réduction de FAD en FADH2
- La réoxydation de FADH 2 se fait par le transport d’électron à la chaîne respiratoire
Décrit l’étape : fumarase
permet de convertir le fumarate en malate on y ajoutant une molécule d’eau.
Décrit l’étape : malate déshydrogénase
- Réduction d’un 3e
NAD+ en NADH - Régénération de l’oxaloacétate permet la répétition du cycle
Qu’est-ce qui régule le cycle de Krebs ?
le cycle de krebs adopte son flux à la consommation d’oxygène et à la production d’ATP.
(Bien que le cycle n’utilise pas directement l’o2 comme accepteur d’électron, mais bien NAD+ et FAD, l’o2 est tout de même nécessaire comme accepteur final d’électron dans la chaine respiratoire)
Quelles sont les 3 étapes contrôle du cycle de Krebs ?
- Citrate synthase (formation du citrate)
- Isocitrate déshydrogénase (perte d’un Co2)
- Complexe pluri enzymatique déshydrogénase (perte d’un Co2)
Qu’est-ce qui régule le contrôle #1
Contrôle #1 = citrate synthase
- favorisée par la libération du de l’énergie du lien thioesther (CoASH) de l’Acétyl-CoA)
- Dépend de la disponibilité de l’oxaloacétate et de l’Acétyl-CoA
- rétrocontrôle négatif par le succinyl-CoA
- inhibiteur allostérique : ATP
Qu’est-ce qui régule le contrôle #2 ?
Contrôle #2 = isocitrate déshydrogénase
- Favoriser par un grand rapport NAD+/NADH
- Effecteur allostérique : Ca2+
- Effecteur allostérique : ADP
- Inhibiteur allostérique : ATP
Qu’est-ce qui régule le contrôle #3 ?
Contrôle #3 = alpha-cétoglutarate déshydrogénase
- Favoriser par un grand rapport NAD+/NADH
- Inhibiteur allostérique : ATP
Régulation de la pyruvate déshydrogénase - grand concept ?
- inhibition par les produits et modifications covalentes
Régulation de l’enzyme pyruvate déshydrogénase (EI) en détails – fait l’explication complète
- Les produits (NADH et Acétyl-CoA) –> active une kinase. La kinase va phosphoryler l’enzyme et la rendre inactive (ce qui est logique, car on ne veut pas trop de produit)
- Les substrats (NAD+ et pyruvate) vont inactiver cette kinase
- Les ions Ca2+ vont tant qu’à eux, activité une phosphatase. La phosphatase active l’enzyme (déphosphorylation de l’enzyme)
DONC IL FAUT QUE L’ENZYME PYRUVATE DÉSHYDROGÉNASE SOIT ___ POUR ÊTRE ACTIVE
déphosphorylée (grace aux ions Ca2+ qui active la phosphatase)
Le cycle de Krebs est une plaque tournante qui fait autant : catabolisme que anabolisme, donc c’est un cycle dit :
amphibolique
Nomme les 5 voies de biosynthèses qui utilisent les intermédiaires du cycle ?
- gluconéogénèse :
- synthèse des lipides
- synthèses des acides aminées
- synthèses des porphyrines
- synthèses de l’urée
Explique le lien entre le cycle de krebs et la gluconéogénèse
transfert du malate mitochondrial
Explique le lien entre le cycle de krebs et la synthases des lipides
acides gras et cholestérol : Utilise l’acétyl-CoA comme précurseur. Chez les
eucaryotes, l’acétyl-CoA ne peut pas être exportée des mitochondries, c’est le citrate qui le sera.
Explique le lien entre le cycle de krebs et la synthèse des aa
- Animation par la pyruvate déshydrogénase et transamination
Explique le lien entre le cycle de krebs et la synthèses des porphyrines
Synthèse des porphyrines (succinyl-CoA est le précurseur)
Explique le lien entre le cycle de krebs et la synthèse de l’urée ?
connection via la production d’aspartate à partir d’oxaloacétate
C’est quoi une réaction anaplérotique ?
Ces réactions assurent au cycle les quantités d’intermédiaires nécessaires pour permettre son
exécution.
Quels intermédiaires du cycle de Krebs ont besoin de réaction anaplérotique ?
