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BEM > Rappel > Flashcards

Rappel Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que le métabolisme?

A

Le métabolisme est le processus global qui assure aux organismes vivants l’apport et l’utilisation de l’énergie libre pour assurer leurs différentes fonctions.

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2
Q

Comment décrire l’état des organismes vivants?

A

Les organismes vivants ne sont jamais à l’équilibre, mais dans un état stable. Ils nécessitent un apport d’énergie libre constant pour maintenir un ordre dans un univers qui favorise le désordre. Ils sont par contre dans un état stable grâce à des réactions métaboliques complexes.

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3
Q

Comment les réactions endergoniques nécessaires au maintien de la vie font pour avoir lieu?

A

Les réactions exergoniques provenant de l’oxydation des nutriments sont couplées aux processus endergoniques nécessaires au maintien en vie.

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4
Q

Quels sont les mécanismes utilisés chez les plantes, bactéries et champignons pour produire de l’énergie?

A

Les mécanismes phototrophes. C’est grâce à la photosynthèse que ces organismes prennent le CO2 et le H2O pour former des glucides et de l’O2.

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5
Q

Quels sont les mécanismes utilisés par les humains pour former de l’énergie?

A

Ce sont les mécanismes chimiotrophes. C’est par l’oxydation et la dégradation des nutriments qu’on peut former de l’énergie ainsi que des déchets (CO2, H2O).

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6
Q

Qu’est-ce que les voies métaboliques? Comment sont appelés les substrats, les intermédiaires et les produits?

A

Ce sont des séries de réactions enzymatiques successives qui forment des produits spécifiques.

Les substrats, intermédiaires et produits sont appelés métabolites.

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7
Q

Quelle est la molécule principale utilisée pour faire de l’énergie? Quel est le processus général?

A

C’est le glucose qui va être glycolysé avec de l’ATP pour ensuite former du pyruvate. Ce pyruvate va se transformer en Acetyl-CoA et entrer dans le cycle de Krebs pour former les produits finaux soit de l’ATP, du CO2, etc…

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8
Q

Quelle est la deuxième principale source d’énergie? Quelle est sa particularité?

A

Ce sont les lipides.

Ils ne peuvent pas faire de glucose.

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9
Q

Quelle est la troisième source d’énergie? Peut-elle fabriquer du glucose?

A

Ce sont les acides aminés. Oui, ils peuvent faire du glucose.

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10
Q

Qu’est-ce que le catabolisme?

A

Le catabolisme (catastrophe = destruction) assure la dégradation exergonique des nutriments et des constituants cellulaires pour récupérer leurs unités de base et/ou produire de l’énergie libre.

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11
Q

Qu’est-ce que l’anabolisme?

A

L’anabolisme assure la synthèse de biomolécules à partir de constituants plus simples.

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12
Q

Comment l’énergie libre libérée au cours du catabolisme est captée?

A

L’énergie libre libérée au cours du catabolisme est captée en synthétisant de l’ATP à partir d’ADP et phosphate ou en réduisant le coenzyme NADP+ en NADPH.

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13
Q

Quelles sont les 2 principales sources d’énergie libres pour les voies anaboliques?

A

L’ATP et le NADPH.

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14
Q

Quel est le but pour l’organisme de faire des réaction de dégradation et de biosynthèse?

A

Pour le maintenir dans un état stable.

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15
Q

Si quelqu’un arrête de manger, comment va-t-il fabriquer son glucose?

A

Il va le fabriquer par le pyruvate. Ce sont les acides aminés qui vont être transformés en pyruvate pour remplacer le glucose et sa production d’ATP.

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16
Q

Quelles sont les 5 caractéristiques des voies métaboliques?

A
  1. Elles sont irréversibles. Plusieurs réactions enzymatiques mènent du substrat au produit. La plus part d’entre-elles sont réversibles. Par contre, elles ne le sont pas toutes, ce qui fait en sorte qu’au final, la réaction complète n’est pas réversible.
  2. L’anabolisme et le catabolisme doivent emprunter des voies différentes. Si une des réactions enzymatiques est irréversible dans la voie métabolique, pour revenir au produit initial, on doit trouver une autre réaction. Le produit reste le même, mais la voie empruntée est différente.
  3. Chaque voie métabolique comprend une réaction d’engagement. Une fois qu’on la fait, on ne peut pas revenir en arrière, elle demande beaucoup d’énergie et est spontanée.
  4. Toutes les voies métaboliques sont régulées.
  5. Chez les eucaryotes, les voies métaboliques se déroulent dans des sites intracellulaires spécifiques.
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17
Q

Nommez les organites et leurs fonction.

