Les mitochondries, la respiration et la production d'ATP - PP15 Flashcards
Qu’est-ce que le métabolisme cellulaire et qu’est-ce qui y est au centre chez les organismes?
- C’est la somme des activités cataboliques et anaboliques où chaque étape est catalysée par une enzyme.
- La respiration cellulaire y est au cœur.
Comment les différents types d’organismes se procurent-ils de l’ATP?
- Hétérotrophes : avec la nourriture
- Autotrophes (plantes) : avec l’énergie lumineuse ou chimique.
- Tous les deux : dégradation des molécules organiques ou réaction de la phosphorylation.
Quels sont les 2 possibilités de type de production d’ATP?
- Aérobique (avec O2) : lent mais payant. 32 moles d’ATP/glucose
- Anaérobique (sans O2) : rapide, mais pas très payant. 2 moles d’ATP/glucose
Décris brièvement les deux types de production d’ATP chez les humains en nommant leurs carburants et leurs étapes.
- Aérobique (avec O2) : Respiration cellulaire aérobie
Carburant : monosaccharides, acides aminés, acides gras.
1) Glycolyse
2) Oxydation du pyruvate
3) Cycle de l’acide citrique
4) Phosphorylation oxydative - Anaérobique (sans O2) : Voies anaérobies
Carburant : glucose
1) Fermentation lactique (acide lactique = déchet) pour former le glucose
2) Phosphorylation directe (création de créatine phosphate)
Pourquoi les mitochondries sont-elles si importantes? Quel rôle joue sa structure membranaire?
1) C’est l’organite principal de la respiration cellulaire
2) C’est ici que sont fabriqués la majorité des ATP
- L’enveloppe est formée de deux espaces et deux membranes
a) Espace intermembranaire et matrice
b) Membrane interne (repliée) et membrane externe (lisse). = en beaucoup plus grand %, ce qui permet une plus grande surface de contact et donc + de respiration cellulaire et de formation d’ATP
Explique l’étape 1 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net.
- La glycolyse : à l’extérieur de la mitochondrie, le glucose entre dans la cellule via les perméases (protéines membranaires, diffusion) sur la membrane plasmique. Plusieurs réactions chimiques en succession
a) Phase de l’investissement d’énergie : utilisation de deux ATP avec le glucose pour former 2 ADP et deux groupements phosphate (plus réactifs). Utilisation de l’enzyme phosphofructokinase (PFK)
b) Phase de la libération d’énergie : utilisation de l’intermédiaire pour former 4 ATP, 2 NADH, 2 H+, 2 Pyruvates et 2 H2O
Rendement net : 2 pyruvates, 2 H2O, 2 ATP, 2 NADH/H+
Explique l’étape 2 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net.
- L’oxydation du pyruvate : passage dans la mitochondrie via un perméase, conversion du pyruvate en Acétyl-CoA
- Pyruvate : 3 carbones dont un carboxyle, contient peu d’énergie, qui est évacué en CO2
1) Passage par la perméase, évacuation du CO2 (1/3 du CO2 expiré)
2) Évacuation d’un NADH/H+
3) Avec le coenzyme A, fin de la conversion en Acétyl-CoA
Rendement net (pour deux réactions parce que la glycolyse forme deux pyruvates) : 2 acétyl-CoA, 2 NADH/H+, 2 CO2
Explique l’étape 3 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net.
- Cycle de l’acide citrique : dans la matrice, succession de réactions chimiques accompagnées d’enzyme pour chaque étape à partir de l’Acétyl-CoA, cyclique = pas de déchet.
Rendement net (pour deux cycles, 1 glucose = 2 Acétyl-CoA) 4 CO2 (2/3 du CO2 expiré), 2 ATP, 6 NADH/H+, 2 FADH2 (transport d'électrons)
Explique l’étape 4 de la respiration cellulaire.
La phosphorylation oxydative : 2 transferts d’énergie consécutifs oû l’énergie des électrons passe en énergie de gradient (de protons H+) puis en formation d’ATP dans la membrane interne.
Se divise en 2 sous-étapes :
4a) Chaîne de transport d’électrons
4b) Chimiosmose
Explique l’étape 4a de la respiration cellulaire; la chaîne de transport d’électrons
- les électrons transportée par le NADH+H+ (formés dans les 3 étapes précédentes) libèrent graduellement leur énergie en se déplaçant, ce qui forme la « chaîne », pour permettre la formation d’ATP.
- le NADH H+ cède ses électrons au début de la chaîne, tandis que le FADH2 les cède plus loin.
- puisque les protons H+ doivent de déplacer contre le gradient de concentration, cela nécessite beaucoup d’énergie, qui est offert par les électrons de la chaîne de transport.
- L’oxygène dans cette étape constitue l’accepteur final d’électrons, car elle « arrête » la chaîne des électrons, ce qui mène à la formation d’H2O (sinon les électrons resteraient à jamais dans la chaîne)
Explique l’étape 4b de la respiration cellulaire : fin du transport de la chaîne d’électrons+ Chimiosmose
- Le transport d’électrons dans la membrane cause l’arrivée de protons H+ dans l’espace intermembranaire.
- Donc, après le transport, il y a la formation d’un gradient électrochimique H+ vers la matrice (l’intérieur de la membrane), les protons H+ entrent donc dans la membrane, ce qui génère de l’énergie.
- Cette énergie est utilisée (principe de la chimiosmose) pour faire la synthèse de la molécule ATP où ADP + H+ = ATP
Compare le rendement énergétique du NADH+H+ et du FADH2
1 NADHH+ = 2,5 ATP VS 1 FADH2 = 1,5 ATP
Donc, quel est le rendement énergétique d’une mol de glucose (avec 10 NADHH+ et 2 FADH2) de la phosphorylation oxydative?
- 10 NADHH+ = 25 ATP
- 2 FADH2 = 3 ATP
- Donc, formation de 28 ATP
Qu’est-ce qu’un enzyme allostérique?
- Enzyme qui participe à la régulation allostérique des réactions chimiques (altération de l’activité d’une protéine par la liaison d’une molécule effectrice à un site spécifique.)
- Ce type d’enzyme est particulier, car il a non seulement un site actif pour son substrat, mais aussi un site supplémentaire auquel un autre ligand, un effecteur, peut venir s’y lier. Fait d’elle un excellent catalyseur biologique, peut répondre à de multiples conditions différentes.
Nomme et explique le rôle d’un enzyme allostérique important de la respiration cellulaire en mentionnant les molécules qui influencent sa vitesse.
- S’assure de la régulation catabolique de la première étape de la respiration cellulaire (glycolyse); elle régule le débit de l’envoi de pyruvate vers la voie glycolique, donc elle peut ralentir ou accélérer le processus tout entier de la respiration.
- inhibée par l’ATP (glycolyse est ralentie), activée par l’AMP (dérivé de l’ADP) (glycolyse accélère), citrate (produit du cycle de l’acide citrique) l’inhibe ce qui synchronise les réactions de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique
