La chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative

Question 1

Combien de moles d’ATP peuvent être formées suite à l’oxydation complète d’une mole de glucose :

Si les électrons du NADH passent par la navette malate-aspartate?
Si les électrons du NADH passent par la navette glycérol-3-phosphate?

Answer 1

32
30

Question 2

dans quelle localisation cellulaire se trouve :

Coenzyme Q

Answer 2

Membrane mitochondriale interne

Question 3

Dans quelle localisation cellulaire se trouve :Translocase ATP/ADP

Answer 3

Membrane mitochondriale interne

Question 4

Ou se trouve le
Domaine F1 de l’ATP synthase

Answer 4

Matrice mitochondriale

Question 5

Ou se trouvent les complexes I à IV de la chaîne respiratoire

Answer 5

Membrane mitochondriale interne

Question 6

Ou se trouve la Porine

Answer 6

Membrane mitochondriale externe

Question 7

Ou se trouve le Cytochrome c

Answer 7

Espace intermembranaire

Question 8

Ou se trouve le domaine F0 de l’ATP synthase

Answer 8

Membrane mitochondriale interne

Question 9

Lequel de ces énoncés sur l’ATP synthase est faux?

A.L’ATP synthase est aussi appelée complexe V.
B.Le flux de protons dans le canal entraîne la rotation de F0 et de la tige centrale.
C.La conformation de la sous-unité β du F1 change selon la position de la tige centrale.
D.Le domaine F0 forme un canal à H+.
E. Le domaine F1 est dans l’espace intermembranaire.
F.Le transport des H+ est couplé à la synthèse de l’ATP grâce au complexe de l’ATP synthase.
G.Le domaine F1 catalyse la synthèse de l’ATP.

Answer 9

E

Question 11

Lequel de ces énoncés sur l’ATP synthase est faux?

A.L’ATP synthase est aussi appelée complexe V.
B.Le flux de protons dans le canal entraîne la rotation de F0 et de la tige centrale.
C.La conformation de la sous-unité β du F1 change selon la position de la tige centrale.
D.Le domaine F0 forme un canal à H+.
E.Le domaine F1 est dans l’espace intermembranaire.
F.Le transport des H+ est couplé à la synthèse de l’ATP grâce au complexe de l’ATP synthase.
G.Le domaine F1 catalyse la synthèse de l’ATP.

Answer 11

E

Question 12

Comment se nomme la protéine découplante permettant la thermogenèse sans frisson?

Answer 12

Thermogénine

Question 13

Lequel ou lesquels de ces énoncés sur la production de chaleur sont vrais?

A. Les mammifères découplent le retour des protons et la synthèse d’ATP, ce qui produit de la chaleur.
B. Les plantes découplent le retour des protons et la synthèse d’ATP, ce qui produit de la chaleur.
C. Les mammifères découplent le transport des électrons et le pompage des protons, ce qui produit de la chaleur.
D. Les plantes découplent le transport des électrons et le pompage des protons, ce qui produit de la chaleur.

Answer 13

A & D
Chez les mammifères, les protons pompés par la chaîne de transport reviennent dans la matrice sans passer par l’ATP synthase grâce à la thermogénine qui sert de canal à protons.

Chez les plantes, une chaîne de transport alternative transporte les électrons vers l’oxygène. L’énergie libérée par ce transport sert à produire de la chaleur plutôt qu’à pomper des protons.

Question 14

Que fait le complexe I

Answer 14

Transfère les électrons du NADH au CoQ
participe au
Transporte des protons au travers de la membrane interne avec les complexe 3& 4
Transporte les électrons

Question 15

Que fait le complexe 2

Answer 15

Enzyme du cycle de Krebs
transporte les électrons

Question 16

Que fait le complexe 3

Answer 16

Transfère les électrons d’un transporteur liposoluble vers un transporteur hydrosoluble.
Réduit une petite protéine de l’espace intermembranaire
Transporte des protons au travers de la membrane interne avec les complexes I et IV
Transporte les électrons

Question 17

Que fait le complexe 4

Answer 17

Transfère les électrons à l’oxygène
Produit de l’eau
Transporte des protons au travers de la membrane interne avec les complexes I et III
Transporte les électrons

Question 18

Que font tout les complexes ?

Answer 18

Transporte des electrons

Question 19

Quels complexes transporte des protons au travers de la membrane interne ?

Answer 19

Complexes I, III et IV

Question 20

Complétez la phrase suivante :

Le rôle de (1) est de créer un gradient de protons. Celui-ci est ensuite utilisé par (2) pour produire (3).

