Diversité du métabolisme microbien Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que l’énergie
A
L’énergie est la capacité de produire un travail, soit le pouvoir de changer la disposition d’une portion de matière
2
Q
Quelle est la première loi de la thermodynamique
A
- L’énergie totale d’un système reste constante
- L’énergie ne peut pas être créée ou détruite
- L’énergie peut être transférée ou redistribuée d’un état à un autre (ex : dans une réaction enzymatique)
- L’énergie consommée ou relâchée par la conversion d’un substrat en produit peut être exprimée en : kilocalorine et kilojoule
3
Q
Qu’est-ce qu’une kilocalorie
A
Kcl : 1 kilocalorie = quantité d’énergie thermique nécessaire pour augmenter la température d’1kg d’eau d’1 degré Celsius
4
Q
Qu’est-ce qu’une kilojoule
A
kJ : 1 kilojoule = 1 columb-volt; converti l’énergie en unités électriques (plus pertinent en biologie que les unités thermiques)
5
Q
Quelle est la deuxième loi de la thermodynamique
A
- Les réactions se passent de façon désordonnée ce qui contribue à l’entropie (perte d’énergie) d’un système
- Les réactions sont soit endergoniques (besoin d’un apport d’énergie) soit exergoniques (libèrent de l’énergie)
6
Q
Quelle est l’énergie libre de Gibbs
A
Delta G est la mesure du changement (variation) d’énergie libre d’une réaction, exprimée en kJ. Divisé en entropie, énergie libre et énergie totale
7
Q
Qu’est-ce que l’entropie
A
Désordre de l’Univers, l’énergie non utilisable (S)
8
Q
Qu’est-ce que l’énergie libre
A
Portion de l’énergie d’un système qui peut produire un travail (G)
9
Q
Qu’est-ce que l’énergie totale
A
Toute l’énergie contenue dans un système (H)
10
Q
Quelles sont les conditions standard d’énergie libre de Gibbs
A
25 degrés Celsius, pH 7, 1 pression atmosphérique et concentration 1 M
11
Q
Quel est le calcul de deltaG0 ‘
A
DeltaG0’ = G0’(C+D)-G0(A+B)
12
Q
Qu’est-ce qu’une réaction exergonique
A
Valeur négative pour l’énergie libre de Gibbs, réactifs aux produits
13
Q
Qu’est-ce qu’une réaction endergonique
A
Valeur positive de l’énergie libre de Gibbs, produits aux réactifs
14
Q
Quel est le réel delta G affecté par
A
Température, concentration des substrats et concentration des produits
15
Q
Quelle est l’équation du réel delta G
A
deltaG = deltaG0 +RTlnK
16
Q
Qu’est-ce que K dans l’équation delta G réel
A
K = [produits]/[substrats]
17
Q
Qu’est-ce que R dans l’équation delta G réel
A
La constante du gaz = 8,31 J/mol/K
18
Q
Qu’est-ce que T dans l’équation delta G réel
A
Température en Kelvin, 298 K = 25 degrés Celsius
19
Q
C’est quoi oxydation
A
Perte d’électrons. Molécules sont des accepteurs d’électrons. État d’oxydation d’un atome d’O = -2. Chaque O peut accepter 2 électrons
20
Q
Qu’est-ce que la réduction
A
Gain d’électrons. Molécules sont des donneurs d’électrons. État d’oxydation d’un atome d’H = +1. Chaque H peut donner 1 électron
21
Q
Qu’impliquent les réactions d’oxydo-réduction
A
Les réactions d’oxydo-réduction (rédox) impliquent le transfert d’électrons d’un donneur (agent réducteur ou réducteur) vers un accepteur (agent oxydant ou oxydant). Les réactions montrent le résultat net des deux demi-réactions.
22
Q
Quels sont les donneurs d’électrons également connus
A
Les donneurs d’électrons aussi communément appelés sources d’énergie car leur oxydation libère de l’énergie. De nombreux donneurs d’électrons potentiels existent dans la nature; soit des composes organiques ou inorganiques
23
Q
Quels sont les accepteurs d’électrons également connus
A
De nombreux accepteurs d’électrons existent également, y compris l’O2, de nombreux composés oxydés d’azote et de soufre tels que NO3- et SO4 2- et de nombreux composés organiques
24
Q
Quel est le potentiel de réducteur ou potentiel redox
A
Potentiel réducteur ou potentiel rédox représente un mélange équimolaire des formes réduites et oxydés d’une molécule à l’équilibre
25
C'est quoi Eo
Eo mesure la tendance d’une molécule à gagner ou perdre des électrons par rapport au potentiel réducteur de l’hydrogène EH
26
Comment le pH joue-t-il un rôle dans le potentiel réducteur?
En électrochimie, on donne une valeur de zéro au potentiel de l’hydrogène à pH 0. Dans les systèmes biologiques, le pH est à 7,0.
27
Les substances sont-elles toujours un donneur ou un accepteur d'électrons
Une substance peut être soit un donneur d’électrons, soit un accepteur d’électrons dans des différentes circonstances (selon les substances avec lesquelles elle réagit)
28
Le composé oxydé ou réduit a-t-il un Eo' négatif même chose pour un postif Eo'
Le composé réduit d’un couple redox dont le Eo’ est plus négatif donne ses électrons au composé oxydé d’un couple redox dont le Eo’ est plus positif
29
Quelle est la différence potentielle du réducteur
La différence de potentiel réducteur (DE) entre les deux demi-réactions (DE reduction- DE oxydation)
30
C'est quoi le calcul du delta G0’ à partir des potentiels redox
deltaG0 = -nFDE0'
31
C'est quoi n dans le calcul du delta G0’ à partir des potentiels redox
n = nombre d’électrons
32
C'est quoi F dans le calcul du delta G0’ à partir des potentiels redox
F = Constante de Faraday (96,48 kJ/mol/V)
33
C'est quoi DE0' dans le calcul du delta G0’ à partir des potentiels redox
DE0' = Différence de potentiel des demi-réactions
34
Comment les cellules biologiques utilisent-elles les porteurs d'électrons
Les cellules biologiques utilisent des porteurs d’électrons pour transférer des électrons d’un réducteur (par exemple, donneur d’électrons; H2 ou acide formique dans les exemples ci-dessus) vers un oxydant (accepteur d’électrons; O2 dans les exemples ci-dessus) avec un potentiel de réduction plus positif
35
Comment la libération d'énergie libre est-elle utilisée dans les cellules biologiques
La libération d’énergie libre est souvent, mais pas toujours, utilisée dans la formation d’ATP via un gradient électrochimique de protons. O2 est l’accepteur d’électrons à la tension la plus élevée connu en biologie. Le carbone organique et l’hydrogène sont parmi les donneurs d’électrons de tension les plus négatifs en biologie. NB : le nombre d’électrons libérés est critique pour la quantité d’énergie disponible à partir d’une réaction.
