Examen 1 (Cours 2)

Question 1

Expliquer le concept de voies anaboliques.

Answer 1

«Ensemble des réactions de synthèse de grosses molécules ou structures à partir de molécules plus petites». (Synthèse, assemblage)

Question 2

Donne des exemples de voies anaboliques (4)

Answer 2

La synthèse du glycogène
La synthèse du tryacylglycérol (TAG)
La synthèse des protéines
La synthèse de l’ADN.

Question 3

Expliquer le concept de voie catabolique.

Answer 3

«Ensemble des processus de dégradation de structures complexes en substances plus simples». (Dégradation, mise en pièces)

Question 4

Donne des exemples de voies cataboliques (2)

Answer 4

• L’hydrolyse des aliments dans le tube digestif.
• Les réactions de transformation de glycogène en glucose, du TAG en acide gras et glycérol ou des protéines en acides aminés.

Question 5

C’est quoi l’ATP et de quoi est-il composé (5)?

Answer 5

L’ATP constitue la monnaie d’échange majeure de l’énergie cellulaire!

Il est composé de …
* L’adénine
* D’une base azotée
* D’un pentose
* Le ribose
* De trois molécules de phosphate hautement énergétiques

Question 6

Vrai ou faux
Comme l’ATP est le carburant utilisé par toutes les cellules et pour tous les processus vitaux. Son absence peut causé une mort immédiate.

Answer 6

Vrai

Question 7

Nomme les processus vitaux de l’ATP (6), ainsi que les %. Les deux premiers sont les plus importants.

Answer 7

• Le maintien des pompes membranaires (24-30%)
• La synthèse des protéines/enzymes (12-25%)–
• Les cycles de substrats du métabolisme intermédiaire (~7-8%)
• La gluconéogenèse (~5-8%)
• La contraction musculaire (~5-6%)
• La synthèse des acides nucléiques (~5%)

Question 8

Expliquer le concept d’énergie libre et comment ça fonctionne.

Answer 8

L’énergie libre est une mesure qui permet de savoir si une réaction chimique peut se produire spontanément :

• Si ΔG est négatif : la réaction libère de l’énergie et peut se produire spontanément (réaction exergonique).
• Si ΔG est positif : la réaction a besoin d’énergie pour se produire (réaction endergonique).

Ou (autres manières de l’écrire)

• Si ΔG < 0 : la réaction est spontanée et exergonique (libère de l’énergie).
• Si ΔG > 0 : la réaction est non spontanée et endergonique (nécessite un apport d’énergie).
• Si ΔG = 0 : la réaction est à l’équilibre.

Question 9

Expliquer le concept de réactions couplées. Qui aide? Pourquoi ça existe?

Answer 9

Dans les cellules, beaucoup de réactions importantes ne se produiraient pas seules, car elles demandent un apport d’énergie. Pour résoudre cela :

• Les enzymes accélèrent les réactions.
• Les réactions qui nécessitent de l’énergie (ΔG > 0) sont couplées à des réactions qui libèrent beaucoup d’énergie (ΔG < 0), de sorte que la somme donne un ΔG total négatif.

Question 10

Quelle molécule est utilisé dans les réactions couplées?

Answer 10

L’ATP (adénosine triphosphate) est la molécule clé qui fournit cette énergie en se cassant en ADP et phosphate, libérant ainsi l’énergie nécessaire pour alimenter ces réactions.

Exemple : Construire une molécule complexe (réaction coûteuse) est couplé à la dégradation de l’ATP (réaction qui libère de l’énergie).

Question 11

Expliquer l’oxydoréduction

Answer 11

L’oxydoréduction c’est la perte d’électrons (ou de H)(oxydation) et le gain d’électrons (ou de H)(Réduction) dans la dégradation des nutriments lors de la respiration cellulaire.

Question 12

Dans une réaction d’oxydoréduction qui gagne ou perd les électrons?

Answer 12

De façon plus générale, la substance oxydée perd des électrons, alors que la substance qui les attire (plus fortement) gagne des électrons (ou des hydrogènes)».

Question 13

Vrai ou Faux
Au cours du métabolisme énergétique en aérobie, l’oxydation des nutriments se fait par la perte successive de paires d’hydrogène (et aussi de paires d’électrons) en provenance des molécules de substrat jusqu’à ce qu’il ne reste que du CO2.

