Métabolisme énergétique Flashcards
Qu’est-ce que la bioénergétique?
Partie du métabolisme qui s’intéresse aux sources d’énergie pour la cellule ou l’organisme et à leur utilisation.
De tous les types d’énergie, nous on s’intéresse à l’énergie chimique (récupérer le glucose) dans les composés organiques
Nomme les deux catégories de réactions chimiques.
- Exergoniques: dégagent énergie
- Endergonique: nécessitent de l’énergie
(G: changement d’énergie libre au cours d’une réactioN)
delta G < 0 (négatif)
La réaction est exergonique et elle se produit spontanément
delta G > 0
la réaction est endergonique et ne se produit pas spontanément
deltaG = 0
réaction est en équilibre : 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 (A B C ou D) d’un côté de la réaction, on favorise le sens de la réaction qui fera disparaître cet intervenant.
Delta G est modifié (devient + ou -) si on ajoute une qt dans les substrats ou dans les produits)
Vrai ou faux? Les enzymes ne modifient jamais les concentrations finales des composés à l’équilibre, elles ne font qu’accélérer la réaction.
Vrai
delta G et la constante d’équilibre K
Si G est négatif (exodermique), est ce qu’on a plus de substrat ou de produit?
Si G est positif?
G- = +++ produits (libère beaucoup d’énergie et on aime ça, alors on libère en même temps aussi bcp de produits)
G+ = +++ substrats (besoin énergie pour passer de S à P)
Comment obtient-on le Ea (énergie d’activation) correspondant à l’énergie à fournir à une rct endogène pour qu’elle se produise?
Obtenue par couplage avec une réaction exergonique qui libèrera suffisamment d’énergie pour activer la réaction endergonique.
Nomme les phosphates hautement énergétiques du moins au plus énergétique.
(acyls-coenzyme A Intermédiaires de la bêta-oxydation)
ATP (= ADP + Pi)
Créatine phosphate
(1,3-biphosphoglycérate (intermédiaires de la glycolyse))
Carbamoyl phosphate (cycle de l’urée)
Phosphoénolpyruvate
Qu’est-ce que l’ATP?
Source d’énergie pour les réactions biochimiques de la cellule
ADP à ATP: oxydation des molécules énergétiques
À quoi sert l’ATP (rct chimiques cellules)?
- Synthèse des protéines, hormones, cholestérol…
- Contraction musculaire
- Transport actif à travers les membranes
Structure de l’ATP?
- Base azotée (Adénine)
- Sucre (Ribose) (voie pentose-phosphate)
- Phosphates
Localisation de la biosynthèse d’ATP?
Mitochondrie, chaîne respiratoire cellulaire
Selon quoi varie l’énergie libéré par l’ATP?
- le pH du milieu (modifie la constante d’équilibre K)
- 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?
AA qui peut être phosphorylé par l’ATP = créatine phosphate, un composé riche en énergie (mise de réserve d’énergie de la cellule, immédiatement utilisable)
Réaction si surplus d’ATP?
créatine + ATP → créatine phosphate (endergonique)
Donc augmentation de la créatinine phosphate même si G = +12,6 (endogène) car action de masse
Réaction si manque d’ATP?
créatine phosphate → créatine + ATP (exergonique: sens normal)
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?
AA tels l’arginine, la glycine et la méthionine.
Nomme les autres composés riches en énergie (autre que créatine et ATP).
- Les acyls-coenzyme A Intermédiaires de la bêta-oxydation)
- Le phosphoénol pyruvate et le 1,3-biphosphoglycérate (intermédiaires de la glycolyse)
- Le carbamoyl phosphate (cycle de l’urée)
Une réaction d’oxydoréduction implique aussi un changement ___________.
La relation entre le changement d’énergie libre et le changement de potentiel est donné par la réaction suivante = ?
d’énergie libre
(voir formule)
Les réactions d’oxydation se font dans quel sens?
Unidirectionnel: 2 couples d’oxydoréduction, celui avec le
- E(0) le + élevé : réduit (reçoit les électrons)
- E(0) le + bas: oxydé (transfert des électrons)
(on prend les produits du E(0) le plus bas + réactifs de E(0) le plus haut = produits de E(0) le plus haut + réactifs de E(0) le plus bas)
Le transfert des électrons du NADH + H+ et du FADH2 vers l’oxygène est très ___________.
favorable (très exergonique)
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.
Quelles petites molécules sont nécessaires pour les déshydrogénases?
Que font-ils?
Co-facteurs (peuvent transporter e-, H+ ou oxygène = oxydées ou réduites)
Doivent se lier à l’enzyme et sont nécessaires à l’activité.
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)
Nomme les voies métaboliques qui produisent de l’énergie.
Glycolyse
b-oxydation
Protéolyse
C’est quoi 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?
Rôle capital dans le métabolisme énergétique : converti les équivalents réducteurs en ATP
Bilan total pour une mole de glucose avec chaine respiratoire?
