Métabolisme énergétique Flashcards
Qu’est-ce que la bioénergétique?
La bioénergétique est la partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation.
Nomme les types d’énergie.
- L’énergie cinétique associée au mouvement
- L’énergie potentielle associée par exemple à la hauteur d’un poids
- L’énergie chimique
L’énergie doit être extraite de…
l’environnement
Qu’est-ce que la thermodynamique?
La thermodynamique est l’étude quantitative des échanges d’énergie à l’intérieur d’un système.
Nomme les deux catégories de réactions chimiques.
- Exergoniques
- Endergonique
Qu’est-ce que G (énergie libre)?
L’énergie libre est la portion de l’enthalpie totale (H) pouvant servir à générer un travail ou à engendrer une réaction.
DG < 0
La réaction est exergonique et elle se produit spontanément
DG > 0
la réaction est endergonique et ne se produit pas spontanément
DG = 0
la réaction est en équilibre, c’est-à-dire qu’elle se fait aussi vite dans un sens que dans l’autre
Décrit la loi d’action de masse.
Si on augmente la concentration d’un intervenant d’un côté de la réaction, on favorise le sens de la réaction qui fera disparaître cet intervenant.
Vrai ou faux? Les enzymes ne modifient jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la réaction.
Vrai
Est-ce que les réactions endergoniques peuvent se produire sans apport d’énergie (Ea)?
Non
Comment obtient-on le Ea?
L’énergie nécessaire est obtenue par couplage avec une réaction exergonique qui libèrera suffisamment d’énergie pour activer la réaction endergonique.
Nomme les principaux composés riche en énergie.
- Certains dérivés phosphates, dont l’ATP et la créatine phosphate
- Les acyls-coenzyme A
Nomme les phosphates hautement énergétiques.
ATP
Créatine phosphate
Carbamoyl phosphate
Qu’est-ce que l’ATP?
L’adénosine triphosphate (ATP) est la source d’énergie pour les réactions biochimiques de la cellule
À quoi sert l’ATP?
- Synthèse des protéines, hormones, cholestérol…
- Contraction musculaire
- Transport actif à travers les membranes
Structure de l’ATP?
- Base azotée (Adénine)
- Sucre (Ribose)
- Phosphates
Localisation de la biosynthèse d’ATP?
Mitochondrie
L’ATP s’associe aux ions __________ et cette association est nécessaire pour son hydrolyse par les enzymes.
magnésium
Selon quoi varie l’énergie libéré par l’ATP?
- le pH du milieu
- la concentration en ions Mg2+
La somme des concentrations intracellulaires en ATP, ADP et AMP est de l’ordre de ________ mmol/L et elle demeure approximativement __________.
2 à 10
constante
Qu’est-ce que la créatine?
Acide aminé qui peut être phosphorylé par l’ATP pour former la créatine phosphate, un composé riche en énergie.
À quoi sert la créatine phosphate?
- La créatine phosphate est une forme de mise en réserve d’énergie pour la cellule.
- Cette réserve d’énergie est immédiatement utilisable par la cellule, sans autres réactions du métabolisme.
Réaction si surplus d’ATP?
créatine + ATP → créatine phosphate
Réaction si manque d’ATP?
créatine phosphate → créatine + ATP
95% de la créatine de l’organisme est dans le ______.
muscle
Environ ____ de la créatine est sous forme libre, tandis que les ___ sont phosphorylés en créatine phosphate.
1/3
2/3
Localisation de la synthèse de la créatine?
La créatine est synthétisée dans le fois, le pancréas et les reins avant d’être acheminée aux muscles.
À partir de quoi se fait la synthèse de la créatine?
Synthèse à partir d’acides aminés, tels l’arginine, la glycine et la méthionine.
Décrit l’apport et l’excrétion de créatine.
- L’apport par synthèse est d’environ 1 g/jour et la diète amène environ 1 g/jour de créatine déjà synthétisée.
- La créatine est transformée en créatinine (environ 2 g/jour) qui est éliminée par les reins dans les urines.
Nomme les autres composés riches en énergie (autre que créatine et ATP).
- Les acyls-coenzyme A
- Le phosphoénol pyruvate et le 1,3-biphosphoglycérate
- Le carbamoyl phosphate
Que sont les acyls-coenzyme A?
Ce sont des intermédiaires de la b-oxydation.
Que sont le phosphoénol pyruvate et le 1,3-biphosphoglycérate?
Ce sont des intermédiaires de la glycolyse
Qu’est le carbamoyl phosphate?
Il fait partie du cycle de l’urée
L’énergie des liens riches est utilisée par la cellule via le __________.
couplage de réactions
Une réaction d’oxydoréduction implique aussi un changement ___________.
d’énergie libre
Les réactions d’oxydation se font dans quel sens?
