Mitochondries et chloroplastes

Question 1

Qu’est ce que la mitochondrie?

Answer 1

La mitochondrie est un organite à deux membranes et deux compartiments.

Question 2

Comment se nomme le compartiment intérieur de la mitochondrie? Expliquer son organisation.

Answer 2

La matrice est le compartiment intérieur : c’est le lieu du cycle de Krebs et contient aussi de l’ADN circulaire et des ribosomes. Cette matrice est délimitée par la membrane interne formant de nombreuses crêtes, où se situent l’ATP synthétase et la chaîne de transport d’électrons.

Question 3

L’espace intermembranaire est riche en _________.

Answer 3

H+

Question 4

Quel organite est responsable de la respiration aérobique?

Answer 4

La mitochondrie

Question 5

Qu’est-ce que la respiration? Quelle est l’équation de la respiration?

Answer 5

C’est un processus catabolique et aérobique produisant de l’énergie métabolique (sous forme d’ATP et de pouvoir réducteur — NADH, FADH2) à partir de molécules organiques complexes (sucre, lipides et acides aminés).

Composé organique + O2 —> CO2 + H2O + énergie

Question 6

Que contient la matrice mitochondriale (2)?

Answer 6

La matrice contient les mito-ribosomes et l’ADN mitochondrial (sous forme circulaire).

Question 7

Le génome mitochondrial humain code pour _____ ARNr, _____ ARNt et _____ protéines.

Answer 7

-2
-22
-13

Question 8

Le nombre et le type de gènes mitochondriale varient selon quoi?

Answer 8

Selon les espèces

Question 9

Où ont été transférés la majorité des gènes de la mitochondrie? Au cours de quoi?

Answer 9

La majorité des gènes de la mitochondries ont été transférés au noyau au cours de l’évolution.

Question 10

Où sont synthétisées les protéines mitochondriales et où sont-elles importées?

Answer 10

Les protéines mitochondriales sont synthétisées dans le cytoplasme et importées dans la mitochondrie.

Question 11

Pourquoi y a-t-il un transfert des gènes de la mitochondrie vers le noyau (2 hypothèses)?

Answer 11

1-Les mitochondries produisent les dérivés réactifs de l’oxygène (ROS) = mutations

2-Il n’y a pas de reproduction sexuée chez les mitochondries, donc pas de brassage génétique

Question 12

Pourquoi ne pas avoir transféré tous les gènes mitochondriales vers le noyau (2 hypothèses)?

Answer 12

1-Production de protéines trop hydrophobes pour le cytoplasme ou trop toxiques

2-Le code génétique des mitochondries diffère du code standard

Question 13

Que produisent les enzymes de la matrice mitochondriale et à partir de quoi?

Answer 13

Les enzymes de la matrice produisent de l’acétyle CoA à partir des acides gras ou du pyruvate.

Question 14

Qu’est-ce que la respiration peut utiliser? Comment ces molécules sont convertis pour être utilisés?

Answer 14

La respiration peut utiliser les acides aminés et ces derniers sont convertis en pyruvate ou en d’autres intermédiaires du cycle de Krebs ou de la glycolyse.

Question 15

Expliquer brièvement les 3 étapes de la respiration (lieu, produits).

Answer 15

1-La glycolyse produit par glucose 2 pyruvate, 2 ATP et 2 NADH (réaction dans le cytosol)

2-À partir du pyruvate, on obtient l’acétyle CoA et cela produit 1 CO2 et 1 NADH (réaction dans mitochondrie)

3-Les enzymes du cycle de Krebs produisent à partir de l’acétyle CoA 3 NADH, 1 FADH2, 1 ATP et 2 CO2 (réaction dans mitochondrie)

Question 16

À quoi servent certains intermédiaires du cycle de Krebs (et glycolyse)? Nommer des exemples (5).

Answer 16

Ils servent de squelette carboné pour la synthèse d’acides aminés.

Exemples :
-3-phosphoglycérate (glycolyse) —> serine, glycine, cystéine

-phosphoénolpyruvate (glycolyse) —> tryptophan, tyrosine, phénylalanine

-pyruvate (glycolyse) —> alanine, leucine, valine

-oxaloacétate (Krebs) —> aspartate, asparagine, lysine, methionine, thréonine, isoleucine

-alpha-cétoglutarate (Krebs) —> glutamate, proline, glutamine, histidine, arginine

Question 17

À quoi sert la dégradation des sucres?

Answer 17

La dégradation des sucres sert à fabriquer du pouvoir réducteur sous forme de NADH et FADH2.

Question 18

Pour quoi sont utilisées les molécules NADH et FADH2?

Answer 18

Ces molécules sont utilisées pour donner des électrons à la chaîne de transport d’électrons (située dans la membrane interne), qui sert à produire un gradient de H+, qui sert à fournir l’ATP synthétase dans la production d’ATP.

Question 19

Où se situe la chaîne de transport d’électrons (CTE)?

Answer 19

Elle est située dans les crêtes mitochondriales (membrane interne).

Question 20

Qu’est-ce que la CTE utilise et pour quoi faire?

Answer 20

La CTE utilise le pouvoir réducteur (NADH et FADH2) généré par le cycle de Krebs pour établir un gradient H+ nécessaire au fonctionnement de l’ATP synthétase (la synthèse d’ATP, F0, F1, ATPase).

Question 21

Expliquer la chaîne de transport d’électrons (3 étapes).

Answer 21

1-Les électrons sont cédés à des protéines localisées dans les crêtes mitochondriales : les complexes I et II

2-Par la suite, ils transfèrent d’un complexe à l’autre en suivant le potentiel redox (plus petit au plus gros) jusqu’à l’accepteur final, l’O2

3-Durant le transfert des électrons, les H+ sont pompés de la matrice vers l’espace intermembranaire à travers les complexes I, III et IV

Question 22

Les électrons qui entrent dans la CTE sont issus de deux voies. Quelles sont-elles?

Answer 22

-Ceux issus du cycle de Krebs, qui entrent par les complexes I et II

-Ceux issus de la glycolyse (2 NADH/glucose), qui entrent par la déshydrogénation via le côté de l’espace intermembranaire (la membrane interne est imperméable à NADH)

Question 23

Pour les électrons, il y a deux sorties possibles. Quelles sont-elles?

Answer 23

-Oxydase alternative AOX (surtout chez les plantes)

-Oxydase à cytochrome c (complexe IV)

Question 24

Quelles sont les 3 familles de protéines transporteuses d’électrons?

Answer 24

-Les cytochromes avec des hèmes (1e-)
-Les protéines fer-soufre (1e-)
-Un transporteur Fe-Cu (4e-, utilisé pour réduire l’O2)

Question 25

Qu’est-ce que l’oxydase alternative?

Answer 25

C’est un centre carboxylate di-Fe fait avec 4 a.a. glutamates (comme une quatrième famille protéine de transporteur d’e-)

Question 26

Quel est le transporteur d’électrons non protéique?

Answer 26

Ubiquinone : elle est soluble dans la membrane interne et transporte 2e-.

Question 27

Où est situé l’oxydase à cytochrome C? Que permet la position de ce complexe?

Answer 27

C’est le complexe situé au bout de la chaîne (complexe IV), devant l’accepteur final des électrons (O2).

Cela permet un chemin long parcouru par les électrons et permet un transfert maximal des H+ vers l’espace intermembranaire (transporteur de 4e- = 4 H+ transférés).

Question 28

Combien de protéines possède le complexe I de la CTE? Et le complexe III? Le complexe IV?

Answer 28

Complexe I = 40 protéines
Complexe II = 11 protéines
Complexe IV = 13 protéines

Question 29

Quels sont les dérivés réactifs de l’O2 (ROS) (3)?

Answer 29

-Anion superoxyde O2-
-Peroxyde H2O2
-Radical hydroxyle OH

Question 30

À quel complexe y a-t-il un risque accrus de produire des dérivés réactifs/dangereux de l’O2 (ROS)

Answer 30

Au complexe IV/l’oxydase à cytochrome C.

Question 31

Chez les ________ et quelques autres organismes, les électrons peuvent sortir de la CTE plus ________ en prenant la voie de __________.

Answer 31

-plantes
-rapidement
-l’oxydase alternative (AOX)

Question 32

Pour quoi les plantes utilisent la voie de l’AOX (3)?

Answer 32

-Réduire leur stress oxydatif
-Fabriquer des acides aminés sans fabriquer d’ATP
-Créer de la chaleur

Cela réduit le risque de création de ROS, mais réduit aussi la production d’ATP (les électrons restent moins longtemps dans la CTE, alors moins de H+ sont pompés dans l’espace intermembranaire).

Question 33

Quand les e- prennent-ils la voie de l’AOX (quand intervient-elle)?

Answer 33

Après le complexe I et II, le transporteur ubiquinone va donner les électrons à l’AOX au lieu de du complexe III.

Question 34

Que font les plantes de la famille des Aracées à maturité sexuelle à leur amidon?

Answer 34

Elles hydrolysent leur amidon pour qu’il soit respiré.

Question 35

Que font les plantes à partir de l’énergie obtenue par l’hydrolyse de leur amidon?

Answer 35

À partir de l’énergie obtenue, elles fabriquent des molécules odorantes.

Question 36

Quand les plantes activent-elles la voie de l’AOX?

Answer 36

En même temps que l’hydrolyse de leur amidon (en gardant celle du cytochrome c active).

Question 37

Vrai ou faux : Les électrons qui quittent la CTE vers l’AOX se stabilisent très lentement (avec l’O2) en le faisant par étape.

Answer 37

Faux : Les électrons qui quittent la CTE vers l’AOX se stabilisent très rapidement (avec l’O2) plutôt que de le faire par étape.

Question 38

Que font les plantes avec l’énergie libre libérée par leur liaison rapide avec l’O2?

Answer 38

L’énergie libre libérée par leur liaison rapide avec l’O2 est dégagée sous forme de chaleur —> Cette chaleur sert à volatiliser les molécules odorantes pour attirer les insectes pollinisateurs.

Question 39

À quoi sert le cycle de Krebs (2)?

Answer 39

Le cycle de Krebs sert à produire un peu d’ATP, mais surtout du pouvoir réducteur (NADH et FADH2).

Question 40

Quel est le but de la chaîne de transport d’électrons alimentée par les molécules NADH et FADH2?

Answer 40

Fournir l’ATP synthétase en H+ afin de produire de l’ATP.

Question 41

Comment s’appelle la méthode de production d’ATP par la chaîne d’électrons et l’ATP synthétase?

Answer 41

Cette façon de produire de l’ATP s’appelle la phosphorylation oxydative (ou l’oxydation phosphorylante).

Question 42

Que possède les chloroplastes?

Answer 42

Ils possèdent les thylakoïdes avec des membranes thylakoïdes et un espace thylakoïde interne.

Question 43

Quel est le rôle des chloroplastes?

Answer 43

Site de conversion de l,énergie solaire (équivalent des crêtes mitochondriales).

Question 44

Les chloroplastes sont généralement plus ________ que les mitochondries.

Answer 44

-grands

Question 45

Vrai ou faux : Les chloroplastes et les mitochondries sont reliés entre eux.

Answer 45

Faux : Il n’y a aucun point de raccordement entre les deux.

Question 46

Quels sont les substrats pour les réactions de photosynthèse générées par la lumière?

Answer 46

L’eau et le dioxyde de carbone

Question 47

L’oxydation de _______ molécules d’eau produit _______ molécule d’oxygène qui est libérée dans l’atmosphère.

Answer 47

-2
-1

Question 48

Où les protons sont-ils concentrés dans les chloroplastes?

Answer 48

Dans l’espace thylakoïde

Question 49

Expliquer le cycle de fixation du carbone (3 étapes).

Answer 49

1-Le gradient électrochimique créé par les protons est utilisé par l’ATP synthase pour produire de l’ATP

2-Les électrons de l’eau sont transférés pour produire du NADPH à partir de NADP+

3-Le CO2 de l’atmosphère est la source des atomes de carbone des molécules organiques

Question 50

Que permet le cycle de fixation du carbone?

Answer 50

Permet la production des nutriments pour la plupart des autres organismes de la planète.

Question 51

Qu’est-ce que la chimiosmose?

Answer 51

Mouvement des ions (particulièrement des H+) selon leur gradient.

Question 52

Que postule la théorie chimiosmotique?

Answer 52

La théorie chimiosmotique postule que l’énergie du pouvoir réducteur et des liaisons chimiques est interchangeable via les gradients H+.

Question 53

Les CTE de _________ et _________ établissent un __________ grâce aux ___________.

Answer 53

-la mitochondrie
-du chloroplaste
-gradient de H+
-réactions redox

Question 54

Comment s’appelle le gradient H+? Pour quoi est-il utilisé?

Answer 54

Le gradient H+ s’appelle la force proton-motrice. Cette dernière est utilisée pour produire de l’ATP (F0-F1 ATP synthase).

Question 55

Différence entre mitochondrie et chloroplaste (4).

Answer 55

Mitochondrie : Énergie sucre —> redox, utilise NADH comme réducteur, les produits sont CO2 et H2O, l’ATP va dans le cytoplasme

Chloroplaste : Énergie solaire —> redox, utilise NADPH comme réducteur, les produits sont O2 et molécules carbonées, l’ATP retourne dans le cycle de fixation du carbone

Question 56

Qu’est-ce que le métabolisme?

Answer 56

C’est la somme des réactions biochimiques à l’intérieur d’une cellule ou d’un organisme :

-Anabolique : synthétise des molécules organiques et requiert normalement de l’énergie

-Catabolique : dégrade les molécules organiques tout en produisant de l’énergie

Question 57

Résumé des réactions du métabolisme.

Answer 57

Voir diapo 20 dans cours 10