- Oxaloacétate
- succinyl-CoA
- alpha-cétoglutarate
Production d’oxaloacétate (comment on fait avec les réactions anaplérotiques)?
- Pyruvate + CO
2+ ATP –> oxaloacétate + ADP + Pi (enzyme pyruvate carboxylase) - Lors d’une diminution de l’intermédiaire, il y a accumulation d’acétyl-CoA.
- L’acétyl-CoA active alors la pyruvate
carboxylase qui accélère la formation d’oxaloacétate, ce qui repart le cycle.
Production de succininyl-CoA (comment on fait avec les réactions anaplérotiques)?
S’effectue à partir de l’oxydation des acides gras à chaînes impaires ou par catabolisme de Ile, Met et Val
Production de alpha-cétoglutarate et d’oxaloacétate (comment on fait avec les réactions anaplérotiques)?
- Assurée par transamination et désamination réversibles
Notre organisme puise son énergie du catabolisme des nutriments (glucides, lipides, protéines) via les voies métaboliques approprié) :
- glycolyse
- B-oxyddation
- protéolyse
C’est quoi une oxydation ?
C’est quoi une réduction ?
gain d’électrons
gain d’hydrogène
perte d’oxygène
C’est quoi une oxydation ?
perte d’électrons
perte d’hydrogène
gain d’oxygène
Qu’est que ce que le potentiel standard d’oxydoréduction ?
- Toute réaction d’oxydoréduction est caractérisée par un potentiels standard d’oxydoréduction (E0)
- E0 est mesurée par rapport au potentiels de l’électrode d’hydrogène (2H+ –> H2) dont le potentiel est arbitrairement fixé à )V, à 25 degré et à ph=0
Quand le pH est à 7, on fait quoi ?
le potentiel standard devient E’0
En présence de 2 couples d’oxydoréduction, celui qui à le E’0 le plus élevé sera ____________ tandis que l’autre sera ____________
le plus élevé sera réduit et le plus bas sera oxydé
Les électrons vont du couple avec le plus ______ E’0 vers le couple avec le E’0 plus ___________
les électron vont du coule avec le plus faible E’0 vers le couple avec le E’0 le plus élevé.
Donc le transfert des électrons du ___________ et du ____________ vers ____________ est très favorable (très _______________)
Donc le transfert des électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’O2 est très favorable (très exergonique) –> libère beaucoup d’énergie!
Pourquoi le transfert d’électrons ne sefait pas directement entre le NADH + H+ et l’o2 ?
la variation d’énergie libre entre les deux (G
= - 219 kJ/mol) est trop importante et la réaction serait
presqu’explosive, ce qui entraînerait une trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur.
En fait quoi pour un transfert de l’énergie plus efficace ?
Pour augmenter le rendement de récupération de l’énergie, la cellule transfert les électrons
du NADH + H
vers l’oxygène de façon graduelle et contrôlée en utilisant les divers
transporteurs d’électrons de la chaîne respiratoire mitochondriale.
C’est quoi qu’il y a en gros dans la chaine respiratoire ?
- Trois complexes multiprotéiques transmembranaires fixes (complexes I, III et IV)
- Un complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (complexe II)
- Deux transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et cytochrome c)
c’est quoi le rôle de la chaine respiratoire mitochondriale
Elle est responsable de recueillir et d’oxyder les équivalents réducteurs formés durant le métabolisme des glucides,
des lipides et des protéines.
- La chaîne transporte graduellement les H+ et les électrons du FADH2 et du NADH + H+ vers l’o2 moléculaire, tout en pompant des protons dans l’espace intermembranaire.
Les aliments que l’on utilise pour transformer ultimement en Acétyl-CoA :
- les lipides (B-oxyadation)
- les glucides (glycolyse)
- les protéines (protéolyse)
Contrairement à la membrane ________, la membrane _____________ des mitochondries est relativement ____________ aux métabolites ionisés.
contrairement à la membrane externe, la membrane interne est relativement imperméable aux métabolites ionisés.
Qu’est-ce qui permet aux ions de traverser la membrane interne ?
De nombreux systèmes d’échanges (transporteurs) permettent néanmoins de faire traverser les ions.