Chaque fois qu’une substance est oxydée, une autre est réduite.

Answer 13

Vrai

Question 14

Quel est le rôle de la molécule d’oxygène dans le métabolisme aérobie ?

Answer 14

L’oxygène agit comme accepteur final d’électrons lors des réactions d’oxydation, ce qui permet de produire un maximum d’ATP dans la mitochondrie (respiration cellulaire).
À la toute fin du processus, il se combine avec les atomes d’hydrogène pour former de l’eau.

Question 15

Réactions redox :
1. A →A2+ + 2e (A a subit quoi?)

2. 2e- + B2+ → B (B2+ a subit quoi?)
3. Somme des deux demi-réactions:
    Réaction «redox»
    A + B2+ → A2+ + B (A et B2+ ont subit quoi?)

Answer 15

1. Oxydation: perte d’électrons
    A subi une oxydation
2. Réduction: gain d’électrons
    B2+ subit une réduction
3. Somme des deux demi-réactions:
    A a été oxydé par B2+ ou B2+ a été réduit par A

Question 16

Qui suis-je?
Je catalyse les réactions d’oxydoréduction. Je peux transférer l’hydrogène d’une molécule à une autre et je fonctionne grâce à la présence d’un coenzyme, habituellement dérivée d’une vitamine du groupe B.

+ Comment je m’appelle lorsque je peux transférer l’hydrogène d’une molécule à une autre?

Answer 16

Enzyme

Déshydrogénase

Question 17

C’est quoi le rôle des coenzymes dans le métabolisme énergétique?

Answer 17

Dans les réactions redox, les coenzymes, et non pas les enzymes, agissent comme des accepteurs de H+ (ou d’électrons), c’est-à-dire qu’elles sont réduites chaque fois qu’un substrat est oxydé.

Question 18

Donne les caractéristiques du NAD+ et du FAD:
1. Dérivé de quoi?
2. Forme oxydé de quoi?
3. Rôle (techniquement un peu la même chose pour les deux, mais dit différemment)

Juste pour FAD
4. C’est quoi la source primaire?
5. Dans le cycle de Krebs, le FAD est une coenzyme de quoi?

Answer 18

NAD+
1. Dérivé de la vitamine B3
2. NADH+H
3. «Agent oxydant» (accepteur d’électrons) impliqué dans de nombreuses réactions d’oxydoréduction.

FAD
1. Dérivée de la vitamine B2
2. FADH2
3. Molécule de transport d’électrons nécessaires à la phosphorylation oxydative de l’ADP.
4. Le cycle de Krebs et la b-oxydation des acides gras.
5. Le FAD est une coenzyme de la succinate-fumarate déshydrogénase qui oxyde le succinate en fumarate.

Question 19

Remplis les trous:
Le succinate a été ______ par le FAD en fumarate, il a donc perdu 2 e. Cependant, si le FAD est ______ par le succinate en FADH2, il y aura un gain de 2 e.

Answer 19

oxydé
réduit

Question 20

Étapes générales du métabolisme énergétique en aérobie (Étapes dans le transfert d’énergie des substrats énergétiques à l’ADP pour former l’ATP). (3)

Answer 20

1. Oxydation des AA, AG et Glc en acétyl-CoA
2. Oxydation de l’acétyl-CoA via le cycle de Krebs avec transfert d’énergie au NAD+ et FAD pour former le NADH+H+ et le FADH2.
3. Oxydation du NADH+H+ et FADH2 pour former l’ATP (nécessite oxygène → formation de H2O).

Question 21

Expliquer l’étape d’oxydation des AA, AG et Glc en acétyl-CoA du métabolisme énergétique en aérobie.

Quelle sont les produits à la fin de cette étape? (3)

Answer 21

Les nutriments (Glc, AG, et AA) doivent tout d’abord subir des transformations pour fournir de l’acétyl-CoA jusqu’à la formation de CO2, de NADH+H+(ou FADH2) et d’acétyl-CoA (2C) dans la mitochondrie.

Question 22

Expliquer l’étape d’oxydation de l’acétyl-CoA via le cycle de Krebs du métabolisme énergétique en aérobie.

