Métabolisme énergétique Flashcards
Vrai ou Faux ?
Une cellule ou un organisme peut créer de l’énergie.
Faux.
Types d’énergies : chimique, potentielle et cinétique
“Étude quantitative des échanges d’énergie à l’intérieur d’un système”
Thermodynamique
“Partie du métabolisme qui s’interesse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation”
Bioénergétique
Quelles sont les 2 catégories de rx chimique?
Exergonique (dégage énergie)
Endergonique (nécessite énergie)
Qu’est ce que l’énergie de Gibbs?
Énergie libres des composés chimiques (paramètre thermodynamique)
Qu’est ce que le DeltaG?
Qu’est ce que signifie :
- DeltaG positif?
- DeltaG négatif?
- DeltaG = 0 ?
DeltaG = changement de l’énergie libre au cours d’une rx chimique
- DeltaG positif : endergonique, ø spontané
- DeltaG négatif : exergonique, spontané
- DeltaG = 0 : en équilibre, se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre
Pour les rx biochimiques, quel pH utilise-t-on comme condition standard?
7
Loi d’action de masse :
Si on augmente la concentration d’un intervenant d’un côté de la rx, on favorise…
le sens de la rx qui fera le disparaitre
Vrai ou faux.
Les enzymes ne modifient jamais les concentration finales des composés à l’équilibre.
Vrai, il ne font qu’accélérer la rx
Qu’est ce que le couplage des rx biochimiques?
endergoniques (deltaG positif) ont besoin d’énergie d’activation, elles sont donc couplées à exergoniques (deltaG négatif) qui en libère
Quels sont les principaux composés riches en énergie?
Quels sont les caractéristiques de ces composés?
- dérivés de phosphate : ATP, créatine phosphate
- acyls-coenzyme A
Caractéristique : au moins 1 lien covalent avec un surplus d’énergie qui peut être utilisé ou transféré à une autre molécule
Où s’effectue la synthèse de l’ATP?
Dans la mitochondrie, par la chaine respiratoire mitochondriale l
À quoi L’ATP s’associe-t-elle qui est nécessaire pour son hydrolyse par les enzymes?
ion Mg2+
Selon quoi l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP varie-t-elle?
pH du milieu
concentration en ions Mg2+ (pcq leur association est nécessaire pour hydrolyse de l’ATP par les enzymes)
Qu’est ce que la créatinine phosphate?
D’où provient-elle?
- Forme de mise en réserve d’énergie pour la cellule immédiatement utilisable par la ¢
- Provient de la créatine (aa) phosphorylé par l’ATP
Qu’est ce que le système tampon de l’ATP?
Qu’arrive-t-il quand il y en a trop? et pas assez?
La créatinine phosphate
Trop : créatine + ATP -> créatinine phosphate
Pas assez : créatinine phosphate -> créatine + ATP
Où se trouve principalement la créatine?
Sous quelle forme? (proportions)
Où se fait sa synthèse et à partir de quoi?
Comment est-elle éliminée?
- 95% se trouve dans le muscle
- 2/3 en créatine phosphate et 1/3 sous forme libre
- Synthèse dans le foie, rein, pancréas à partir d’aa
- Élimination par les reins dans l’urine après avoir été transformée en créatinine
Quels sont les autres composés riches en énergie à part les dérivés du phosphate?
- Acyls-coenzyme A (intermédiaires de la beta-oxydation)
- Phosphoénol pyruvate et 1,3-biphosphoglycérate (intermédiaires glycolyse)
- Carbamoyl phosphate (cycle urée)
Qu’est ce sont les rx d’oxydation et de réduction?
Gain/perte
- D’électrons
- D’hydrogène
- D’oxygène
Oxydation :
- Perte électrons et hydrogène
- Gain oxygène
Réduction
- Gain électrons et hydrogène
- Perte oxygène
Qu’est ce qu’un rx d’oxydoréduction?
Qu’implique-t-elle?
Rx qui combine oxydation et réduction
Réducteur = donneur d’é
Oxydant = accepteur d’é
Implique un changement d’énergie libre
En présence de 2 couples d’oxydoréduction, lequel sera réduit et lequel sera oxydé?
DONC les électrons vont dans quel sens?
Celui qui a le potentiel standard (E’0) à ph=7 le plus élevé sera réduit et l’autre sera oxydé
DONC les électrons vont du couple au plus faible E’0 au plus élevé
Dans la rx d’oxydoréduction, le transfert des é du NADH + H+ et du FADH2 est il exergonique ou endergonique?
Ce transfert ce fait-il directement?
très favorable, donc exergonique
ne se fait pas directement car explosif : passe par la chaine respiratoire mitochondriale, ce qui augmente le rdt de récupération de l’énergie de facon contrôlée
Quelles sont les sources d’énergie pour l’organisme?