Answer 20

la chaine de transport des électrons
ATP synthase
ATP

Question 21

Complétez la phrase suivante :

Lorsque l’ATP synthase est découplée de (1), l’énergie libérée par le transport (2) est alors dissipée sous forme de (3).

Answer 21

la chaine de transport d’électrons
de protons
chaleur

Question 22

Lequel ou lesquels de ces énoncés sont vrais?

A.L’imperméabilité de la membrane interne de la mitochondrie permet la création de gradients ioniques à travers la membrane.
B.La création de gradients ioniques se fait en utilisant des transporteurs spécifiques.
C.L’imperméabilité de la membrane interne de la mitochondrie est à l’origine de la compartimentation entre le cytosol et la mitochondrie.
D.Le phosphate inorganique, une petite molécule, diffuse librement au travers de la membrane interne de la mitochondrie.

Answer 22

A, B & C

Question 23

Comment la thermogénine permet de maintenir la température des nouveau-nés?

A.En rendant la phosphorylation oxydative plus efficace.
B.En causant le transfert des électrons directement de l’ubiquinone à l’oxygène.
C.En découplant le transport des électrons de la synthèse d’ATP.
D.En stimulant l’accumulation de tissus adipeux bruns.

Answer 23

C
rend la phosphorylation oxydative moins efficace en découplant le transport d’électrons de la synthèse d’ATP.
Elle est dans la membrane mitochondriale interne et permet le retour des protons dans la matrice mitochondriale sans passer par l’ATP synthase. Donc l’énergie d’oxydation est dissipée sous forme de chaleur chez le nouveau-né

Question 24

Qui transfert les électrons de l’ubiquinone à l’oxygène chez les plantes ?

Answer 24

QH2-oxydase, fait partie d’une voie alternative d’oxydation du NADH présente chez les plantes. Cette voie alternative permet de produire la chaleur nécessaire à la fonte de la neige et à l’évaporation des molécules odorantes, ce qui attire les insectes pollinisateurs.

Question 25

Les complexes I et II de la chaîne respiratoire mitochondriale :

A.Transfèrent les électrons à l’ubiquinone
B.Pompent des protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.
C.Transfèrent les électrons du NADH.
D.Contiennent un groupement prosthétique hème.

Answer 25

A Transfèrent les électrons à l’ubiquinone
le complexe I transfère les électrons du NADH,
le complexe II transfère les électrons du succinate.
Contiennent plutôt des groupements prosthétiques FAD ou FMN ainsi que des centres fer-soufre.

Question 26

Les complexes I, III & IV de la chaîne respiratoire mitochondriale :

A.Transfèrent les électrons à l’ubiquinone
B.Pompent des protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.
C.Transfèrent les électrons du NADH.
D.Contiennent un groupement prosthétique hème.

Answer 26

B

Question 27

Lors de la phosphorylation oxydative, l’ATP est produit dans la matrice mitochondriale, mais est principalement utilisé dans le cytosol. Comment l’ATP diffuse-t-il de la matrice au cytosol?

Answer 27

Par un transporteur appelé translocase ATP/ADP échange l’ATP mitochondrial contre de l’ADP cytosolique. Il s’agit d’un transporteur passif antiport (il transporte 2 molécules dans des directions opposées selon le sens de leur gradient de concentration respectif)

Question 28

Lors de la phosphorylation oxydative, le Pi est importé dans la matrice mitochondriale pour la synthèse de l’ATP, mais est principalement utilisé dans la chaîne de production d’ATP. Comment diffuse-t-il de l’espace intermembranaire vers la matrice mitochondriale ?

Answer 28

Par la translocase Pi par un échange avec avec H+, ce qui permet de former un gradient pour les échanges. Il s’agit d’un transport symport ( en même temps même direction)

Question 29

Comment le NADH produit lors de la glycolyse diffuse-t-il du cytosol vers la matrice mitochondriale?

Answer 29

Le NADH ne traverse pas la membrane interne de la mitochondrie. Seuls les électrons du NADH, et non le NADH lui-même, sont transportés vers la matrice mitochondriale. Pour ce faire, 2 systèmes de navette sont utilisés : la navette malate-aspartate et la navette du glycérol-3-phosphate.

Question 30

Qu’est ce qui détermine l’utilisation d’une navette à l’autre ?

Answer 30

Les navettes sont retrouvées dans différents tissus chez l’humain.
La navette malate-aspartate est retrouvée dans les mitochondries du foie, des reins et du coeur.
La navette glycérol-3-phosphate se trouve dans les mitochondries des muscles squelettiques et du cerveau.