Answer 22

1. Le cycle de Krebs est aussi appelé cycle de l’acide citrique.
2. Élimination de l’acétyl-CoA sous forme de 2 CO2
3. S’accompagne du transfert de protons H+ au NAD+ et FAD pour former le NADH+H + et le FADH2 .

Question 23

Expliquer l’étape d’oxydation du NADH+H+ et FADH2 pour former l’ATP du métabolisme énergétique en aérobie.

Answer 23

1. Cette étape nécessite un ensemble de protéines localisé dans la membrane des crêtes mitochondriales
2. C’est la chaîne respiratoire ou de transfert d’électrons…
3. La phosphorylation oxydative = processus par lequel l’énergie du NADH+H+ et du FADH2 est transférée à l’ADP pour former l’ATP.

Question 24

C’est quoi le système OXPHOS?

Answer 24

«Ensemble des cinq complexes multienzymatiques encrés dans la membrane interne des mitochondries».

Oxydation oxydative

Question 25

Dit c'est quoi un métabolite exogène et nommes ceux que la cellule utilise pour la production d’énergie (3)

Answer 25

Métabolites exogènes (apportés par l’alimentation) 1. **Glucose** o Principal carburant pour la glycolyse. 2. **Acides gras** o Fournis par les lipides, oxydés dans les mitochondries via la β-oxydation pour produire de l’acétyl-CoA. 3. **Acides aminés** o Issus des protéines alimentaires, certains sont utilisés pour produire de l’énergie en entrant dans le cycle de Krebs.

Question 26

Dit c'est quoi un métabolite endogène et nommes ceux que la cellule utilise pour la production d’énergie (6)

Answer 26

Métabolites endogènes (produits par la cellule) 1. Glycogène o Réserve de glucose dans le foie et les muscles, dégradé en glucose-6-phosphate pour fournir de l’énergie. 2. Triglycérides o Réserve de graisses, hydrolysée en acides gras et glycérol. 3. Corps cétoniques o Produits par le foie à partir des acides gras lors de jeûnes prolongés, utilisés par le cerveau et les muscles comme source d’énergie. 4. Pyruvate o Produit final de la glycolyse, transformé en acétyl-CoA ou utilisé pour la fermentation (anaérobie). 5. NADH et FADH₂ o Formés lors de la glycolyse, du cycle de Krebs et de la β-oxydation, utilisés pour produire de l’ATP dans la chaîne respiratoire. ???

Question 27

Vrai ou Faux Les organismes doivent être capables de moduler l'activité enzymatique cellulaire de façon à pouvoir s’adapter aux changements métaboliques. En plus de la régulation au niveau de l’expression/dégradation, l’activité catalytique des enzymes peut être directement modifiée par des altérations structurales et conformationnelles.

Answer 27

Vrai

Question 28

Dans les voies métaboliques, le taux de catalyse des enzymes peut être diminué ou augmenté (régulé) par quoi? (2)

Answer 28

1) Une régulation allostérique et/ou 2) Un cycle de phosphorylation/déphosphorylation

Question 29

La plupart des enzymes des voies métaboliques sont allostériques, explique c'est quoi une régulation allostérique.

Answer 29

Les enzymes possèdent, en plus de leur site catalytique, un site appelé site allostérique lié par un effecteur. Dans les voies métaboliques, un métabolite de la voie réactionnelle peut agir comme effecteur et se fixer de façon non-covalente à une enzyme afin de moduler son activité catalytique. Ainsi, un des produits de la voie (du début, intermédiaire ou de la fin) est un activateur ou un inhibiteur spécifique à un des enzymes de la chaîne.

Question 30

Un effecteur activateur ou inhibiteur aura quel effet sur un enzyme?

Answer 30

Lorsqu’un effecteur activateur se fixe au site allostérique, l'enzyme prend sa forme active. Dans l'autre cas, un effecteur inhibiteur va avoir pour effet d’inactiver l'enzyme.

Question 31

Dans les voies métaboliques, la phosphorylation des enzymes est un mécanisme de régulation important. Explique comment ça fonctionne.