- glycolyse
- b oxydation
- protéolyse
Qu’est ce qui sert de point d’intégration des différentes voies et fourni la plus grande partie de l’énergie sous formes de molécules énergétiques réduites (équivalent réducteurs)?
OÙ?
Cycle de Krebs
DANS LA MATRICE MITOCHONDRIE
Qu’est ce qui joue un rôle capital dans le métabolisme énergétique en permettant de convertir les équivalents réducteurs en ATP?
OÙ?
Chaine de respiration mitochondriale
DANS LA MEMBRANE INTERNE DE LA MITOCHONDRIE
Bilans en ATP:
- Glucides?
- Lipides (palmitate)?
- Cycle de Krebs?
- Glucides : 38 ATP (aérobie)
- Lipides (palmitate) : 129 ATP
- Cycle de Krebs : 12 ATP
Qu’est ce qui fournit des molécules qui peuvent entrer dans le cycle de Krebs?
catabolisme des aa
La chaîne respiratoire est un ensemble de transporteurs d’électrons localisés dans la membrane interne de la mitochondrie.
Quels sont-ils?
➢Trois complexes multiprotéiques transmembranaires fixes (complexes I, III et IV)
➢ Un complexe membranaire qui ne traverse pas la membrane (complexe II)
➢ Deux transporteurs d’électrons mobiles (ubiquinone et cytochrome c)
De quoi la chaine respiratoire mitochondriale est-elle responsable?
Recueillir et d’oxyder les équivalents réducteurs formés durant le métabolisme des glucides, des lipides et des protéines.
(Transporte graduellement les H+ et les électrons du FADH2 et du NADH + H+ vers l’oxygène moléculaire, tout en pompant des protons dans l’espace intermembranaire)
À la fin de la chaine respiratoire mitochondriale, en quoi sont transformés les équivalents réducteurs? Avec quelle enzyme?
en ATP, enzyme ATP synthase
Quelle est la perméabilité des membranes internes et externes de la mitochondrie concernant les métabolites ionisés?
Interne : imperméable aux métabolites ionisés
Externe : perméable aux métabolites ionisés
Malgré que la membrane interne de la mitochondrie soit imperméable aux métabolites ionisés, des systèmes d’échange permettent de faire traverser les ions. Quels sont-ils? (3)
- Un transporteur de pyruvate (avec H+)
- La voie d’évitement du malate
- Un système de transporteur pour l’ATP
À quoi participent les complexes de la chaine respiratoire? Comment?
Au transport des équivalents réducteurs, ces complexes sont formés de protéines qui ont des sites actifs pouvant les accepter (peuvent être réduits)
Quelles sont les protéines (qui composent les complexes de la chaine mitochondriale) et qui ont la capacité d’accepter les équivalents réducteurs?
- flavoprotéines
- protéines fer-souffre
-cytochrome
-coenzyme Q
Qu’est ce que les protéines fer-souffre?
possèdent un atome de Fe3+ non hémique dans leur structure, qui sera réduit en Fe2+ au cours du transport d’équivalents réducteurs dans la chaîne respiratoire
participe au transport des équivalents réducteurs
Qu’est ce que les cytochromes?
protéines possédant une porphyrine dans lequel on retrouve généralement un atome de fer, mais parfois un atome de cuivre
participe au transport des équivalents réducteurs
Qu’est ce que la coenzyme Q ou ubiquinone?
constituant mobile dans les lipides mitochondriaux qui participe au transport des équivalents réducteurs
Comment se nomme le complexe 1 de la chaine mitochondriale ?
De quoi est-il composé?
- NADH-Coenzyme Q réductase
- Le + large de la chaine, + de 40 protéines, au moins 1 flavoprotéine et 7 protéines fer-souffre
Qu’arrive-t-il au niveau du complexe I de la chaine mitochondriale?
- L’entrée des équivalents réducteurs du NADH + H+
- Oxyde le NADH + H+ en NAD+ et transfert
les électrons vers l’ubiquinone. - Pompage de protons matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire
Comment se nomme le complexe II de la chaine mitochondriale ?
De quoi est-il composé?
- Succinate-Coenzyme Q réductase
- Petit complexe ancré à la membrane (ø transmembranaire)
- Au moins 4 protéines + FAD et fer-souffre
Qu’arrive-t-il au niveau du complexe II de la chaine mitochondriale?
- Entrée des équivalents réducteurs du FADH2
- Oxyde le succinate en fumarate (produisant du
FADH2) et réoxyde ensuite le FADH2 en FAD. - Les électrons sont ainsi transférés du FADH2 vers l’ubiquinone.
Comment se nomme le complexe III de la chaine mitochondriale ?
De quoi est-il composé?