Question 31

Combien de protons sont transportés dans l’espace intermembranaire par chacun des complexes de la chaîne respiratoire?

Answer 31

Complexe I : 4
Complexe II : 0 (ne libère pas assez d’énergie pour les expulser)
Complexe III : 4
Complexe IV : 2

Question 32

Quelles réactions d’oxydation mènent à la formation de QH2 dans la membrane?

Answer 32

complexe I : l’oxydation du NADH + Complexe II : Oxydation du succinate (FADH)

Oxydation du glycérol-3-phosphate (déshydrogénase)
Oxydation des acides gras, Acyl-CoA déshydrogénase

Question 33

Qu’est-ce qu’un cytochrome?

Answer 33

C’est une protéine contenant un groupement prosthétique hème associé à un atome de fer.

Question 34

Laquelle des affirmations suivantes concernant l’ATP synthase (complexe V) est VRAIE ?
a) Elle est responsable du transfert d’électrons du cytochrome c au complexe IV.
b) Elle utilise l’énergie du gradient de protons pour synthétiser de l’ATP.
c) Elle est située dans la membrane mitochondriale externe.
d) Elle pompe des protons de l’espace intermembranaire vers la matrice mitochondriale.

Answer 34

Réponse : b)
Explication : L’ATP synthase est un complexe enzymatique qui utilise l’énergie du gradient électrochimique de protons pour synthétiser de l’ATP à partir d’ADP et de Pi. Elle est située dans la membrane mitochondriale interne

Question 35

Laquelle des molécules suivantes N’EST PAS un transporteur d’électrons dans la chaîne respiratoire ?
a) Coenzyme Q (CoQ) b) Cytochrome c c) ATP d) FMN

Answer 35

c

Question 36

dans quels complexes sont présents les centres fer ?

Answer 36

Dans les complexes I, II & III

Question 37

Comment les centres redox sont-ils organisés (distribués)?

Answer 37

Les centres redox sont distribués dans les complexes de manière à ce que leur potentiel rédox soit croissantet que la distance entre les centres permette le transfert des électrons

Question 38

Où est localisé le cytochrome c? Quel est son rôle?

Answer 38

Le cytochrome c est un transporteur d’électron hydrosoluble présent dans l’espace intermembranaire. Son rôle est de transporter les électrons entre le complexe III et le complexe IV.

Question 39

Combien de molécules de ATP sont générées par le NADH et FADH( glycérol-3-phosphate qui le génère) ?

Answer 39

2,5 molécules d’ATP sont produites par molécule de NADH.
○
1,5 molécule d’ATP est produite par molécule de FADH2

Question 40

Pourquoi l’oxydation du glycérol-3-phosphate mène-t-elle à la formation de seulement 1,5 mole d’ATP plutôt que 2,5 moles pour le NADH?

Answer 40

Les électrons provenant de l’oxydation du glycérol entrent dans la chaîne respiratoire au niveau de la coenzyme Q . Ils court-circuitent donc le complexe I qui permet la translocation de 4 protons. Puisque 4 moles de protons de moins sont transportées et qu’il faut environ 4 moles de protons pour produire 1 mole d’ATP, il est normal que la production d’ATP soit moindre avec le glycérol-3-phosphate.

Question 41

Quel est le rôle du domaine F0 ?

Answer 41

Le domaine F0 est un canal à protons qui traverse la membrane mitochondriale interne. Le flux de protons à travers F0 entraîne sa rotation et celle de la tige centrale, ce qui sert de moteur à la production d’ATP dans le complexe F1.

Question 42

Quel est le rôle du domaine F1 ?

Answer 42

Le domaine F1 permet la synthèse de l’ATP. Ce domaine forme une sphère qui plonge dans la matrice mitochondriale.

Question 43

Combien de sites actifs (de synthèse d’ATP) possède l’ATP synthase?
Sur quel domaine et, plus précisément, sur quelle sous-unité retrouve-t-on le site actif?

Comment les sites actifs de l’ATP synthase répondent-ils au flux de protons?

Answer 43

L’ATP synthase possède 3 sites actif, sur chacune des sous-unités β.

Le passage de protons dans le canal du domaine F0 entraîne la rotation de la tige centrale qui s’étend jusque dans le centre de la sphère du domaine F1.
La sous-unité peut exécuter chacune des étapes de la synthèse d’ATP en changeant de conformation.
C’est la rotation de la tige centrale qui produit ces changements de conformation.