36
Comment deux demi-réactions s'équilibrent
1. S’assurant que tous les atomes sont représentés des deux côtés
2. En gardant l’équilibre ionique (par exemple la charge) équivalent de chaque côté
3. En s’assurant que tous les électrons et les protons sont pris en compte dans la réaction redox. L’équation finale est : HCOOH + ½ O2 → CO2 + H20
37
Pourquoi se donner la peine de diviser la réaction en deux demi-réactions?
Les électrons et les protons qui sont libérés par l’oxydation enzymatiques de l’acide formique et de pratiquement tous les composés organiques ne vont pas directement à l’oxygène moléculaire dans les systèmes biologiques
38
Qu'est-ce qu'une réaction exergonique
Transfert d’électrons des molécules au potentiel le plus négatif vers les molécules au potentiel le plus positif. Catabolique, ou réactions produisant de l’énergie
39
Qu'est-ce qu'une réaction endergonique
Transfer d’électrons des molécules au potentiel le plus positif vers les molécules au potentiel le plus négatif. Anabolique, ou réactions de construction cellulaire
40
C'est quoi un catalyseur
Substance qui augmente la vitesse d’une réaction en diminuant l’énergie d’activation et qui reste inchangée après la réaction
41
C'est quoi les holoenzymes
Les holoenzymes sont constituées d’une apoenzyme (protéine) et d’un cofacteur (non-protéique, ex : NAD ou FAD pour les transferts d’électrons)
42
Comment les cofacteurs sont-ils attachés aux protéines
Cofacteurs bien attachés = Groupement prosthétiques.
43
C'est quoi un coenzyme
Une coenzyme est un cofacteur qui est faiblement attaché à l’apoenzyme; il peut se dissocier de l’apoenzyme et transporter un ou plusieurs des produits de la réaction vers une autre enzyme
44
Comment se produisent les réactions chimiques?
Les réactions chimiques peuvent ne pas se produire spontanément même si de l’énergie serait libérée, car les réactifs doivent d’abord être activés. Une fois que l’activation a eu lieu, la réaction se déroule alors spontanément. Les catalyseurs tels que les enzymes abaissent l’énergie d’activation requise
45
Comment fonctionnent les enzymes
Les enzymes augmentent la vitesse d’une réaction mais ne changent pas son équilibre ou son changement d’énergie libre. Diminuent l’énergie d’activation nécessaire pour rapprocher les molécules l’une de l’autre. Une fois que l’état de transition a été atteint, la réaction peut se faire rapidement
46
Comment l’énergie d’activation est-elle diminuée?
Concentration des substrats est augmentée localement au niveau du site actif (ou catalytique). Les molécules au site actif sont orientées de la bonne façon pour que la réaction se passe. Des métaux de transition (groupements prosthétiques) peuvent modifier la distribution électronique et la structure conformationnelle des substrats ce qui augmente leur réactivité
47
Comment des choses comme le pH et la température peuvent-elles affecter l'activité enzymatique
Les valeurs optimales de pH et de température sont caractéristiques des conditions de croissance de la bactérie. Les valeurs optimales de chaque réaction peuvent être très différentes. Ceci est évident dans les taux de croissance optimaux des microorganismes par ces deux déterminants environnementaux. La diversité des maxima enzymatiques parmi les bactéries est étonnante : certaines auront des valeurs maximales dans la gamme très acide ou très alcaline, et à des températures supérieures à l’ébullition ou proches de zéro
48
Qu'est-ce que l'inhibition compétitive
Les enzymes peuvent souvent lier des substrats ayant des structures similaires. Substrat naturel (PABA) et son analogue Sulfa. L’inhibition peut être atténuée ou compensée en augmentant les concentrations du substrat naturel. Les inhibiteurs compétitifs se lient au site actif et empêchent la liaison et le substrat réel
49
Quelle est la régulation allostérique
Modification de l’activité catalytique de l’enzyme. Liaison d’une molécule effectrice de façon réversible au site allostérique. Cette liaison entraine un changement conformationnel du site catalytique. La régulation allostérique se produit lorsqu’une molécule effectrice se lie à un site autre que le site actif ou à un site allostérique
50
Quelle est la régulation allostérique et un effecteur positif
Facilite la liaison du substrat et la catalyse
51
Quelle est la régulation allostérique et un effecteur négatif
Empêche la liaison du substrat
52
C'est quoi la modulation positive
1. L’effecteur se lie au site allostérique
2. Ce qui cause un changement de la conformation du site actif
3. Le substrat peut rentrer dans le site actif
4. Le substrat est converti en produit
Effecteur ou modulateur positif : améliore la liaison du substrat et augmente le taux de catalyse
53
Qu'est-ce que la modulation négative
En absence d’effecteur. En présence de l’effecteur au site allostérique. Mécanisme d’inhibition enzymatique par un effecteur allostérique. Lorsque l’effecteur se combine avec le site allostérique, la conformation de l’enzyme. Effecteur négatif : modifie la conformation du site actif pour empêcher la liaison du substrat
54
Qu'est-ce que la rétro-inhibition
Rétro-inhibition de l’activité enzymatique. L’activité de la première enzyme de la voie est inhibée par la produit final, contrôlant ainsi la production du produit final. L’inhibition de la rétroaction est courante dans les voies de biosynthèse, telles que celles de la biosynthèse des acides aminés. Le produit final de ces voies est souvent un effecteur négatif pour la première enzyme de la voie de la biosynthèse. Ainsi, le produit de la voie arrête sa propre synthèse.