Nommes 3 systèmes d’échanges :
- Un transporteur de pyruvate (avec H+)
- La voie d’évitement du malate
- (transporteurs de malate et d’aspartate)
– Un système de transporteur pour l’ATP - (Co-transporteur ATP-ADP et transporteur de Pi)
à quoi sert la voir d’évitement du malate ?
Les équivalents réducteurs provenant de la B- oxydation des lipides ou du cycle de Krebs
sont produit dans la mitochondrie.– Ils peuvent accéder directement à la chaîne
respiratoire.
Par contre, le NADH produit durant la
glycolyse est cytosolique et ne peut pas
pénétrer directement dans la mitochondrie.
* C’est la voie d’évitement du malate qui permet
l’entrée du NADH cytosolique dans la
mitochondrie:
Les différents complexe (1à 4) de la chaîne respiratoire mitochondriale sont composés de plusieurs protéines qui participent au transport des équivalents réducteurs. Quelles sont ces protéines ?
les flavoprotéines
les protéines fer-souffre
les cytochromes
Qu’est-ce que ces protéines ont de particulier?
Ces protéines comportent un site réactif pouvant accepter les équivalents réducteurs
(pouvant être réduit).
flavoprotéines: donne des détails
ce sont des enzymes à co-facteur FMN et FAD
- quand ils sont oxydé = double lien
- quand ils acceptent des électrons et qu’ils réduits, le double lien se brisent
Protéines fer-souffre, ça marche comment ?
Protéines qui possède un atome de Fe3+non hémiquedans leur structure, qui sera réduit en Fe2+au
cours du transport d’équivalents réducteurs dans la chaîne respiratoire.
Cytochromes ?
Les cytochromes sont des protéines possédant une
porphyrine (noyau tétrapyrrole) dans lequel on retrouve
généralement un atome de fer, mais parfois un atome de
cuivre.
Coenzyme Q ?
- La coenzyme Q, ou ubiquinone, est un
constituant mobile dans les lipides
mitochondriaux qui participe au transport des
équivalents réducteurs.
Quel est le nom du premier complexe ?
Complexe I : NADH-Coenzyme Q réductase
Qu’est-ce que fait le premier complexe ?
Complexe le plus large de la chaîne
– Plus de 40 protéines
- Au moins une flavoprotéines et 7 protéines fer souffre
L’entrée des équivalents réducteurs du NADH + H
au niveau du complexe I
Le complexe I oxyde le NADH + H en NAD+ et transfert les électrons vers l’ubiquinone.
Cette étape s’accompagne d’un pompage de protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.
Quel est le nom du complexe II ?
Complexe II: Succinate-Coenzyme Q réductase
Qu’est-ce que fait le complexe II ?
- Aussi impliqué dans le cycle de Krebs
- (Complexe II = Succinate déshydrogénase)
- Petit complexe ancré à la membrane (ne la traverse pas)
-Au moins 4 protéines - Deux types de groupement prosthétique (FAD et fer-souffre)
- L’entrée des équivalents réducteurs du FADH2
du complexe II. - Le complexe II oxyde le succinate en fumarate (produisant du
FADH2) et réoxyde ensuite le FADH2
en FAD.
Les électrons sont ainsi transférés du FADH2
vers l’ubiquinone.
Qu’est-ce que fait le complexe III ?
Complexe dimérique
- Chaque monomère possède au moins 11 polypeptides
- Contient 3 groupements hème et 1 centre fer-souffre par monomère
- À ce stade, l’ubiquinone (Q) a été réduite en ubiquinol
(QH2) par les complexes I ou II.
- Le complexe III accepte les électrons de l’ubiquinol et les
transfert au cytochrome c.
- Cette étape s’accompagne d’un pompage de protons.
Qu’est-ce que fait le complexe IV ?
Complexe dimérique
- Chaque monomère possède 13 polypeptides
- Contient deux cytochromes et deux atomes de cuivre
- Le cytochrome c migre du complexe III vers le complexe IV.
- Le complexe IV accepte les électrons un à un du
cytochrome c et les transfert à l’oxygène moléculaire en
bloc de quatre.
