Module 10

Question 1

Caractéristiques de la mitochondrie

Answer 1

o La centrale énergétique de la cellule
o Le siège du métabolisme oxydatif

Question 2

Ou se situe la chaîne de transport d’électrons?

Answer 2

Dans la membrane mitochondriale interne

Question 3

Les constituants des centres redox

Answer 3

flavines (FAD ou FMN), de centres
fer-soufre, de groupements hème et d’ions cuivre.

Question 4

Par ou entre les électrons dans la chaîne de transport d’électrons?

Answer 4

NADH : par le complexe 1
FADH : Par le complexe 2

Question 5

La logique de la distribution des centres rédox

Answer 5

leur potentiel rédox est croissant et la distance entre les centres permette le transfert des électrons

Question 6

De quelle manière se déplacent les électrons dans la chaîne?

Answer 6

Ils se déplacent entre les différents centres redox de chaque complexe puis entre les complexes à l’aide de la coenzyme Q (CoQ) et du cytochrome C

Question 7

Comment se déplacent les protons dans la chaîne?

Answer 7

Ils se déplacent de l’intérieur de la mitochondrie (matrice) vers l’espace intermembranaire

Question 8

De quelle manière est en partie conservé l’énergie des oxydoréductions ?

Answer 8

Le gradient de protons qui se forme .

Question 9

Quelles sont les composantes de la force proton-motrice?

Answer 9

l’énergie potentielle chimique (le gradient de concentration des H+) Concentré à l’extérieur de la matrice
l’énergie potentielle électrique : + à l’extérieur de la matrice - à l’intérieur

Question 10

Le nombre de protons transférés par chaque complexe

Answer 10

Complexe 1 : 4 H+
Complexe 2 : 0
Complexe 3: 4 H+
Complexe 4 : 2 H+

Question 11

Ou se situe la phosphorylation oxydative

Answer 11

La phosphorylation oxydative se fait par l’ATP synthase qui elle se situe dans la membrane interne de la mitochondrie

Question 12

Structure de l’ATP synthase

Answer 12

Elle est organisée en deux domaines :
Domaine F0 : dans la membrane interne, section qui tourne et qui permet le retour des protons dans la matrice (canal)
Domaine F1: Section fixe qui catalyse la synthèse d’ATP elle plonge dans la matrice

Question 13

Fonctionnement de l’ATP synthase

Answer 13

Les protons de l’espace intermembranaire entre dans l’ATP synthase par le canal du domaine F0, le fait tourner. Cette rotation entraîne la rotation de la tige centrale qui va permettre le changement de configuration des sous-unités B. Ils ont trois rôles :
1) Fixation d’ADP et P1
2) Synthèse d’ATP
3) libération d’ATP

Question 14

Nombre de protons nécessaires pour former un ATP

Answer 14

4 H+
3 pour faire fonctionner l’ATP synthase
1 pour le transport du Phosphore inorganique

Question 15

Transporteurs assurant l’échange de métabolites entre le cytosol et la mitochondrie

Answer 15

La translocase ATP/ADP : permet de sortir un ATP de la mitochondrie contre un ADP du cytosol
Le transporteur de phosphate : Un phosphate et un H+ vont passer du cytosol à la mitochondrie simultanément
la navette malate-aspartate: Le NADH du cytosol (glycolyse) est transféré au NAD+
la navette du glycérol-3-phosphate : Le NADH du cytosol (glycolyse) est transféré au FAD (qui devient FADH2)
FADH : déjà dans la mitochondrie

Question 16

Quelle est la perméabilité des différentes membranes de la mitochondrie?

Answer 16

Membrane externe : laisse passer toutes molécules inférieures à 10 KDa par des porines
Membrane interne : Laisse passer juste l’O2 et le H2O et le CO2. Elle est imperméable à toutes les autres molécules

Question 17

Comment l’inhibition de la synthèse d’ATP bloque la chaîne de transport des électrons?

Answer 17

Puisqu’il n’y a plus de route pour ramener les protons, le gradient de H+ devient rapidement très grand et l’énergie libérée par la chaîne de transport n’est plus suffisante pour pomper des H+ vers l’espace intermembranaire (contre le gradient de concentration), ce qui bloque la chaîne de transport

Question 18

Comment l’inhibition de la chaîne de transport des électrons bloque la synthèse d’ATP?

Answer 18

Il n’y a plus de synthèse d’ATP puisque celle-ci dépend directement du gradient de H+ créé par la chaîne

Question 19

Pourquoi dit-on que la chaîne de transport d’électrons et la synthèse d’ATP sont couplées?

Answer 19

ni l’un ni l’autre de ces processus ne peut avoir lieu en l’absence de l’autre
Si l’ATP synthase est bloqué : il se forme rapidement un gradient de H+ très grand de telle sorte que la chaîne de transport d’électrons ne produit plus assez d’énergie pour les pomper
Si la chaîne arrête il n’y a pu de gradient donc plus d’ATP synthase

Question 20

Rôle du découplage de la chaîne de transport et la synthèse ATP dans la production de chaleur chez les mammifères

Answer 20

1) ta température corporelle baisse
2) tu sécrètes la noradrénaline (une hormone)
3) Cette hormone active la thermogénine (protéine transmembranaire) située dans les tissus adipeux , qui permet le retour des protons dans la mitochondrie.
4)l’énergie du gradient est dissipé en chaleur (il n’est pas utilisé pour faire un travail utile)

Question 21

Le bilan énergétique de l’oxydation complète du glucose en aérobiose

Answer 21

Glycolyse : 2 ATP
PDH: 0 ATP
Cycle Krebs: 2 ATP
Phosphorylation Oxydative : 26 (glycérol-3-phosphate) ou 28 (navette malate-aspartate)
DONC total 1 moles glucose oxydée au complet = 30 (si passe par glycérol-3-phosphate) ou 32 (si passe par malate-aspartate)

Question 22

Les principaux régulateurs de la chaîne de transport d’électrons , la phosphorylation oxydative, glycolyse et cycle de krebs

Answer 22

Glycolyse : Surtout la PFK (inhiber lorsque ATP/ADP est élevé)
PDH: Activité faible lorsque ATP et NADH Acétyl-CoA sont en grande quantité
Cycle de krebs : 3 enzymes citrate synthase, de l’isocitrate déshydrogénase et de l’αcétoglutarate déshydrogénase. inhibé par ATP/ADP élevé et NADH/NAD élevé
Chaîne de transport et phosphorylation oxydative : Inhiber lorsque ATP/ADP et NADH/NAD est élevé et lorsqu’il n’y a pas d’oxygène

Question 23

Explique moi le processus d’un passage de l’état de repos à activité légère:

Answer 23

Puisque la demande en ATP ↑:
a. le rapport ATP/ADP ↓ ;
b. l’ATP synthase ↑;
c. la chaîne de transport d’électrons ↑ en réaction à la baisse du gradient de protons;
d. la consommation en O2 ↑ et le rapport NADH/NAD+ ↓ (dus à l’accélération de la chaîne de transport d’électrons qui consomme davantage de NADH);
e. la ↓ du rapport NADH/NAD+ et du rapport ATP/ADP stimule le cycle de Krebs (↑) et le PDH (↑);
f. la ↓ du rapport ATP/ADP stimule la glycolyse (la PFK et la PK), qui fournit davantage de pyruvate;

Question 24

Explique moi le processus d’un passage de l’état de repos à l’activité intense

Answer 24

Puisque la demande en ATP ↑↑ :
a. le rapport ATP/ADP ↓↓ ;
b. l’ATP synthase ↑ ;
c. la chaîne de transport d’électrons ↑ en réaction à la baisse du gradient de protons;
d. la disponibilité de l’O2 devient limitante et l’activité de la chaîne atteint un plafond
qui n’est cependant pas suffisant pour répondre à l’immense demande en ATP;
e. l’accroissement de l’activité de la chaîne de transport d’électrons amène une ↓ du
rapport NADH/NAD+;
f. la ↓↓ du rapport NADH/NAD+ et du rapport ATP/ADP stimule le cycle de Krebs (↑) et
la pyruvate déshydrogénase (↑);
g. la ↓↓ du rapport ATP/ADP et l’incapacité de fournir de l’O2 en quantité suffisante pour
répondre à cette immense demande en ATP stimulent fortement la glycolyse
anaérobie (↑↑)

Question 25

Explique moi le passage de l’état musculaire légère à état de repos

Answer 25

Puisque la demande en ATP ↓ :
a. le rapport ATP/ADP ↑ ;
b. l’ATP synthase ↓ ;
c. la chaîne de transport d’électrons ↓ également, car la demande de protons ↓;
d. la consommation en O2 ↓ et le rapport NADH/NAD+ ↑ ;
e. la ↑ du rapport NADH/NAD+ et ATP/ADP ralentit le cycle de Krebs (↓) et le PDH (↓);
f. la ↑ du rapport ATP/ADP ralentit la glycolyse qui produit moins de pyruvate (et
d’ATP);

Question 26

À part l’oxydation du NADH par le complexe I, quelles autres réactions d’oxydation mènent à la formation de QH2 dans la membrane?

Answer 26

 Oxydation du succinate (complexe II)
 Oxydation du glycérol-3-phosphate en dihydroxyacétone phosphate i. Glycérol-3-phosphate déshydrogénase
 Oxydation des acides gras i. Acyl-CoA déshydrogénase

Question 27

Par quoi est reliée la chaîne des électrons au cycle de krebs?

Answer 27

Le complexe 2

Question 28

Qu’est-ce qu’un cytochrome

Answer 28

C’est une protéine contenant un groupement prosthétique hème associé à un atome de fer.

Question 29

Le rôle et la localisation du cytochrome C

Answer 29

Il est dans l’espace intermembranaire et sert à transporter les électrons du complexe 3 au 4

Question 30

Comment les plantes créent de la chaleur

Answer 30

Les plantes découplent le transport des électrons et le pompage des protons, ce qui produit de la chaleur : une chaîne de transport alternative transporte les électrons vers l’oxygène. L’énergie libérée par ce transport sert à produire de la chaleur plutôt qu’à pomper des protons.

Question 31

Qu’arrive-t-il à la consommation d’oxygène quand les donneurs d’électrons (NADH et FADH2) et le Pi sont présents dans la mitochondrie, mais que l’ADP est absent?
Que se passe-t-il lorsque de l’ADP est ajouté?

Answer 31

La consommation d’oxygène s’arrête en l’absence d’ADP. En effet, les électrons ne s’écoulent vers l’O2 à travers la chaîne de transport des électrons que lorsque de l’ADP est simultanément phosphorylé en ATP. La vitesse de consommation de l’oxygène par les mitochondries augmente de façon marquée quand de l’ADP est ajouté, puis retourne à sa valeur initiale quand l’ADP ajouté a été converti en ATP.

Question 32

. Le PDH, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons sont sensibles au ratio NADH/NAD+, mais pas la glycolyse. Quel est le rôle de cette différence de régulation?

Answer 32

La glycolyse est la voie métabolique des situations de vie ou de mort. Lorsque l’O2 est absent ou insuffisant, le NADH ne peut être régénéré par la chaîne de transport d’électrons et il s’accumule, ce qui inhibe le cycle de Krebs. La glycolyse devient alors la principale source d’ATP. C’est pourquoi cette voie métabolique peut être active quand NADH/NAD+
est élevé, c’est-à-dire quand l’O2 n’est pas disponible en quantité suffisante.

Question 33

Le cycle de Krebs n’est opérationnel qu’en présence d’O2, bien qu’aucune des réactions du cycle n’utilise l’oxygène. Expliquez ce phénomène.

Answer 33

En l’absence d’oxygène, le NADH s’accumule et le NAD+ n’est pas régénéré. Le NADH est un inhibiteur allostérique du cycle de Krebs. Par conséquent, en l’absence d’O2, le cycle de Krebs est inhibé.

Question 34

Vrai ou faux : Toutes les composantes de la chaîne respiratoire sont des protéines.

Answer 34

FAUX! L’ubiquinone (CoQ) est un lipide

Question 35

Une mole de NADH produit combien d’ATP?
Une mole de FADH2?

Answer 35

NADH = 2,5 ATP
FADH= 1,5

Question 36

Vrai ou Faux 4 protons doivent passer dans le canal du complexe V vers la matrice mitochondriale pour qu’une molécule d’ATP soit synthétisée

Answer 36

Faux, 3 H+ vont passer par le complexe V et 1 va passer par le transporteur de phosphate pour faire entrer un phosphore inorganique