55
Qu'est-ce que la divergence métabolique de rétro-inhibition?
Dans les voies ramifiées où deux produits sont formes à partir du même matériau de départ, chaque produit agira comme effecteur négatif pour la première enzyme dans sa propre voie. Ainsi, l’arrêt d’une branche de la voie n’affectera pas l’autre branche
56
C'est quoi la modification covalente
L’ajout réversible de groupement phosphoryles, méthyls ou adénylés peut activer ou inhiber l’activité d’une enzyme. La modification covalente d’une enzyme se produit lorsqu’une molécule telle qu’un groupe phosphoryle, un groupe méthyl ou group adénylé est ajoutée à une enzyme pour moduler son activité. Par exemple, l’activité de la glutamate synthase la ralentira par rapport au nombre de groupes adénylé ajoutés.
57
Definir Respiration cellulaire
Le mécanisme de dégradation de glucose (glycolyse) qui implique O2 (ou autres molécules inorganiques) comme un accepteur final d’électrons et la phosphorylation oxydative pour générer l’ATP.
58
Definir Fermentation
Processus anaérobie auquel l’ATP est généré par la phosphorylation au niveau de la substrat et des composés organiques agissant à la fois comme les accepteurs et donneurs d’électrons (implique les réactions d'oxydo rédox). Extension de la glycolyse.
59
Definir Phosphorylation oxydative
L’utilisation de la force proton motrice pour fournir d’ATP lors du transport d’électrons. (Au niveau de la membrane)
60
Definir Phosphorylation au niveau du substrat
Production de l’ATP à partir d’ADP lors du transfert des groupements phosphate d’un composé à un autre.
61
Quel type de phosphorylation est dans la respiration cellulaire
Phosphorylation oxydative
62
Quel type de phosphorylation est en fermentation
Phosphorylation au niveau du substrat
63
La respiration ou la respiration cellulaire a-t-elle un accepteur d'électrons finaux ou finaux?
Respiration cellulaire; aérobie, anaérobie et formation de glucose
64
Le transport d'électrons est-il présent dans la respiration cellulaire ou la fermentation
Respiration cellulaire
65
L'utilisation du force proton motrice est-elle présente dans la respiration cellulaire ou la fermentation
Respiration cellulaire
66
La glycolyse est antérieure ou postérieure à la fois dans la respiration cellulaire et la fermentation
Antérieure pour les deux
67
Explique le rôle du couple NAD+/NADH dans la glycolyse
Le NAD+ est utilise dans les réactions redox dans la cellule et agit comme un agent réducteur. Le NADH contribue à l’oxydation dans les processus cellulaires comme la glycolyse pour aider à l’oxydation du glucose.
68
C'est le catabolisme organotrophique
Processus à 3 étapes et 3 voies. Grosses molécules (polymères) → petites molécules (monomères) Oxydation initiale et dégradation en pyruvate par les voies de la glycolyse et des pentoses phosphates. Oxydation et dégradation du pyruvate par le cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs)
69
Quels sont les 3 voies que sont les amphiboliques
Les intermédiaires et les enzymes participent à la fois au catabolisme et à l’anabolisme. Même les chimiolithotrophes ont des parties de ces voies (parfois l’ensemble de ces voies)
70
Qu'est-ce que la respiration cellulaire utilise pour créer l'ATP
La respiration utilise des réactions redox et un transfert progressif d’électrons vers un certain nombre de porteurs pour générer une force motrice protonique. La FPM est ensuite utilise pour fabriquer de l’ATP, la monnaie énergétique de la biologie utilisée pour fabriquer des composants cellulaires (par exemple, des protéines, des acides nucléiques, des membranes cellulaires, etc.) pour la croissance et la division.
71
Qu'est-ce que la fermentation utilise pour créer l'ATP
La fermentation n’utilise PAS de porteurs d’électrons ou de PMF pour générer de l’ATP; ce processus implique un transfert direct de phosphate à haute énergie vers l’ADP par phosphorylation au niveau du substrat. L’exemple le plus connu de phosphorylation au niveau du substrat est la glycolyse.
72
Comment l'ATP se forme-t-il lors de la fermentation
Phosphorylation au niveau du substrat en impliquant la glycolyse
73
Comment l'ATP se forme-t-il dans la respiration cellulaire
Phosphorylation oxydative par des chaînes de transport d’électrons et ATPase
74
Y a-t-il des accepteurs d'électrons finaux dans la fermentation
Aucun pour la fermentation réactions Redox se passent entre les substrats
75
Y a-t-il des accepteurs d'électrons finaux dans la respiration cellulaire
Aérobie – O2, anaérobie – autres molécules inorganiques
76
C'est quoi phosphorylation oxydative
Le passage des électrons par étapes d’un porteur à autre combiné avec le mouvement des protons de l’intérieur vers l’extérieur de la membrane cytoplasmique pour générer des PMF. Sélectionnez des bactéries qui ont des hydrogénases qui canalisent H2 directement dans la chaîne de transport d’électrons (ce qui est énergétiquement avantageux puisque H2 a un potentiel redox plus négatif que le NADH)
77
Comment les organotrophes métabolisent l'hydrogène
Les organismes organotrophes tels que E. coli (et les mitochondries) n’ont pas la capacité de métaboliser l’hydrogène. Par conséquent, les électrons et protons produits par l’oxydation du substrat organique sont passes sur NAD+ pendant la glycolyse et le cycle TCA.