- C’est la dernière étape de la chaîne respiratoire
* Cette étape s’accompagne également d’un pompage de
protons.
C’est quoi la phosphorylation ?
La phosphorylation est l’introduction d’un groupement phosphate dans une molécule
par formation d’un lien covalent.
C’est quoi la phosphorylation oxydative ?
Le couplage entre la respiration cellulaire (l’oxydation) et la synthèse d’ATP (la
phosphorylation) est ce que l’on nomme la phosphorylation oxydative.
C’est quoi la théorie avec le gradients de protons ?
Nom de la théorie + c’est quoi
Théorie de chimiosmotique de mitchell
L’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP par phosphorylation oxydative proviendrait
d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice
mitochondriale.
c’est quoi le rôle des complexes I, III, IV de la chaîne respiratoire selon la théorie chimiosmotique de Mitchell ?
Le nombre de protons pompés par chaque complexe n’est
pas connu avec certitude.
pourquoi les protons s’accumulent dans l’espace intermembranaire ?
La membrane interne mitochondriale étant
imperméable aux ions, les protons s’accumulent dans
l’espace intermembranaire.
Nomme deux choses que cause les l’accumulation de protons :
- Un gradient de pH entre l’espace intermenbranaire et la matrice (à cause du nombre plus élevé de H+ dans l’espace intermenbraniare)
- Une différence de potentiel membranaire (plus négatif à l’intérieur qu’à l’extérieur)
C’est quoi le but de l’ATP synthase (F0F1ATPase) ?
Les protons dans l’espace intermembranaire
retournent dans la matrice en empruntant le canal F0
de l’ATP synthase, ce qui entraîne la
synthèse d’ATP par la sous-unité F1
.
Où est l’ATP synthase ?
Dans la membrane interne des mitochondries
C’est quoi F0 ?
c’est un canal transmembranaire transporteur de H+
C’est quoi F1
C’est la sous-unité phosphorylante (endroit ou on ajoute un phosphate à l’ATP)
structure de l’ATP synthase : explique c’est quoi F0
F0 est composé de 3 s-u : a, b et c
Les s-u a et b sont fixes p/r à la membrane et sont reliés aux s-u alpha et beta de F1
Le cylindre de 12 s-u C dans F0 est MOBILE et il est relié aux s-u epsilon et gamma de F1. (L’ENSEMBLE FORME LE ROTOR)
C’est quoi F1
F1 est composé de s-u alpha et beta en plus d’être composé de sous unité delta, epsilon et gamma.
Qu’est-ce qui indiut la synthèse d’ATP ?
lorsque les H+ passent à travers la F0, le cylindre tourne et les s-u beta de F1 changent de conformtion au fur et à mesure que la s-u gamma s’associe à elle.
Il y a _______ sites de liaison pour les nucléotides (À l’interface des s-u alpha et beta)
En tournant, la sous-unité gamma occasionne un changement de conformation menant à la synthèse d’ATP
NADH+ H+ et FADH2 font combien d’ATP respectivement
N : 3
F : 2
Quels sont les 4 facteurs qui influencent la vitesse de la respiration cellulaire ?
- La disponibilité en ADP (rapport ATP/ADP)
Si la concentration d’ADP augmente, la vitesse de la chaîne respiratoire augmente très rapidement
(Parce qu’on a beaucoup de potentiel de faire de l’ATP)
- Disponibilité des substrats
- La capacité des enzymes
- La dispo en O2 (accepeteur final) –> donc oxygénation et circulation sanguine
Les inhibiteurs (poisons, bloque ATP) de la chaîne respiratoire sont :
complexe I : Roténone
complexe II : Amytal
complexe III : Antimycine A
complexe IV : Cyanure, monoxyde de carbone
Nomme d’autres façons d’empêcher la synthèse de l’ATP que les inhibiteurs des complexes
- agents découplants
- inhibiteur de l’ATP synthase
Nomme un inhibiteur de l’ATP synthase
oligomycine
Nomme un agent découplant
Dinitrophénol
Qu’est-ce qui fait le plus d’énergie entre le cycle de les glucides et les lipides ?
les lipides
129 moles d’énergie pour les lipides vs 38 moles d’ATP pour les glucides