Answer 31

De nombreux enzymes métaboliques sont mis en position «active» ou «non-active» par une phosphorylation (ajout de p) ou une déphosphorylation(retrait de p). * La phosphorylation → protéines kinases * La déphosphorylation → protéines phosphatases

Question 32

Comment les kinases et les phosphatases sont-ils régulés? (4)

Answer 32

Les kinases et phosphatases sont en général **régulées par des signaux extérieurs**, comme les hormones, les cytokines et autres facteurs de croissance ainsi que par les variations de calcium intracellulaire.

Question 33

Mise à part, les 3 étapes générales du métabolisme énergétique, il y a quoi d'autres comme étape? (3)

Answer 33

* L'oxydation du glucose en pyruvate, ce qui inclus la glycolyse, les systèmes navettes et l'oxydation du pyruvate en acétyl-CoA (ou en lactate) * L'oxydation des acides gras en acétyl CoA, donc la b-oxydation * L'oxydation des corps cétoniques en acétyl-CoA (La cétolyse)

Question 34

Donne la définition du mot métabolisme. Et celle de métabolisme énergétique.

Answer 34

Métabolisme : «Ensemble de réactions biochimiques que subissent les nutriments une fois à l'intérieur des cellules de l'organisme». Métabolisme énergétique: «processus de transformation des substrats énergétiques alimentaires et de réserve corporels qui permet d’obtenir l’énergie nécessaire à l’accomplissement des fonctions de toutes les cellules vivantes de notre organisme»

Question 35

Le métabolisme c'est un cycle continuel d'________________ et de ________________ des substances!

Answer 35

élaboration dégradation Les cellules consomment de l'énergie pour pouvoir extraire une plus grande quantité d'énergie des nutriments et utilisent cette énergie pour subvenir à leurs besoins! Même au repos, un organisme dépense beaucoup d'énergie. *Par énergie, on fait beaucoup référence à la thermogénèse*

Question 36

Dans des conditions physiologiques standard, aucune des réactions biochimiques vitales ne se produirait sans un mécanisme accélérant leur vitesse de réaction. Ainsi, qu'est-ce qui empêche certaines réactions cellulaires de se dérouler spontanément ?

Answer 36

De nombreuses réactions cellulaires sont énergétiquement défavorables (ΔG > 0), ce qui les empêche de se dérouler spontanément.

Question 37

Comment les réactions endergoniques peuvent-elles se produire ?

Answer 37

Les réactions endergoniques se produisent grâce à l’action des enzymes qui les couplent à des réactions exergoniques, rendant la somme des réactions avec un ΔG négatif (< 0).

Question 38

C'est quoi la différence entre endergonique et endothermique?

Answer 38

Endergonique : Réaction qui nécessite de l'énergie pour se produire (pas spontanée), comme la fabrication d'ATP. Endothermique : Réaction qui absorbe de la chaleur de son environnement, comme la fonte de la glace. 👉 Endergonique = énergie libre (ΔG > 0). 👉 Endothermique = chaleur absorbée (ΔH > 0).

Question 39

Quel est le rôle principal de l'ATP dans les systèmes biologiques ?

Answer 39

L'ATP agit comme un mode fondamental de transfert immédiat d'énergie libre dans les systèmes biologiques.

Question 40

D'où provient l'énergie utile contenue dans une molécule d'ATP ?

Answer 40

L'énergie utile d'une molécule d'ATP provient des liaisons phosphoesters, dont l’hydrolyse a un ΔG très négatif.

Question 41

Pourquoi l'ATP est-il un transporteur d'énergie efficace ?

Answer 41

L'ATP a un ΔG intermédiaire parmi les molécules phosphorylées, ce qui lui permet de recevoir et de céder de l'énergie efficacement.

Question 42

Nomme les différents composés riches en énergie de la cellule. (11)

Answer 42

1. Phosphoénolpyruvate 2. 1,3-bisphosphoglycérate 3. Acétyl phosphate 4. Phosphocréatine 5. PPi 6. ATP --> AMP + PPi 7. ATP --> ADP + Pi 8. Glucose-1-phosphate 9.Fructose-6-phosphate 10. Glucose-6-phosphate 11. Glycérol-3-phosphate

Question 43

Vrai ou Faux L'ADP peut phosphoryler les composés de plus faibles ΔG° (hydrolyse de l'ADP) alors que l’ATP peut spontanément être phosphorylée en ADP par les composés dont le ΔG°’ est supérieur.