Question 44

Ou à lieu la thermogenèse sans frisson . Par quel processus la chaleur est-elle produite? Quel mécanisme est impliqué pour stimuler ce mécanisme?

Answer 44

Dans les tissus adipeux bruns de plusieurs mammifères.
Implique le découplent le retour des protons et la synthèse d’ATP par la thermogénine, produisant de la chaleur.
Dans la membrane interne mitochondriale qui sert de canal perméable aux protons.

Question 45

De quoi dépend l’activité de la chaîne de transport d’électrons et de la phosphorylation oxydative?

Answer 45

De la disponibilité de l’oxygène (O2) et des électrons (sous forme de NADH ou de FADH2).
Elle est également régulée par le ratio ATP/ADP.

Question 46

Qu’arrive-t-il à la consommation d’oxygène quand les donneurs d’électrons (NADH et FADH2) et le Pi sont présents dans la mitochondrie, mais que l’ADP est absent? Que se passe-t-il lorsque de l’ADP est ajouté?

Answer 46

La consommation d’oxygène s’arrête en l’absence d’ADP.
Les électrons ne s’écoulent vers l’O2 à travers la chaîne de transport des électrons que lorsque de l’ADP est simultanément phosphorylé en ATP.
La vitesse de consommation de l’oxygène par les mitochondries augmente de façon marquée quand de l’ADP est ajouté, puis retourne à sa valeur initiale quand l’ADP ajouté a été converti en ATP.

Question 47

En l’absence des donneurs d’électrons (NADH et FADH₂) qu’arrive-t-il ?

Answer 47

NADH et FADH₂ ne sont pas présents, aucun électron ne peut être transféré à travers la chaîne de transport des électrons.
Aucune consommation d’oxygène ne se produira, car la chaîne respiratoire ne sera pas activée sans l’apport d’électrons, car ca empêche la formation de l’ubiquinol (QH₂) transporteur.

Question 48

Quelle(s) molécule(s) permet(tent) de coordonner la glycolyse, l’oxydation du pyruvate, le cycle de Krebs, la chaîne de transport des électrons et la phosphorylation oxydative?
Comment ces molécules coordonnent-elles ces sentiers?

Answer 48

Les niveaux d’ADP et d’ATP qui coordonnent principalement ces voies.
Un ratio ATP/ADP faible augmente la vitesse de la phosphorylation oxydative pour satisfaire les besoins en ATP.
Un ratio ATP/ADP faible active également la PFK-1 (donc la glycolyse) ainsi que le PDH et le cycle de Krebs.
L’activation de la glycolyse et du cycle de Krebs augmente la production de NADH, principal « substrat » de la chaîne de transport des électrons.

Question 49

Le PDH, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons sont sensibles au ratio NADH/NAD+, mais pas la glycolyse. Quel est le rôle de cette différence de régulation?

Answer 49

La glycolyse est la voie métabolique des situations de vie ou de mort.
Lorsque l’O2 est absent ou insuffisant, le NADH ne peut être régénéré par la chaîne de transport d’électrons et il s’accumule, ce qui inhibe le cycle de Krebs.
La glycolyse devient alors la principale source d’ATP. C’est pourquoi cette voie métabolique peut être active quand NADH/NAD+ est élevé, c’est-à-dire quand l’O2 n’est pas disponible en quantité suffisante.

Question 50

Le cycle de Krebs n’est opérationnel qu’en présence d’O2, bien qu’aucune des réactions du cycle n’utilise l’oxygène. Expliquez ce phénomène.

Answer 50

En l’absence d’oxygène, le NADH s’accumule et le NAD+ n’est pas régénéré. Le NADH est un inhibiteur allostérique du cycle de Krebs. Par conséquent, en l’absence d’O2, le cycle de Krebs est inhibé.

Question 51

Les 2 membranes de la mitochondrie ont la même composition ?

Answer 51

Faux, la membrane externe est lisse et relativement perméable grâce à la présence de porines. La membrane interne est imperméable riche en protéines, car elle contient les protéines de la chaîne respiratoire ainsi que le complexe.

Question 52

Dans une chaîne respiratoire fonctionnant normalement, le transport des électrons ne s’effectue pas sans la formation d’ATP.

Answer 52

VRAI

Question 53

Quel complexe transfère les électrons directement à l’O2 ?

Answer 53

Le complexe IV

Question 54

Toutes les composantes de la chaîne respiratoire sont des protéines?

Answer 54

FAUX. L’ubiquinone (CoQ) est un lipide.

Question 55

Le transport d’électrons entraîne une augmentation de la concentration de protons dans la matrice mitochondriale.