(glycolyse) 2 moles d’ATP + 2 moles de NADH + H+ (8)
(pyruvate deshydrogenase) 2 moles de pyruvate = 2 acetyl-coa* + 2 NADH + H+ (6)
(Cycle de Krebs) 2 acetyl CoA*= 4 CO2+ 6NADH + 2 FADH2 + 2 GTP = 24 ATP
38 moles d’ATP
Bilan total pour une mole de palmitate (lipides) avec chaine respiratoire?
129 moles d’ATP
Bilan du cycle de Krebs pour une mole d’acétylCoA?
Bilan total pour une mole d’acétylCoA?
1 mole d’ATP
3 moles de NADH + H+ (3x3)
1 moles de FADH2 (2)
= 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 (FADH2, NADH+H+) 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.
Est-ce que le NaDH peut pénétrer directement dans la mitochondrie?
Décris le transport des équivalents réducteurs.
Non, besoins de “taxis”
Différents complexes 1 à 4 dans la chaîne respiratoire mitochondriale (membrane interne) sont composés de ++ de protéines qui participent au transport des équivalents réducteurs.
Nomme les composantes du site réactif des protéines de la chaine respiratoire (pouvant accepter les équivalents réducteurs = peuvent être réduits)
les flavoprotéines
les protéines fer-souffre
les cytochromes
Rôles de la coenzyme Q (ubiquinone)?
rôle important dans le transport des 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.
Décrit le complexe 1.
- Complexe le plus large de la chaîne
- Au moins une flavoprotéine et 7 protéines 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
des électrons vers l’ubiquinone. - Pompage de protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire (grâce à énergie du transfert des électrons vers ubiquinone)
Est-ce que le complexe 2 est impliqué dans le cycle de Krebs?
Oui
Que se passe-t-il au niveau du complexe 2?
Nomme-le
- Succinate-Coenzyme Q-réductase
- L’entrée des équivalents réducteurs du FADH2.
- 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.
- Pas transmembranaire: 0 translocation de h+ de la matrice à espace intermembranaire donc 0 H+ au complexe 1 = rendement énergétique + faible
Décrit le complexe 3 et nomme-le
- Cytochrome C réductase
- 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 et nomme le
- Cytochrome C oxydase
- 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.
Théorie hiosmotique
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
- accumulation de protons
- 1 Gradient de pH entre l’espace intermembranaire et la matrice (D pH) (7 vs. 8)
3.2 Différence de potentiel membranaire (+ vs. -)
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 (à partir d’ADP) par la sous-unité F1.
Décrit les s-u de l’ATP synthase (séparés en F0 et F1 et en mobile vs. fixes).
F0 :
- sous-unités a et b sont fixes par rapport à la membrane (reliés aux sous-unités alpha et bêta de F1 en bas)
- cylindre de 12 sous-unités c mobiles
F1:
- E et y (delta) (forme rotor avec cylindre) mobiles
- alpha et bêta mobiles
Qu’est-ce qui se passe lorsque les p+ passent à travers F0?
- Le cylindre tourne et les sous-unités bêta de F1 changent de conformation au fur et à mesure que la sous-unité gamma s’associe à elles.
- changement de conformation= induit la synthèse d’ATP.
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+ (complexe 1)
2 molécules d’ATP par FADH2 (complexe 2)
Nomme les facteurs qui influencent la respiration cellulaire.
- La disponibilité en ADP (rapport ATP/ADP)
- La disponibilité des substrats (NADH et FADH2)
- La capacité des enzymes
- La disponibilité de l’oxygène (c’est lui qui capte les électrons après la chaîne respiratoire, il est réduit)
Si la concentration d’ADP augmente, la vitesse de la chaîne respiratoire _____________ très rapidement
augmente
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.
Découplent la phosphorylation et l’oxydation.
Est-ce que les agents découplants empêchent la formation d’ATP?
Et la respiration cellulaire?
Oui
Non
Inhibiteur d’ATP synthase?
Oligomycine
Exemple d’agent découplant?
Dinitrophénol
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
Où se retrouve Glut 5?
Fonction?
Épithélium intestinal
Transporteur passif de fructose/glucose
Quel est le nom du sensor à glucose sur les cellules bêta qui produisent l’insuline?
GLUT2 (sensor du glucose, haute capacité, faible affinité) (indique à la cellule quand sécréter de l’insuline)
Quel est le produit de la glycogénolyse (dégradation du glycogène) qui sera utilisé par le foie?
Et par les muscles?
Foie: Glucose + Pi (possède enzyme glucose-6-phosphatase)
Muscle: Glucose 6 phosphate (possède juste phosphoglucomutase)
Qu’est ce qu’on utilise (4) lors de la glycolyse?
Produit quoi?
1 glucose = 2 pyruvates
2 NAD+ = 2NADH + 2H+
2 ADP = 2 ATP
2 Pinorganique = 2 H2O
Décri le cycle de Cori (néoglucogenèse à partir du lactate)
(muscle)
1. glucose subit glycolyse
2. 2 pyruvate + 2 ATP
3. 2 pyruvate = 2 lactates
(lactate se déplace dans le sang)
(foie)
5. 2 lactates = 2 pyruvates
6. 2 pyruvates + 6 ATP = 1 glucose (néoglucogenèse) (-4ATP net)