Answer 43

Faux L'ATP peut phosphoryler les composés de plus faibles ΔG° (hydrolyse de l'ATP) alors que l’ADP peut spontanément être phosphorylée en ATP par les composés dont le ΔG°’ est supérieur.

Question 44

Le concept de couplage énergétiques peut être illustré à l’aide d'un tableau démontrant la variation d’énergie libre standard (ΔG°’) lors de l’hydrolyse des composés phosphorylés. Ainsi, indique le ΔG°’ des composés suivants: 1. Phosphoénolpyruvate 2. 1,3-bisphosphoglycérate 3. Acétyl phosphate 4. Phosphocréatine 5. PPi 6. ATP --> AMP + PPi 7. ATP --> ADP + Pi 8. Glucose-1-phosphate 9.Fructose-6-phosphate 10. Glucose-6-phosphate 11. Glycérol-3-phosphate

Answer 44

1. -61,9 2. -49,4 3. -43,1 4. -43,1 5. -33,5 6. -32,2 7. -30,5 8. -20,9 9. -13,8 10. -13,8 11. -9,2

Question 45

Vrai ou Faux La phosphorylation au niveau du substrat constitue l'une des voies de synthèse d'ATP.

Answer 45

Vrai

Question 46

Les stocks d’ATP intracellulaires ne sont pas très importants dans le corps, cela à quoi comme conséquence?

Answer 46

L'ATP est une molécule soumise à un renouvellement intense, ce qui nécessite une **production permanente**, **rapide** et **importante**. *Fun fact* * Au fait, pour combler sa DEJ, notre organisme a besoin de produire et oxyder de 40 à 60 Kg d’ATP par jour! * On estime qu'il y a, en moyenne, une nouvelle production d'ATP toutes les 1,5 minutes environ pour une cellule au repos. * Pour une cellule musculaire lors d’un effort intense, cette valeur peut se chiffrer en secondes.

Question 47

De quoi dépend l’optimisation de l’énergie produite par substrat énergétique chez les eucaryotes ?

Answer 47

Elle dépend de la présence d’oxygène (métabolisme aérobie) ou de son absence (métabolisme anaérobie).

Question 48

Combien de molécules d’ATP sont produites théoriquement par la dégradation complète de certains substrats énergétiques en aérobie ? Glucose : ? ATP. Acétoacétate (ou hydroxybutyrate) : ? ATP. Palmitate : ? ATP.

Answer 48

Glucose : 30 à 32 ATP. Acétoacétate (ou hydroxybutyrate) : 20 ATP. Palmitate : 106 ATP.

Question 49

Combien d'ATP le corps humain utilise-t-il quotidiennement pour bien fonctionner ?

Answer 49

Le corps humain a besoin de 40 à 60 kg d’ATP chaque jour.

Question 50

Quelles voies métaboliques nécessitent de l’oxygène pour produire de l’ATP ? (2) (À part le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydation)

Answer 50

La **β-oxydation** (des acides gras) et la **cétolyse** (des corps cétoniques) nécessitent la présence d’oxygène pour produire de l’ATP dans la mitochondrie.

Question 51

Quelle voie métabolique peut se dérouler en l’absence d’oxygène ?

Answer 51

La glycolyse peut se dérouler en l’absence d’oxygène, produisant 2 molécules d’ATP par molécule de glucose.

Question 52

Pourquoi la glycolyse seule est-elle insuffisante pour répondre aux besoins énergétiques de la cellule ?

Answer 52

Bien que la glycolyse produise 2 ATP par molécule de glucose, cette production est trop faible pour entretenir les besoins énergétiques de la cellule.

Question 53

Quelle est la fonction principale de la phosphorylation oxydative ?

Answer 53

La phosphorylation oxydative produit l’essentiel de l’énergie cellulaire.

Question 54

Donne la définition de phosphorylation oxydative.

Answer 54

«Voie métabolique mitochondriale qui utilise l'énergie libérée par le catabolisme des nutriments dans un ensemble des réactions d'oxydoréduction qui aboutissent à une consommation d'oxygène et à une réaction de phosphorylation de l'ADP pour former de l’ATP».

Question 55

La phosphorylation oxydative est assuré par quoi?