Cytochrome C réductase
- Complexe dimérique composé d’au moins 11 polypeptides
- Contient 3 groupes hème et 1 centre fer-souffre
Qu’arrive-t-il au niveau du complexe III de la chaine mitochondriale?
- À ce stade, l’ubiquinone (Q) a été réduite en ubiquinol QH2 par les complexes I ou II.
- Le complexe III accepte les électrons de l’ubiquinol et les transfert au cytochrome c.
- Pompage de protons
Qu’arrive-t-il au niveau du complexe IV de la chaine mitochondriale?
- Le cytochrome c migre du complexe III vers le
complexe IV. - Le complexe IV accepte les électrons un à un du cytochrome c et les transfert à l’oxygène moléculaire
en bloc de quatre. - C’est la dernière étape de la chaîne respiratoire
- Cette étape s’accompagne également d’un pompage de protons.
Quelle étape de la chaine respiratoire mitochondriale ne s’accompagne pas d’un pompage de protons?
Complexe II (le seul qui n’est pas transmembranaire aussi = PAS de translocation)
Comment se nomme le complexe IV de la chaine mitochondriale ?
De quoi est-il composé?
Cytochrome C oxydase
- Complexe dimérique
- Chaque monomère contient 13 polypeptides
- 2 cytochrome et 2 atomes de cuivre
Qu’est ce que la phosphorylation oxydative?
couplage entre la respiration cellulaire (l’oxydation) et la synthèse d’ATP (phosphorylation)
(phosphorylation = introduction d’un gr. phosphate dans une molécule par formation d’un lien covalent)
Théorie chimiosmotique de Mitchell
L’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP par phosphorylation oxydative proviendrait d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale
Théorie chimiosmotique :
Qu’est ce qui agit comme pompe à protons?
Ces pompes à protons expulsent les H+ vers où?
Que leur arrive-t-il?
- Complexes I, III et IV
- H+ de la matrice vers espace intermembranaire
- H+ s’accumulent là pcq membrane interne est imperméable aux protons
Théorie chimiosmotique :
Accumulation de H+ dans l’espace mitochondrial entraine quoi?
- Gradient de pH
- Différence de potentiel membranaire
Théorie chimiosmotique :
Comment les protons accumulés dans l’espace membranaire s’en sortent-ils?
Qu’est ce que cela engendre?
- Par l’ATP synthase, protéine transmembranaire
- Sortent par la partie F0 (canal transporteur H+) ce qui entraine la synthèse d’ATP par la sous-unité F1
Quelle est la structure de l’ATP synthase?
Comment fonctionne-t-elle?
F0 : ss-unités a et b FIXES (stator)
F1 : 12 sous-unités c MOBILES (rotor) (alpha, beta…epsylone)
Fonctionnement :
➢ Lorsque les protons passent à travers la F0, le cylindre tourne et les sous-unités b de F1 changent de conformation au fur et à mesure que la sous-unité g s’associe à elles.
➢ C’est ce changement de conformation qui induit la synthèse d’ATP!
Quel est le rendement de la phosphorylation oxydative?
➢ 3 molécules d’ATP par NADH + H+
➢ 2 molécules d’ATP par FADH2
Quels sont les facteurs qui influencent la vitesse de la respiration cellulaire? (4)
- Disponibilité ADP (si [ADP] augmente, vitesse de la chaine respi augmente rapidement)
- Disponibilité substrats
- Capacité des enxymes
- Disponibilité oxygène
Inhibiteurs de la chaine respiratoire :
Bloquent quoi?
Exemples?
Bloquent RESPIRATION ¢ ET PRODUCTION ATP
Exemples : POISON
Inhibiteurs du complexe I:
➢Roténone, Amytal
Inhibiteurs du complexe III:
➢Antimycine A
Inhibiteurs du complexe IV:
➢Cyanure, monoxyde de carbone
Agents découplants
Bloquent quoi?
Exemples?
Bloquent PRODUCTION ATP, mais ø la repiration ¢
Exemples :
Inhibiteurs de l’ATP synthase:
➢Oligomycine
Agents découplants:
➢Dinitrophénol
Chez qui retrouve-t-on de la graisse brune?
Par quoi est-elle caractérisée?
- Chez enfants et animaux qui hibernent
- Caractérisée par grande qté de mitochondries = produit chaleur
Quelle protéine est présente dans la graisse brune?
Rôle?
Résultat?
- Protéine découplante UCP1
- Rôle : rendre membrane interne perméable aux protons lorsqu’elle est activée par le froid
- Résultat : consommation d’O2 sans synthèse d’ATP
Pour parer à ce gaspillage de réducteurs, le métabolisme serait activé, ce qui provoquerait un dégagement de chaleur
Qu’est ce que sont UPC2 et UPC3?
D’autres protéines découplantes qui ont été découvertes dans les graisses blanches, le cerveau et les muscles