Unidirectionnel
Le transfert des électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’oxygène est très ___________.
favorable
Est-ce que le transfert d’électrons se fait directement entre le NADH + H+ et l’oxygène? Explique.
Non, la variation d’énergie libre entre les deux (DG0’ = - 219 kJ/mol) est trop importante et la réaction serait presqu’explosive, ce qui entraînerait une trop grande perte d’énergie sous forme de chaleur
Comment la cellule augmente le rendement de récupération de l’énergie?
Elle transfert les électrons du NADH + H+ vers l’oxygène de façon graduelle et contrôlée en utilisant les divers transporteurs d’électrons de la chaîne respiratoire mitochondriale.
Que font les oxydases?
Catalysent l’enlèvement d’atomes d’hydrogène d’un substrat en utilisant l’oxygène comme accepteur.
Que font les déshydrogénases?
- Catalysent le transfert d’atomes d’oxygène ou d’hydrogène entre deux substrats.
- Elles sont spécifiques à un substrat, mais partagent souvent les mêmes co-facteurs.
- Elles rendent possible les réaction d’oxydoréduction en absence d’oxygène
Que font les peroxydases?
Catalysent la destruction du peroxyde d’hydrogène ou des peroxydes lipidiques (ROOH).
Que font les oxygénases?
Catalysent la fixation d’oxygène dans le substrat.
Quelles petites molécules sont nécessaires pour les déshydrogénases?
Co-facteurs
Est-ce que les co-facteurs participent à la réaction?
Oui, mais sont souvent recyclés
Nomme les principaux co-facteurs.
- NAD (nicotinamide adénine dinucléotide)
- NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate)
- FMN (flavine mononucléotide)
- FAD (flavine dinucléotide)
Que doivent faire les co-facteurs?
Les co-facteurs doivent se lier à l’enzyme et sont nécessaires à l’activité.
Nomme les voies métaboliques qui produisent de l’énergie.
Glycolyse
b-oxydation
Protéolyse
À quoi sert le cycle de Krebs?
Le cycle de Krebs 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)
À quoi sert la chaine de respiration mitochondriale?
La chaîne de respiration mitochondriale joue un rôle capital dans le métabolisme énergétique en permettant de convertir les équivalents réducteurs en ATP
Bilan pour une mole de glucose?
2 moles d’ATP
2 moles de NADH + H+
2 moles de pyruvate
Bilan total pour une mole de glucose avec chaine respiratoire?
38 moles d’ATP
Bilan total pour une mole de palmitate avec chaine respiratoire?
129 moles d’ATP
Les protéines sont dégradées en _________.
acides aminés
Bilan du cycle de Krebs pour une mole d’acétylCoA?
1 mole d’ATP
3 moles de NADH + H+
1 moles de FADH2
Bilan total pour une mole d’acétylCoA?
12 moles d’ATP
Décrit l’ensemble de transporteur d’e- de la chaine respiratoire.
- 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 est responsable la chaine respiratoire?
Elle est responsable de recueillir et d’oxyder les équivalents réducteurs formés durant le métabolisme des glucides, des lipides et des protéines
Action principale de la chaine respiratoire?
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.
Finalité de la chaine respiratoire?
Au final, les équivalents réducteurs sont transformés en ATP avec l’aide de l’ATP synthase.
Perméabilité de la membrane interne mitochondriale?
Très imperméable aux ions/métabolites ionisés
Nomme les transporteurs mitochondriaux.
- Un transporteur de pyruvate (avec H+)
- La voie d’évitement du malate
- Un système de transporteur pour l’ATP
Est-ce que le NaDH peut pénétrer directement dans la mitochondrie?
Non, besoins de “taxis”
Nomme les composantes du site réactif des protéines de la chaine respiratoire.
les flavoprotéines
les protéines fer-souffre
les cytochromes
Rôles de la coenzyme Q?
rôle important dans le transport des équivalents réducteurs
Que transportent le complexes de la chaine respiratoire?
Équivalents réducteurs
Que sont les flavoprotéines?
Ce sont des enzymes à co-facteur FMN ou FAD
Que sont les protéines fer-souffre?
Protéines qui possède 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.
Que sont les cytochromes?
Les cytochromes sont des protéines possédant une porphyrine (noyau tétrapyrrole) dans lequel on retrouve généralement un atome de fer, mais parfois un atome de cuivre.
Qu’est la coenzyme Q?
La coenzyme Q, ou ubiquinone, est un constituant mobile dans les lipides mitochondriaux qui participe au transport des équivalents réducteurs.
Décrit le complexe 1.