Answer 55

La phosphorylation oxydative est assurée par le système OXPHOS (pour OXidative PHOSphorylation)

Question 56

Quels sont les types de complexes présents dans le système OXPHOS ? Et c'est quoi leurs rôles?

Answer 56

Il comprend 4 complexes oxydoréductases (I, II, III, IV) et l’ATP synthase (complexe V). Ils agissent comme une « pompe à protons », créant un gradient de protons à travers la membrane interne mitochondriale.

Question 57

ATP et système de production : Q1 : Quelle est l'énergie qui alimente la pompe permettant le passage des ions ? Q2 : Quel est le rôle du passage des ions H+ vers la matrice par l'ATP synthase ? Q3 : Quel est le rôle des mitochondries dans les organismes pluricellulaires ?

Answer 57

R1 : L'énergie qui alimente cette pompe est celle libérée par l'oxydation des molécules de nutriments. R2 : Ce passage sert à lier les groupements phosphate à l'ADP pour former de l'ATP. R3 : Les mitochondries sont les principaux producteurs d'énergie chez les organismes pluricellulaires.

Question 58

Réactions d'oxydoréduction, électrons et protons H+ : Q1 : Pourquoi une molécule ou un proton d'hydrogène est considéré équivalent à un électron lors des réactions d'oxydoréduction ? Q2 : Que se passe-t-il lors des réactions d'oxydoréduction ?

Answer 58

R1 : Les électrons (e-) n'existent pas librement en solution. De même, les protons (H+) ne sont jamais présents seuls ; ils sont toujours liés à des électrons dans le nuage électronique d'une autre molécule. R2 : Lors des réactions d'oxydoréduction, les électrons qui sont gagnés ou perdus sont toujours associés à des protons (H+ + e-), ce qui explique pourquoi on peut les considérer comme étant équivalents.

Question 59

Oxydoréduction, remplis les trous : Il importe avant tout de comprendre que la substance __________ perd de l'énergie et que celle qui est __________ en gagne lorsque les électrons, qui sont chargés d'énergie, passent de la première à la seconde. Par conséquent, lorsque les nutriments sont _________, leur énergie est transmise successivement à un chaîne d'autres molécules et finit par aboutir à l'______, permettant ainsi la formation de molécules d'ATP riches en énergie.

Answer 59

oxydée réduite oxydés ADP

Question 60

Différence entre cofacteur et coenzyme.

Answer 60

Cofacteur favorise la réaction Coenzyme participe à la réaction

Question 61

Coenzyme A (CoA) et Acylation : Q1 : Qu'est-ce que le Coenzyme A (CoA) et pourquoi est-il important ? Q2 : Quelle est la particularité du Coenzyme A ? Q3 : Comment le CoA intervient-il dans la réaction d'oxydation du pyruvate ?

Answer 61

R1 : Le Coenzyme A (CoA) est un dérivé de la vitamine B5, et il est essentiel pour le transfert de groupements acyle dans de nombreuses voies métaboliques, telles que le cycle de Krebs et la bêta-oxydation des acides gras. R2 : Le CoA possède une fonction thiol (-SH) libre, ce qui explique pourquoi il est souvent symbolisé par HS-CoA ou CoA-SH. Cette fonction thiol est importante pour sa réactivité. R3 : Lors de l'oxydation du pyruvate par la pyruvate déshydrogénase (PDH), l'acétyl-CoA est formé. Cette réaction crée une liaison acylthioester riche en énergie, essentielle pour la production d'énergie dans le métabolisme.

Question 62

L'insuline et le glucagon : 1. Quelle est la fonction de l'insuline et du glucagon ? 2. Où sont libérées l'insuline et le glucagon ? 3. Comment les hormones insuline et glucagon sont-elles reconnues par les cellules ? 4. Quel est le rôle du récepteur du glucagon ? 5. Quel est le rôle du récepteur de l'insuline ?

Answer 62

1. Ces hormones antagonistes jouent un rôle essentiel pour maintenir la glycémie proche de 1 g/L. 2. Elles sont libérées dans le sang par les cellules endocrines du pancréas. 3. Elles sont reconnues par des récepteurs membranaires spécifiques. 4. Le récepteur du glucagon active une protéine kinase dépendante de l'AMP cyclique, la PKA. 5. Le récepteur de l'insuline active une protéine phosphatase, la PP1.