Exam cha 9: respiration cellulaire et la fermentation Flashcards
Réaction chimique de catabolisme
-Regroupe l’ensemble des réactions de dégradation
Molécule complexe+enzyme = molécules simples+énergie (ATP)
Réaction chimique d’anabolisme
-Regroupe l’ensemble des réactions de synthèse
Molécules simples+enzyme+énergie (ATP) = molécule complexe
De quoi est composé l’ATP?
C’est une adénosine triphosphate:
-Elle est composée d’un acide nucléique, un sucre ribose et trois groupements phosphates
-La troisième liaison de phosphate est la plus riche en énergie, d’où le besoin de conversion de l’ADP (adénosine diphosphate) en ATP
Quelle est l’équation de la respiration cellulaire
C6H12O6 (glucose) + 6 O2 = 6 H20 + 6 CO2 + énergie (ATP, entre 30 et 32) + chaleur (exothermique)
Où se passe la respiration cellulaire?
Elle se passe dans la cellule au niveau du cytosol et se poursuit dans les mitochondries
-Ainsi, elle comporte 2 voies : voie anaérobie et une voie aérobie
Quelles molécule peut être utilisée comme substrat lors de la respiration cellulaire et de quoi dépend sa valeur énergétique?
Le glucose
-Dépend de la présence d’oxygène (ou de mitochondrie)
Quelle est le phénomène qui se passe en présence d’oxygène et donner l’équation:
La respiration cellulaire (complète, étape 1 à 4):
C6H12O6 + 6 O2 = 6 H2O + 6 CO2 + 30 à 32 ATP + chaleur
Production de 30 à 32 ATP pour une molécule de glucose
Quelle est le phénomène qui se passe en absence d’oxygène et donner l’équation:
La fermentation :
-C6H12O6 = pyruvate + 2 ATP =produit variable (dépend de la fermentation; ex organisme humain : cellules musculaires = acide lactique
Quelles sont les réactions d’oxydoréduction?
- Réaction d’oxydation: la molécule, l’atome ou l’ion cède un ou + électrons. Le substrat devient oxydé (ours-polaire)
- Réaction de réduction : la molécule, l’atome ou l’ion gagne un ou + électrons. Le substrat devient réduit. (rouge-gorge)
Représenter les réactions d’oxydoréduction par l’équation
C6H12O6 (agent oxydant) + 6 O2(agent réducteur) = 6 H20(forme réduite) + 6 CO2(forme oxydée) + énergie + chaleur
À quoi sert l’énergie issue de la respiration cellulaire et comment s’appelle cette liaison?
À lier le groupement phosphate à l’ADP
-La phosphorylation
Quelles sont les 2 sortes de phosphorylation ?
1) La phosphorylation au niveau du substrat
- Formation d’ATP directement à partir du substrat
2) La phosphorylation oxydative (à l’étape 4 slm)
- Formation d’ATP indirectement à l’aide de coenzymes, des accepteurs d’électrons (NAD+ et FAD).
- L’ATP sera formé lors de leur passage dans la chaîne de transport d’électrons
Où se retrouvent les coenzymes?
Dans la matrice mitochondriale et dans le cytosol
Quelles sont les fonctions des coenzymes?
Lier les ions H+, accompagnés de leurs électrons, issu de l’oxydation de substrat au cours de la respiration cellulaire
-Elles agissent en tant qu’accepteurs d’électrons et assurent le transport jusqu’à la dernière étape de la respiration cellulaire : la chaîne de transport d’électrons
Quelles sont les 2 coenzymes présentes dans la respiration cellulaire?
La nicotinamide adénine dinucléotide : dérivé de la niacine (vitamine B3):
- Forme oxydée: NAD+
- Forme réduite : NADH
La flavine adénine dinucléotide : dérivé de la riboflavine (vitamine B2):
- Forme oxydée: FAD
- Forme réduite : FADH2
Quelles sont les 4 étapes de la respiration cellulaire?
- Voie anaérobie :
1) LA GLYCOLYSE : dans le cytosol - Voie aérobie: sassez de O2, mitochondrie
2) L’OXYDATION DU PYRUVATE
3) LE CYCLE DE L’ACIDE CRITIQUE (cycle de Krebs)
4) LA PHOSPHORYLATION OXYDATIVE : transportées électrons et chimiosmose
Comment se passe la glycolyse en gros?
- Dégradation d’une molécule de glucose en 2 molécules de pyruvate
- Production nette de 2 molécules d’ATP et 2 molécules de NADH
- Investissement de 2 ATP pour partir la glycolyse
- Utilisation de l’enzyme phosphofructokinase pour transformer l’ATP en ADP (étape 3)
- Utilisation de NAD+ pour former un NADH + H+ (2x)
- Utilisation de l’ADP pour former de l’ATP (se fait 2 x fois 2= 4 ATP) et pour le 2e: formation du pyruvate (se fait 2x)
(plusieurs phosphorylations a/n du substrat)
Résumé de la glycolyse:
- Substrat initial: 1 molécule de glucose
- Produit final: 2 molécules de pyruvate
- Autres produits: 2 molécules de H2O
- Bilan net en ATP: 2 ATP (4-2)
- Bilan net en coenzymes: 2 NADH
Expliquer ce que la régulation de la glycolyse
La régulation est assurée par un processus de rétro-inhibition
-L’ATP agit à titre d’inhibiteur non compétitif pour interrompre le fonctionnement de la PFK, une enzyme de la glycolyse
1) À mesure que L’ATP augmente, la liaison de l’ATP inhibe la PFK
2) La voie de la glycolyse se ferme progressivement
3) Lorsque l’ATP diminue, la glycolyse augmente
De quoi dépendent les changements chimiques du pyruvate?
De la quantité d’oxygène se trouvant à la disposition de la cellule
La destinée du pyruvate
- En présence suffisante d’O2: le pyruvate pénètre dans les mitochondries et poursuit la respiration cellulaire en vol d’aérobie
- En présence insuffisante de O2 : le pyruvate se transforme en lactate (acide lactique), en éthanol ou autres dans le processus de fermentation (on fait juste de a glycolyse)
À quoi sert les mitochondries?
C’est un organite à double membrane.
C’est le lieu où se passe les étapes aérobies de la respiration cellulaire (réaction transitoire, le cycle de l’acide citrique et la chaîne de transport des électrons)
Quel est le lieu où se passe les 2 et 3e étapes de la respiration cellulaire?
Dans la partie interne de la mitochondrie, soit la matrice:
-Lieu de la réaction transitoire et le cycle de l’acide critique
Quel est le lieu où se passe la dernière étape de la respiration cellulaire?
Dans la membrane interne qui forme des crêtes:
-Lieu de la chaîne de transport des électrons
Par quelle enzyme est catalysée la réaction transitoire (étape 2)?
L’enzyme pyruvate déshydrogénase
En quoi consiste l’étape de la réaction transitoire?
La combinaison d’une molécule de pyruvate avec une molécule de coenzyme A (CoA) pour former l’acétyl-CoA
Résumé de la réaction transitoire (x2 déjà fait)
- Substrat initial: 2 molécules de pyruvate
- Produit final: 2 molécules d’acétyl-CoA (entrent dans le cycle de Krebs)
- Autres produits: 2 molécules de CO2
- Bilan net en ATP: 0 ATP
- Bilan net en coenzymes: 2 NADH (qui s’en vont dans l’étape 4)
En quoi consiste le cycle de l’acide citrique?
Il s’agit de 8 réactions enzymatiques dans la matrice des mitochondries
-Les réactions visent la conversion de l’acétyl-CoA en 2 molécules de CO2
-Au cours d’un cycle complet, il y a formation d’une molécule d’ATP , de 3 NADH et de un FADH2 (qui doit être fait 2 x)
Résumé du cycle de l’acide citrique (x2 déjà fait)
- Substrat initial: 2 molécules d’acétyl-CoA
- Produit final: 2 molécules d’oxaloacétate (régénération)
- Autres produits: 4 molécules de CO2 et 2 molécules de H2O
- Bilan net en ATP: 2 ATP
- Bilan net en coenzymes: 6 NADH et 2 FADH2
Quelle est l’enzyme qui intervient dans la première étape du cycle de l’acide critique?
L’enzyme citrate synthase
Expliquer ce que la régulation du cycle de l’acide critique
C’est par la citrate que:
- Si les besoins en énergie sont élevés, le taux de NADH, d’ATP et de molécules transitoires seront faibles : augmentation de l’activité du cycle
- Si les besoins en énergie sont faibles, les taux de ces substances seront élevés: diminution de l’activité du cycle
Qu’est-ce qui s’est passé suite au terme d’une glycolyse et de 2 répétitions de la réaction transitoire et du cycle de l’acide citrique?
- la digestion du glucose est complète
- les 6 atomes de C provenant du glucose ont été libérés sous la forme de 6 molécules de CO2
- les 12 atomes de H provenant du glucose ont été libérés sous la forme de 6 molécules de H2O
L’étape 4 (la chaîne de transport des électrons) nécessite quelles structures de la membrane interne des mitochondries?
- Les transporteurs d’électrons
- Les pompes à H+
- Les enzymes ATP synthase
Comment se passe l’étape 4 de la respiration cellulaire?