78
C'est quoi Glycolyse: Phosphorylation au niveau du substrat
Retrouvée dans tous les Règnes du vivant (Bactéries, Archées, Eucaryotes). Fonctionne en aérobie et en anaérobie. Facon la plus rapide de fournir de l’énergie à partir du métabolisme du glucose (« énergie du sprinter » ou « énergie anaérobie »). Pas de transfert d’électrons – phosphorylation au niveau du substrat
79
Quels sont les problèmes de glycolyse: Phosphorylation au niveau du substrat
1. Création d’ATP limitée à 2 par glucose – les organismes doivent consommer de grandes quantités
2. Créé un excès de protons et d’électrons au niveau du pyruvate. Doit régénérer le NAD + par la chaîne de transport d’électrons (respiration) ou la création de produits terminaux (fermentation)
80
C'est quoi le premier phase de glycolyse et fermentation du pyruvate
Phase 1 = phase de préparation = pas de réactions d’oxydoréduction qui aboutit un investissement de 2 ATP. Donc pas de libération d’ATP mais produit final = glycéraldéhyde de 3 phosphates
81
Quelle est la deuxième phase de glycolyse et fermentation du pyruvate
Phase 2 = Réactions d’oxydoréductions accompagnée d’une libération d’ATP (4 ATP)
82
Quelle est la troisième phase de glycolyse et fermentation du pyruvate
Phase 3 = Réactions d’oxydoréduction formant les produits de la fermentation
83
Quel est le métabolite central
Le pyruvate est le métabolite central (produit de départ) de nombreuses fermentations
84
C'est quoi les produits de fermentation
Les produits de fermentation dépendamment des organismes comprennent l’alcool, l’acide lactique et le formiate, qui ensuite fermente en H2. Lactate chez les bactéries lactiques; éthanol chez les levures
85
Que se passe-t-il pendant le cycle d'acide citrique
Le pyruvate est complètement oxydé en CO2
86
Quelles réactions ont lieu pendant le cycle de l'acide citrique
Ce cycle est une combinaison de réactions d’hydrolyse, de décarboxylation et d’oxydation
87
Combien d'ATP sont créés lors de la phosphorylation au niveau du substrat
2 ATP
88
Combien d'ATP sont créés dans la phosphorylation oxydative de 2 NADH
5 ATP
89
Combien d'ATP sont créés dans la glycolyse
7 ATP
90
Combien d'ATP sont créés phosphorylation oxydative de 2 NADH lorsque nous prenons 2 pyruvate et créons 2 acétyl-CoA
5 ATP
91
Combien d'ATP est créé phosphorylation le niveau de substrat pendant le cycle d'acide citrique
2 ATP
92
Combien d'ATP est créé la phosphorylation oxydative de 6 NADH pendant le cycle de l'acide citrique
15 ATP
93
Combien d'ATP est créé phosphorylation oxydative de 2 FADH pendant le cycle de l'acide citrique
3 ATP
94
Combien d'ATP est créé pendant la totalité du rendement aérobie
32 ATP
95
Que se passe-t-il lorsque le pyruvate est décarboxylé
Le pyruvate (3C) est décarboxylé et entre dans le cycle en tant qu’acétyl-CoA (C2)
96
Comment NADPH est-il utilisé
Le NADPH est utilise pour les réactions de biosynthèse et n’est pas envoyé vers la chaîne de transporteurs d’électrons
97
Comment est-ce que FADH2 est-il utilisé
Le FADH2 ne produit que 1,5 ATP par la chaîne de transport d’électrons car son potentiel redox est plus positif que celui du NADH (-0,22V vs. -0,32V)
98
Quels sont les intermédiaires du cycle de l'acide citrique
Les intermédiaires du cycle de l’acide citrique (alpha-cétogluante, succinate, oxaloacétate) sont des molécules importantes pour les voies de biosynthèse
99
Les bactéries anaérobies peuvent-elles utiliser le cycle de l'acide citrique
Les bactéries anaérobiques peuvent aussi utiliser le cycle de l’acide citrique!
100
Quelle est la quantité maximale de molécules d'ATP dans la glycolyse et la respiration aérobie
Le rendement d’ATP en glycolyse et en respiration aérobie à travers le cycle TCA varie avec chaque organise mais un maximum de 38 molécules d’ATP par molécule de glucose catabolisée.
101
Quelle est la différence de l'ATP dans la respiration anaérobie
La respiration anaérobie produit moins d’ATP, non pas à cause des différences dans le cycle TCA, mais à cause de la réductase terminale au lieu de l’oxydase terminale dans la chaîne de transport d’électrons. Ainsi, le cycle TCA ne peut être considéré comme une voie aérobie!
102
Qu'est-ce que le catabolisme des autres molécules organiques
Polysaccharides et protéines. Hydrolyse en monomères (acides aminés ou monosaccharides) qui peuvent ensuite être métabolisés pour en tirer de l’énergie. Catabolisme des polysaccharides et des protéines est très répandu parmi toutes les formes de vie. Les polymères sont hydrolysés par des exoenzymes excrétées à travers la paroi ou restant dans le périplasme.
103
Comment se forme l'amidon
L’amidon forme un complexe sombre avec de l’iode. Les réactions hydrolytiques ne produisent normalement pas d’énergie utilisable pour la cellule : par exemple, polysaccharides en monosaccharides, protéines en acides aminés, lipides en acides gras
104
Comment l'hydrolyse se produit
L’hydrolyse peut être réalisée par des exoenzymes, telles que celles produites par des bactéries Gram positives. Les monomères sont transportés dans la cellule pour un traitement ultérieur.
105
Pendant le métabolisme aérobie, comment les électrons sont-ils utilisés
Dans le métabolisme aérobie, les électrons des sources réduites d’énergie finissent sur l’O2 pour former de l’H2O (tous les animaux par la mitochondrie)
106
Pendant le métabolisme aérobie des procaryotes, comment les électrons sont-ils utilisés?