Answer 55

FAUX.
Augmente dans l’espace intermembranaire et diminue dans la matrice mitochondriale.

Question 56

L’oxydation d’une mole de succinate via la chaîne de transport des électrons produit 2,5 moles d’ATP.

Answer 56

FAUX. L’oxydation d’une mole de succinate ne produit que 1,5 mole d’ATP.

Question 57

La production d’ATP requiert de l’énergie qui est fournie par un gradient de concentration de protons.

Answer 57

VRAI

Question 58

Chacun des complexes de la chaîne respiratoire permet le transfert des protons au travers de la membrane interne.

Answer 58

FAUX. Le complexe II ne permet pas la translocation de proton.

Question 59

4 protons doivent passer dans le canal du complexe V vers la matrice mitochondriale pour qu’une molécule d’ATP soit synthétisée.

Answer 59

FAUX.
En théorie, 4 protons sont requis pour la synthèse d’un ATP. Cependant, uniquement 3 des 4 protons passent par le canal du complexe V.
Le 4ieme proton est requis pour le transport du Pi (symport Pi/H+), substrat essentiel à la synthèse d’ATP. Ce proton passe donc par le transporteur du phosphate et non par le complexe V pour revenir dans la matrice mitochondriale.

Question 60

Le mouvement des électrons du NADH du cytosol vers mitochondrie est plus efficace lorsqu’ils empruntent la navette du glycérol-3-phosphate.

Answer 60

FAUX. Le complexe I pompe 4 protons dans l’espace intermembranaire par molécule de NADH réduite. Contrairement aux électrons passant par la navette malate-aspartate, les électrons qui empruntent la navette du glycérol-3-phosphate entrent dans la chaîne sans passer par le complexe I. Ces 4 protons de moins se traduisent par la production d’une molécule d’ATP de moins par molécule de NADH cytosolique régénérée.

Question 61

Les centres redox doivent être en contact pour transférer des électrons.

Answer 61

FAUX. L’environnement protéique permet d’attendre des vitesses de transfert d’électrons acceptables même si les centres redox ne sont pas en contact

Question 62

Les complexes, III & IV de la chaîne respiratoire mitochondriale :

A.Transfèrent les électrons à l’ubiquinone
B.Pompent des protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.
C.Transfèrent les électrons du NADH.
D.Contiennent un groupement prosthétique hème.

Answer 62

Les complexes III et IV contiennent des cytochromes, c’est à dire des protéines constituées d’un hème complexé à un atome de fer

Question 63

Quels sont les trois site actifs de l’ATP synthase.

Answer 63

Site de liaison lâche (L): Ce site lie faiblement l’ADP et le Pi.
Site de liaison serrée (T): Ce site lie l’ADP et le Pi très fortement, ce qui permet la formation spontanée d’ATP.
Site ouvert (O): Ce site a une très faible affinité pour l’ATP, ce qui permet la libération de l’ATP nouvellement synthétisé.
Chaque sous-unité β passe séquentiellement par les conformations L, T et O, ce qui permet la synthèse et la libération continue d’ATP

Question 64

En plus de l’oxydation du NADH, quelles autres réactions d’oxydation mènent à la formation d’ubiquinol (QH2)?

A Oxydation des acides aminés
B Oxydation du pyruvate
C Oxydation des acides gras
D Oxydation du glycérol-3-phosphate
E Oxydation du malate
F Oxydation du succinate

Answer 64

C, E & F

Question 65

La chaîne de transport des électrons contient ? complexes. Les électrons sont transportés entre les complexes par 2 transporteurs mobiles : ? et ?.
La chaîne de transport des électrons est connectée au cycle de Krebs via ?.
La formation d’ATP, catalysée par ? , est possible grâce à l’énergie potentielle fournie par ?.
Pour produire une molécule d’ATP, il faut que ? retournent dans la matrice mitochondriale : ? pour le transport du ? et ? pour faire fonctionner ?.

Answer 65

La chaîne de transport des électrons contient quatre complexes. Les électrons sont transportés entre les complexes par 2 transporteurs mobiles : CoQ et cyt c. La chaîne de transport des électrons est connectée au cycle de Krebs via le complexe II. La formation d’ATP, catalysée par l’ATP synthase/le complexe V, est possible grâce à l’énergie potentielle fournie par le gradient de protons. Pour produire une molécule d’ATP, il faut que 4 protons retournent dans la matrice mitochondriale : 1 proton pour le transport du Pi et 3 protons pour faire fonctionner l’ATP synthase/le complexe V.