C’est la chaîne de transport des électrons:
1) Les coenzymes NADH et FADH2 libèrent leurs ions H+ dans la matrice mitochondriale et fournissent leurs électrons à une série de transporteurs d’électrons -complexe cytochromes et enzymatiques-. Les transporteurs d’électrons assurent le déplacement des électrons à travers les crêtes mitochondriales où l’O2 est l’accepteur final de ces électrons. Les ions H+ seront liés à des molécules d’O2 de la matrice mitochondriale pour former de l’H2O
2) L’énergie cinétique provoquée par le déplacement de ces électrons favorise le passage des ions H+ d la matrice mitochondriale vers l’espace intermembrnaire de la mitochondrie, à l’inverse de leur gradient de concentration
3) L’énergie cinétique produite par le gradient de concentration inverse est utilisée par l’enzyme ATP synthase pour lier des groupements phosphate à des molécules d’ADP (phosphorylation oxydative). Lors du passage de chaque ion H+ selon le gradient de concentration (retour vers la matrice mitochondriale) -chimiosmose-, l’ATP synthase effectue des rotations de phosphorylation.
Qu’est-ce qui arrive avec les électrons provenant du NADH?
Ils entrent au tout début de la chaîne de transport des électrons et ils traversent 3 popes à H+
-Valeur : 2,5 molécules d’ATP par molécule de NADH
Qu’est-ce qui arrive avec les électrons provenant du FADH2?
Ils entrent plus loin dans la chaine et ils ne traversent que 2 pompes à H+
Pourquoi c’est possible d’avoir 30 ou 32 ATP au cours de l’oxydation du glucose?
Les électrons des 2 NADH issus de la glycolyse devront se rendre à la chaîne de transport des électrons, l’intérieur de la mitochondrie. Les électrons seront alors repris soit par 2 NADH (qui vaut 2,5) ou soit par 2 FADH2 (qui vaut 1,5).
Pendant la fermentation, qu’est-ce qui arrive lors d’un faible apport en oxygène?
-L’Activité de la chaîne de transport des électrons diminue
-Les NADH et FADH2 s’accumulent et stagnent
-La cellule dépend de plus en plus des processus de la voie d’anaérobie de la glycolyse (pcq pas besoin d’O2)
MAIS…
(pour vider les poches du NADH à l’étape 4 et le renvoyer à l’étape 1)
-La glycolyse nécessite un apport en NAD+ pour délivrer ses électrons
-La glycolyse finit par s’interrompre du à un manque de NAD+
-Les réserves de NAD+ doivent être reconstituées pour que la glycolyse reprenne
Pendant la fermentation, qu’est-ce qui arrive lors d’un faible apport en oxygène?
-L’Activité de la chaîne de transport des électrons diminue
-Les NADH et FADH2 s’accumulent et stagnent
-La cellule dépend de plus en plus des processus de la voie d’anaérobie de la glycolyse (pcq pas besoin d’O2)
MAIS…
(pour vider les poches du NADH à l’étape 4 et le renvoyer à l’étape 1)
-La glycolyse nécessite un apport en NAD+ pour délivrer ses électrons
-La glycolyse finit par s’interrompre du à un manque de NAD+
-Les réserves de NAD+ doivent être reconstituées pour que la glycolyse reprenne
Comment se fait la régénération du NAD+?
- Par le transfert de H+ du NADH stagnant au pyruvate sortant de la glycolyse, ce dernier se transforme en l’acétate ou en éthanol. Le NADH redevient le NAD+
- Cette conversion chimique de pyruvate en acide lactique ou en éthanol permet à la glycolyse de se poursuivre
-Par contre, en comparaison au rendement énergétique de la respiration cellulaire en voie d’aérobie (30 ATP), la glycolyse à l’aide de la fermentation ne produit que 2 ATP par molécule de glucose
Lorsqu’on est à court de glucose pour la respiration cellulaire, en période de jeûne?
D’autres molécules agissent comme carburant peuvent être oxydées pour produire de l’ATP
La respiration cellulaire à partir d’autres molécules, quelles sont les 3 exemples?
- Le glycérol
- Les acides gras
- Les acides aminés
Parler de la molécule de glycérol dans la respiration cellulaire à partir d’autres molécules
Réaction de conversion: Conversion du glycérol
Produit final: Glycéraldéhyde-3-phosphate
Entrée dans la respiration cellulaire: en glycolyse
Parler de la molécule des acides gras dans la respiration cellulaire à partir d’autres molécules
Réaction de conversion: Bêta-oxydation
Produit final: Acétyl-CoA
Entrée dans la respiration cellulaire: Au début du cycle de l’acide critique
Parler de la molécule des acides aminés dans la respiration cellulaire à partir d’autres molécules
Réaction de conversion: Désamination oxydative
Produit final: Variable selon l’acide aminé
Entrée dans la respiration cellulaire: Selon l’acide aminé, en cycle de l’acide critique