De nombreux procaryotes sont capables de respiration anaérobie ou l’accepteur final d’électrons n’est pas l’O2 (ex : NO3-, Fe3+, SO4 2-)
107
C'est quoi hydrogénases
Enzymes bactériennes qui envoient les H2 directement vers la chaîne de transport des électrons
108
Les organotrophes peuvent-ils métaboliser l'hydrogène
Les organismes organotrophes tels que E. coli (et les mitochondries) n’ont pas la capacité de métaboliser l’hydrogène. Par conséquent, les électrons et les protons produits par l’oxydation du substrat organique sont passes sur le NAD + pendant la glycolyse et le cycle du TCA.
109
C'est quoi NAD
Le nicotinamide adénine dinucléotide est un accepteur d’électrons universel dans toutes les formes de vie. Il représente le point de départ du système de transport d’électrons dans les organismes respiratoires aérobies et anaérobies organotrophes. Son potentiel redox est plus positif que celui de H2 ou du formiate.
110
Quelle est la différence entre NADH et NADPH
Le NADH est utilisés pour le métabolisme, tandis que le NADPH est utilisés dans les réactions de biosynthèse.
111
C'est quoi le systèmes de transport d’électrons
Électrons et protons extraits du NADH par une déshydrogénase. Électrons passent à travers la membrane par des transporteurs pour aboutir à l’oxydase terminale (ou la réductase si anaérobie). Protons sont pompés de l’intérieur vers l’extérieur de la membrane pour générer une force proton-motrice
112
Que sont les flavoprotéines
Le prochain vecteur universel est FAD ou FMN. Ces molécules acceptent à la fois les protons et les électrons. Ils font passer les protons de l’autre cote de la membrane cytoplasmique et font passer les électrons à l’intérieur de la membrane vers le transporteur suivant généralement une protéines fer-soufre
113
Que sont Quinone
Acceptent l’hydrogène mais ne donnent que des électrons au complexe bc1. Molécules non protéiques et très hydrophobies. Demeurent à l’intérieur de la membrane cytoplasmique. Porteurs d’électrons solubles et hydrophobes. Accepte les protons et les électrons comme les flavoprotéines
114
Quel est le rôle de la quinone
Ils diffusent vers le cote cytoplasmique de la membrane pour capter les protons et les électrons. Ils diffusent ensuite vers la face externe de la membrane pour délivrer les protons à l’extérieur de la membrane tout en faisant passer les électrons à un cytochrome. Ce « cycle Q » agit comme une pompe à protons très efficace qui agit de concert avec le transfert d’électrons vers le complexe cytochrome et protéine fer-soufre bc1.
115
C'est quoi les cytochromes
L’enzyme du cytochrome entoure complétement l’anneau porphyrinique. Les cytochromes ont differents potentiels redox et peuvent donc accepter des électrons ayant differents niveau d’énergie. Tous les organismes dont les mammifères possèdent un cytochrome a3 terminal ou un cytochrome oxydase.
116
Quel est le rôle des cytochromes
Les cytochromes sont des porteurs d’électrons qui contiennent de l’hème-fer (parfois d’autres métaux) comme site implique dans le transfert d’électrons. Ils ont une gamme de potentiels redox differents leur permettant d’accepter des électrons en plusieurs points dans les chaines de transport d’électrons. Tous les organisent aérobies, y compris les mammifères ont la cytochrome a3 oxydase comme accepteur terminal d’électrons (réduit l’oxygène en eau).
117
Que sont les protéines fer-soufre
Transporteurs d’électrons non hémiques. Configuration en Fe2, S2 ou Fe4S4. Grande gamme de potentiel redox. Atomes de fer liés à la protéine par des cystéines
118
Comment les liaisons cysétéine ont-elles un impact sur les protéines fer-soufre
Les liaisons cystéines proviennent de la partie protéique de la molécule. Les protéines fer-soufre ne transportent généralement que des électrons. Protéines fer-soufre porteurs d’électrons contenant du fer, mais non héminiques avec une large gamme de potentiels redox
119
Que sont les grappes fer-soufre
Les grappes fer-soufre sous forme de groupes prothétiques attachés de manière covalente aux protéines. De nombreux organismes (par exemple, les chimiolithotrophes, les phototrophes) ont des membres différents dans leur ETC en fonction de la source de carburant et de l’oxydant qu’ils métabolisent. La clé est que moins il y a différence de potentiel redox entre la source de carburant et l’oxydant; plus l’ETC est court et moins la force motrice de protons par molécule de carburant oxydée est faible.
120
Quels sont les accepteurs d'électrons terminaux alternatifs
Aérobies facultatifs. Les accepteurs d’électrons terminaux alternatifs sont des réductases. Expression des gènes de réductase est contrôlée par une faible concentration en O2 et la présence d’un accepteur d’électrons alternatifs
121
C'est quoi le production d’énergie à des fins utiles a l’aide de la FPM
L’énergie obtenue pour le transport actif, ainsi que d’autres fonctions cellulaires, est obtenue à partir de la force proton motrice
122
Quelle est la théorie chimiosmotique
Initialement décrite dans la mitochondrie mais aussi applicable aux bactéries. Gradient électrochimique généré pendant le transport d’électrons. Les électrons passent d’un transporteur a un autre dans la membrane. Les H+ sont envoyés vers l’extérieur contre leur gradient de concentration. La membrane plasmique est imperméable aux H+. Des canaux membranaires ayant une activité ATPase capturent l’énergie quand les H+ retournent spontanément à l’intérieur de la cellule
123
Quelle est la génération de force proton motrice
Électrons et H+ : extraits du NADH vers une flavoprotéines grâce à une déshydrogénase. Électrons : voyagent dans la membrane grâce a des transporteurs (Fe/S, cytochromes avant d’aboutir au cytochrome oxydase finale (ou la réductase si anaérobie)). Protons : pompés de l’intérieur vers l’extérieur pour générer une force proton-motrice
124
Le travail cellulaire comprennent de:
1. Biosynthèse de molécules complexe.
2. Transport et absorption des nutriments, élimination des déchets, équilibre ionique
3. Mouvement interne et externe (à l’exclusion du mouvement des flagelles) F1 se compose de cinq polypeptides differents présents sous à la forme d’un complexe a3 b3 y epsilon
125
C'est quoi F1
F1 est le complexe catalytique responsable de l’interconversion ADP + Pi et ATP
126
C'est quoi F0
F0 est intégré dans la membrane et se compose de trois polypeptides dans une complexe ab2c12. La sous-unité a est responsable de la canalisation des protons à travers la membrane tandis que la sous-unité b fait saillie à l’extérieur de la membrane et forme avec les sous-unités b2 et epsilon et le stator
127
Que représentent les composés phosphorylés à haute énergie
Les composes phosphoryles à haute énergie représentent la monnaie d’échange d’énergie biochimique
128
Que sont les liaisons à haute énergie
Le tableau montre l’énergie libre d’hydrolyse de certains des principaux esters et anhydrides de phosphate, indiquant que certaines des liaisons ester de phosphate ont une énergie plus élevée que d’autres
129
Quelle est la différence d'énergie entre ADP et AMP
L’ADP contient deux phosphates dont un seul est de haute énergie. AMP ne contient pas de liaison phosphate à haute énergie. La structure de la coenzyme acétyl-CoA est également représentée.
130
Qu'est-ce que le système ATP / ADP
Le système ATP/ADP est un lien entre les composés phosphorylés à haute et basse énergie
131
C'est quoi anabolisme
Biosynthèse de molécules complexes à partir d’éléments simples avec l’apport d’énergie
132
Ce qui est important pour les voies anaboliques et cataboliques
Proximité et couplage des voies cataboliques et anaboliques est important dans des conditions aux ressources illimitées (ex : ATP), le taux de biosynthèse et approximativement balance par le taux de croissance
133
C'est quoi les enzymes amphiboliques
Les enzymes amphiboliques participent à la fois aux voies cataboliques et anaboliques. C’est la régulation cellulaire qui détermine la direction. Très efficace
134
C'est quoi les réactions anaplérotiques cataplérotiques
Réactions liant les intermédiaires du cycle de l’acide citrique aux autre voies métaboliques
135
C'est quoi les réactions anaplérotiques
Les intermédiaires des voies cataboliques fournissent des matériaux pour les voies anaboliques
136
Comment les prototrophes agissent-ils sur les enzymes anapleotoriques?
Seuls les prototrophes ont besoin de toutes les enzymes anaplérotiques de ces cycles car les auxotrophes peuvent acquérir des facteurs de croissance (par exemple, acides aminés, acides nucléiques) de leur environnement.
137
C'est quoi le source de glucose-6-phosphate
Glycolyse
138
C'est quoi le source de fructose-6-phosphate
Glycolyse
139
C'est quoi le source de pentose-5-phosphate
Voie des pentoses phosphates
140
C'est quoi le source de 3-phosphoglycéraldéhyde ou glycéraldéhyde-3-phosphate
Glycolyse ou voie des pentoses phosphates
141
C'est quoi le source de 3-phosphoglycérate
Glycolyse
142
C'est quoi le source de phosphoénolpyruvate
Glycolyse
143
C'est quoi le source de pyruvate
Glycolyse
144
C'est quoi le source de alpha-cétoglutarate
Cycle de l'acide citrique
145
C'est quoi le source de succinyl-CoA
Cycle de l'acide citrique
146
C'est quoi le source de oxaloacétate
Cycle de l'acide citrique
147
C'est quoi les organotrophes
Organotrophes (ou hétérotrophes) utilisent des composes organiques réduits comme source de carbone et d’électrons
148
C'est quoi les autotrophes
Les autotrophes utilisent le dioxyde de carbone comme seule ou principale source de carbone
149
Quelles sont les catégories basées sur la source de carbone
Organootrophes et autotrophes
150
Quelles sont les catégories basées sur la source d'énergie
Phototrophes et chimitrophes
151
C'est quoi les phototrophes
Les phototrophes tirent leur énergie de la lumière
152
C'est quoi les chimiolitrophes
Les chimiotrophes tirent leur énergie de produits chimiques (inorganiques ou organique)
153
Quelle est la source d'énergie des chimioorganotrophes
Autre mot pour Hétérotrophes, l’énergie (électrons) et le carbone tiré de substrats organique
154
Quelle est la source d'énergie des chimolithotrophes
Énergie obtenu de l’oxydation de composés inorganiques (ex : NH3, Fe2, H2S) et le carbone du CO2
155
Quelle est la source d'énergie des photoorganotrophes
Autre mots pour photoautotrophe, Énergie obtenue de la lumière et le carbone du CO2
156
Quel organisme comprend les chimioorganotrophes
Tous les règnes de la vie, y compris les mammifères
157
Quel organisme comprend les chimolithotrophes
Bactéries aérobies et anaérobies
158
Quel organisme comprend les photoorganotrophes
Bactéries anaérobies
159
Quel organisme comprend les photolithotrophes
Cyanobactéries aérobies, bactéries anaérobies, plantes et algues.
160
Quelles sont les deux catégories de tous les organismes
Chimiotrophes et phototrophes
161
Quelles sont les deux catégories de phototrophes
Photoautotrophes et photohétérotrophes
162
Quelles sont les deux catégories de chimiotrophes
Chimiolithotrophes et chimioorganotrophes
163
Quelles sont les deux catégories de chimolithotrophes
Chimiolithoautotrophes et mixotrophes
164
Que sont les mixotrophes
Chimiolithotrophie et chimiorganotrophie combinées. Les organismes mixotrophes combinent des processus lithotrophes et organotrophes, s’appuyant sur des sources d’énergie inorganique (H2 est un exemple courant) et des sources de carbone organique car ils peuvent manquer d’une ou plusieurs enzymes pour la fixation du CO2. Notez que presque tous les chimiolithotrophes sont également des autotrophes – les mixotrophes sont rares.