- Complexe le plus large de la chaîne
- Plus de 40 protéines
- Au moins une flavoprotéine et 7 protéines fer-souffre
Décrit le complexe 2.
- Petit complexe ancré à la membrane (ne la traverse pas)
- Au moins 4 protéines
- Deux types de groupement prosthétique (FAD et fer-souffre
Qu’est-ce qui se passe au niveau du complexe 1?
- L’entrée des équivalents réducteurs du NADH + H+
- Oxydation du NADH + H+ en NAD+ et transfert
les électrons vers l’ubiquinone. - Pompage de protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire.
Est-ce que le complexe 2 est impliqué dans le cycle de Krebs?
Oui
Que se passe-t-il au niveau du complexe 2?
- L’entrée des équivalents réducteurs du FADH2 se fait au niveau du complexe II.
- Le complexe II 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.
Décrit le complexe 3.
- Complexe dimérique
- Chaque monomère possède au moins 11 polypeptides
- Contient 3 groupements hème et 1 centre fer-souffre par monomère
Que se passe-t-il au niveau du complexe 3?
- 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.
- Cette étape s’accompagne d’un pompage de protons.
Décrit le complexe 4.
- Complexe dimérique
- Chaque monomère possède 13 polypeptides
- Contient deux cytochromes et deux atomes de cuivre
Que se passe-t-il au niveau du complexe 4?
- 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.
- Cette étape s’accompagne également d’un pompage de protons.
Qu’est-ce que la phosphorylation?
La phosphorylation est l’introduction d’un groupement phosphate dans une molécule par formation d’un lien covalent
Qu’est-ce que la phosphorylation oxydative?
Couplage entre la respiration cellulaire (l’oxydation) et la synthèse d’ATP (la phosphorylation)
Décrit la 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.
Que font les complexes 1, 3 et 4?
Ils agissent comme des pompes à protons qui expulsent des ions H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire.
Localisation de l’accumulation de protons?
Espace intermembranaire de la mitochondrie
Qu’entraine l’accumulation de p+?
- Un gradient de pH entre l’espace intermembranaire et la matrice (D pH)
- Une différence de potentiel membranaire (D V)
Décrit l’ATP synthase.
- Protéine transmembranaire localisée dans la
membrane interne des mitochondries. - La partie F0 est une canal transmembranaire transporteur de H+.
- La partie F1ATPase est la sous-unité phosphorylante.
Comment les p+ de l’espace intermembranaire retournent-ils dans la matrice?
En empruntant le canal F0 de l’ATP synthase, ce qui entraîne la synthèse d’ATP par la sous-unité F1.
Décrit les s-u a et b de l’ATP synthase.
Les sous-unités a et b de la partie F0 sont fixes par rapport à la membrane et sont reliés aux sous-unités a et b de F1.
Décrit la s-u c de l’ATP synthase.
Le cylindre de 12 sous-unités c dans F0 est mobile et il est relié aux sous-unités e et g de F1. L’ensemble forme le rotor.
Qu’est-ce qui se passe lorsque les p+ passent à travers 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.
Combien de liaison pour les nucléotides dans l’ATP synthase?
3
Qu’est-ce qui se passe quand la s-u gamma tourne?
Elle occasionne un changement de conformation menant à la synthèse d’ATP
Rendement de la phosphorylation oxydative?
3 molécules d’ATP par NADH + H+
2 molécules d’ATP par FADH2
Nomme les facteurs qui influencent la respiration cellulaire.
- La disponibilité en ADP (rapport ATP/ADP)
- La disponibilité des substrats
- La capacité des enzymes
- La disponibilité de l’oxygène
Si la concentration d’ADP augmente, la vitesse de la chaîne respiratoire _____________ très rapidement
augmente
Exemple d’inhibiteur du complexe 1?
Roténone
Amytal
Inhibiteur du complexe 3?
Antimycine A
Inhibiteur du complexe 4?
Cyanure, monoxyde de carbone
Que sont les agent découplants?
Les agents découplants sont des molécules qui permettent aux protons de revenir dans la matrice mitochondriale sans passer par l’ATP synthase.
Est-ce que les agents découplants empêchent la formation d’ATP?
Oui
Est-ce que les agents découplants affectent la respiration cellulaire?
Non
Inhibiteur d’ATP synthase?
Oligomycine
Exemple d’agent découplant?
Dinitrophénol
Quelle est le rôle de la graisse brune?
Produire de la chaleur pour maintenir la température corporelle pendant les périodes de grand froid.
Quelle est la protéine découplante de la graisse brune et quel est son rôle?
(UCP1)
Rend la membrane interne perméable au protons ce qui active le métabolisme et provoque un dégagement de chaleur