165
Comment les procaryotes sont-ils importants pour le cycle géochimique
L’importance des procaryotes dans le cycle géochimique de l’azote et du soufre est très évidente car de nombreuse réaction ne sont catalysées que par eux. Ces procaryotes contribuent grandement à la transformation chimique des éléments qui se produisent continuellement dans l’écosystème (par exemple : bactéries nitrifiantes, bactéries oxydant le soufre, bactéries oxydant le fer, bactéries oxydant l’hydrogène, archées mathéennes
166
Quelles sont selon vous les bactéries qui utilisent la respiration anaérobie?
Anaérobies obligatoires et aérobies facultatives
167
Qu'est-ce que la respiration anaérobie
Utilisation d’accepteurs d’électrons autres que l’O2 dans la phosphorylation oxydative. Système de transport d’électrons tronqué et génération de moins d’énergie que la respiration aérobie. Seulement chez certains procaryotes. Chimioorganotrophes et chimiolithotrophes
168
Quelles molécules sont impliquées dans la respiration anaérobie
Les microorganismes anaérobies utilisent des molécules inorganiques autres que l’oxygène comme accepteurs terminaux d’électrons dans les chaînes de transport d’électrons pour la production de force motrice protonique et d’ATP pour la cellule. La respiration anaérobie entraîne généralement moins de FPM et d’ATP que la respiration aérobie en raison de la plus petite différence de potentiel redox entre la source de carburant et l’oxydant. La respiration anaérobie fournit toujours plus d’ATP que la fermentation
169
C'est quoi chimioorganotrophie
Les bactéries réalisant la respiration anaérobie possèdent des systèmes de transport d’électrons analogues à ceux aérobies classiques
170
Qu'est-ce que la dénitrification
Reduction séquentielle du nitrite en azote gazeux = dénitrification. La dénitrification est répandue parmi les microorganismes. Les dénitrificateurs possèdent toutes les enzymes nécessaires pour réduire le nitrate (NO3-) en azote (N2) avec le nitrite (NO2-), l’oxyde nitrique (NO) et l’oxyde nitreux (N2O) comme produits intermédiaires, alors que les respirateurs à nitrate n’ont qu’une nitrate réductase et ne font que la première étape
171
C'est quoi le nitrate
Accepteur d’électrons. Comparaison entre : Respiration aérobie; Respiration nitrate (nitrate réduction) et la Dénitrification. Davantage de protons sont transférés pour deux électrons oxydés en aérobiose compare à l’anaérobiose lorsque le nitrate est l’accepteur d’électrons. Pour la dénitrification; certaines protéines sont membranaires alors que d’autres sont périplasmiques
172
C'est quoi les bactéries anammox
Les bactéries Anammox (oxydation anaérobie de l’ammoniac) créent du N2 en oxydant l’ammoniac et en réduisant le nitrite. Ils n’utilisent pas du tout leur membrane cytoplasmique pour la production de FPM et d’ATP. Au contraire, ils ont un très gros organite intracellulaire appelé « anammoxosome ». Cet organite est délimité par une bicouche lipidique et crée la FPM dans le compartiment cytoplasmique de la cellule (c’est-à-dire a l’extérieur de la membrane de l’anammoxosome).
173
C'est quoi le reduction du sulfate
Les bactéries réduisant le sulfate ont une chaîne de transporteurs d’électrons très courte car très peu d’énergie est disponible par rapport à l’O2
174
C'est quoi les sulfidogènes
Les sulfidogènes sont des anaérobies obligatoires et très communes dans le sol et dans les environnements marins
175
C'est quoi le Méthanogenèse
CO2 est réduit un méthane par plusieurs transferts séquentiels d’électrons. Les méthanogènes sont des Archées anaérobies obligatoires. La méthanogenèse n’est réalisée que par les archées méthanogenèse. Ces organismes sont généralement des chimiolithotrophes, mais certains chimioorganotrophes
176
C'est quoi le nitrification
Oxydation de l’ammonium en nitrite et nitrate. Étape majeure du traitement des eaux usées. Aide à la croissance des plantes en apportant du nitrate. Un excès de nitrate peut polluer l’eau souterraine
177
C'est quoi oxydation du soufre
Avantage : réclamation des sols alcalins des déserts. Problème : pollution (à l’acide sulfurique) des déchets miniers
178
C'est quoi oxydation du fer
Cause la corrosion des structures métalliques. Rend le fer insoluble pour les plantes
179
C'est quoi le nitrification de deux bactéries
La nitrification est l’oxydation de l’ammoniac en nitrate via le nitrite. Deux groupes de bactéries accomplissent cela. Les oxydants d’ammoniaque oxydent l’ammoniac en nitrite. Les oxydants de nitrite oxydent le nitrite en nitrate. Les deux organismes utilisent un flux d’électrons inverse pour fabriquer du NADH. L’ETC (chaîne de transport d’électrons) pour l’oxydation de l’ammoniac est plus long que pour l’oxydation du nitrite, car l’ammoniac est plus redox négatif que le nitrite.
180
C'est quoi le flux réverse d’électrons
La fixation de CO2 nécessite beaucoup de NADH pour servir de source d’électrons. La plupart des sources d’énergie utilisées par les chimiolithotrophes ont une E0 plus positive que le NAD/NADH. Utilisation d’un flux réverse d’électrons pour générer du NADH
181
Comment l'invagination a-t-elle un impact sur la membrane cellulaire
La membrane s’étend vers l’intérieur jusqu’au cytoplasme et vers l’extérieur à travers le périplasme. Les chimiolithotrophes aérobies ont ces structures en raison de la très forte demande en O2 (par exemple, le taux d’oxydation du substrat requis) impliquée dans leur métabolisme, qui est environ 10 fois supérieur à celui des chimioorganotrophes. Les invaginations fournissent plus de surface et permettent un transport plus rapide de l’O2 et plus d’oxydation de leur source de carburant.
182
C'est quoi l'invagination
Invagination de la membrane l’étend à l’intérieur de la cellule et à l’extérieur dans le périplasme
183
C'est quoi carboxysomes
Les carboxysomes sont des inclusions cytoplasmiques qui concentrent toutes les enzymes et tous les substrats nécessaires à la fixation du CO2, chez certain autotrophes
184
C'est quoi l'oxydation de l’hydrogène
Les oxydants d’hydrogène peuvent réduire le NAD+ directement en NADH en utilisant une hydrogénase cytoplasmique. Une hydrogénase lié à la membrane oxyde H2 en protons et en électrons; les protons restent dans le périplasme tandis que les électrons se déplacent à travers les complexes 3 et 4 pour générer des PMF supplémentaires
185
Que sont les photosynthétiseurs photohétérotrophes
Les photosynthétiseurs photohétérotrophes utilisent des molécules organiques comme source de carbone – celles-ci sont limitées aux bactéries non soufrées violette anoxygéniques
186
Que sont les photosynthétiseurs photoautotrophes
Les photosynthétiseurs photoautotrophes – tous fixent le dioxyde de carbone
187
C'est quoi oxygénique
Produit du O2. Les électrons destinés à la chaîne de transport d’électrons viennent de l’eau
188
C'est quoi anoxygénique
Ne produit pas de O2. Les électrons destinés à la chaîne d’élections viennent d’autres source que l’eau
189
Quelle est la source d'électrons de la photosynthèse anoxique
La photosynthèse anoxygénique utilisent des donneurs d’électrons autres que l’eau, ne produit pas d’oxygène et se développe uniquement dans des conditions aérobies
190
Quelle est la source d'électrons de la photosynthèse oxique
La photosynthèse oxygénée des plantes vertes, des algues et des cyanobactéries utilise l’eau comme donneur d’électrons, produit de l’oxygène et peut se développer en présence d’oxygène
191
C'est quoi les bactéries anoxygéniques violettes non soufrées
Ces bactéries ne peuvent utiliser que des composés organiques donneurs d’électrons (c’est-à-dire qu’elles ne peuvent pas utiliser de H2S). Ces bactéries présentent une grande flexibilité métabolique et altèrent la croissance en réponse aux changements du milieu ou de l’environnement
192
C'est quoi phosphorylation cyclique
ATP est synthétisé par une ATPase dans la membrane cytoplasmique comme chez les autres bactéries. Les électrons n’aboutissent cependant pas à une oxydase ou une réductase terminale. Les électrons transitent dans une boucle fermée ne produisant que du NADH
193
C'est quoi le flux cyclique d’électrons : Photosynthèse anoxygénique
Les bactéries violettes doivent un flux d’électrons inversé pour fabriquer du NADH en raison du manque de protéines de ferrédoxine dans leur ETC, mais les bactéries vertes du soufre peuvent réduire le NAD+ en NADH directement.
194
C'est quoi les bactéries pourpres non sulfureuses
Bactéries anoxygéniques violettes non soufrées
195
C'est quoi les bactéries vertes sulfureuses
Photosynthèse des bactéries vertes sulfureuses : Analogue à la photosynthèse aérobie. Bactéries vertes sulfureuses : Oxydation du H2S en S grâce à la lumière. Photosynthèse aérobie : Oxydation de H2O en O2 grâce là la lumière
196
C'est quoi le photosynthèse organotrophique : Bactéries pourpres
Energie lumineuse est utilisée pour oxyder du carbone organique et relâcher des électrons pour les réactions de biosynthèse. Les électrons utilisent pour fixer le CO2 en biomasse par les bactéries pourpres sulfureuses et non sulfureuses.
197
C'est quoi les bactéries soufrées anaérobies violettes
Ces bactéries capables de faire la même chose que les bactéries vertes et sont également photolithotrophes. Ils sont également capables d’utiliser du carbone organique comme donneurs d’électrons comme les bactéries violettes non soufrées, ce que les bactéries vertes ne peuvent pas faire. Ainsi, ces bactéries sont également des photolithotrophes facultatifs même si elles ne peuvent pas se développer comme des hétérotrophes normaux dans l’obscurité comme les bactéries violettes non soufrées.
198
Comment les cyanobactéries, les plantes et les algues font-elles la photosynthèse oxygénée?
Formation d’O2; Électrons proviennent de l’eau. Similaire aux deux voies anoxygéniques mais ensemble. Pourquoi le P680 est-il un excellent accepteur d’électron? Aérobie normale : les cyanobactéries sont métaboliquement identiques à un chloroplaste de plantes vertes. Ces bactéries utilisent le « schéma z » de la photosynthèse, qui est essentiellement une combinaison entre les photosystèmes du soufre vert et des bactéries violettes non soufrées.
199
Quelles sont les étapes de la fixation de l'azote
1. Reduction de l’azote gazeux (N2) en ammoniac (NH3) par l’enzyme nitrogénase – très sensible a l’O2
2. La vie telle qu’on le connait dépend du cyclage rapide de l’azote en formes disponibles biologiquement
3. Seuls les procaryotes peuvent le faire! Et ils le font de nombreuses façons différentes: Aérobies libres, Anaérobies libres et Bactéries symbiotiques (associes avec des plantes)
200
De quoi est composée la nitrogénase
La nitrogénase est composée de deux enzymes, la dénitrogénase et la dénitrogénase réductase. Ensemble, ces deux enzymes fixent le N2 dans l’ammoniac en utilisant une quantité massive d’ATP et de NADH; la fixation de l’azote est donc extrêmement couteuse sur le plan énergétique
201
Qu'est-ce que la fixation aérobie du N2
La fixation de l’azote est mesurée à l’aide du test de réduction de l’acétylène. Les cellules sont alimentées en acétylène et la nitrogénase active réduira l’acétylène en éthylène qui peut être facilement détecté par chromatographie en phase gazeuse. Parce que le processus de fixation de l’azote dans les organismes hautement sensibles à l’oxygène (c’est-à-dire parce qu’il s’agit d’un processus hautement réducteur), les organismes ont trouvé de nombreuses façons d’échapper à l’inactivation de l’oxygène, comme la production de couches visqueuses épaisses ou en fabriquant des structures cellulaires spécialisées comme les hétérocystes.