A

Mitochondries : cycle de l’acide citrique, transport d’électrons et phosphorylations oxydatives, oxydation des acides gras, dégradation des aa

Cytosol : glycolyse, voie des pentoses phosphate, biosynthèse des acides gras, plusieurs réactions de la gluconéogénèse

Lysosomes : digestion enzymatique de constituants et de substances ingérées

Noyau : réplication et transcription de l’ADN, maturation de l’ARN

Appareil de Golgi : maturation post-traductionnelle de protéines membranaires ou sécrétées, formation de la membrane plasmique et des vésicules de sécrétion

REG : synthèse de protéines liées aux membranes ou sécrétées

REL : biosynthèse des lipides et des hormones stéroïdiennes

Peroxysomes (glyoxysomes chez les plantes) : réactions oxydatives catalysées par les aminoacide oxydases et la catalase, chez les plantes, réactions du cycle du glyoxylate.

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18
Q

Vrai ou faux? La quasi-totalité de toutes les réactions des voies métaboliques ne sont pas des réactions organiques enzymatiques.

A

Faux. Elles le sont.

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19
Q

Quelles sont les 4 catégories des réactions biochimiques?

A
  1. Réactions de transfert de groupes
  2. Oxydoréduction
  3. Éliminations, isomérisations et réarrangements
  4. Restions de formation et de rupture de liaisons C-C
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20
Q

Dans les systèmes biologiques, les réactions chimiques impliquent fréquemment la rupture d’une liaison C-H. De quel type peuvent être ces ruptures? Quelles sont leurs caractéristiques?

A

Elles peuvent être homolytique ou hétérolytique.

Homolytique : se produit souvent lors de réaction d’oxydoréduction. Tous les produits formés possèdent un électron, il y a donc formation de radicaux libres.

Hétérolytique 1 (forme prédominante) : il y a formation d’un carbanion et d’un proton. Les deux électrons se trouvent sur le carbone.

Hétérolytique 2 : il y a la formation d’un carbocation et d’un ion hydride. Les deux électrons se trouvent sur l’hydrogène.

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21
Q

Les composés qui participent aux réactions avec rupture hétérolytiques et à la formation de liaisons sont classés en deux grandes catégories. Quelles sont-elles? Quelles sont leurs caractéristiques?

A
  1. Les nucléophiles (qui aiment le noyau)
    - composés riches en électrons
    - sont chargés négativement ou ont des paires d’électrons non-partagés
    - caractères nucléophiles et basiques étroitement liés
  2. Les électrophiles (qui aiment les électrons)
    - composés déficients en électrons
    - peuvent être chargés positivement ou pas
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22
Q

Que sont des exemples d’électrophiles?

A

Des protons, des ions métalliques, le carbone du groupement carbonyle, un groupement amine cationique.

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23
Q

Vrai ou faux? Dans toutes les réactions métaboliques, les règles de la logique chimique s’appliquent toujours.

A

Vrai.

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24
Q

Qu’est-ce que les réactions de transfert de groupes impliquent? Quels sont les groupes le plus fréquemment transférés?

A

Les transferts de groupes (aussi appelé substitution nucléophile) dans les systèmes biochimiques impliquent le transfert d’un groupe électrophile d’un nucléophile à un autre.

Les groupes les plus fréquemment transférés dans les réactions biochimiques sont les groupements acyle, phosphoryle et glycosyle.

Voir diapos 17 à 20.

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25
Q

Quelles sont les caractéristiques des réactions d’oxydoréduction?

A

Les réactions d’oxydo-réduction (redox) se traduisent par la perte ou le gain d’électrons.

Plusieurs réactions redox impliquent la rupture d’une liaison C-H avec la perte de deux électrons par l’atome de carbone.

Ces électrons sont transférés à un accepteur d’électrons comme le NAD+.

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26
Q

Quelles sont les caractéristiques des réactions d’oxydoréduction pour les organismes aérobies?

A

Pour les organismes aérobies, l’accepteur terminal des paires d’électrons provenant des métabolites oxydés est l’oxygène moléculaire (O2).

O2 ne peut accepter le transfert d’électrons qu’un à la fois. Ceci est possible grâce à l’intervention de coenzymes dont la flavine adénine dinucléotide (FAD).

Voir diapo 21-22.

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27
Q

Quelles sont les caractéristiques des réactions d’élimination?

A

Les réactions d’élimination mènent à la formation de doubles liaisons carbone-carbone.

La substance la plus souvent éliminée est H2O. Les autres possibilités sont NH3, un alcool (ROH) ou une amine primaire (RNH2).

Voir diapos 23-24.

28
Q

Que sont des isomères?

A

En chimie organique, des isomères sont des molécules avec la même formule brute mais possédant des propriétés chimiques et biologiques différentes.

29
Q

Quels sont les différents types d’isomérie? Quelles sont leurs caractéristiques?

A

Isomères de structure : même formule brute, mais l’emplacement varie

Stéréoisomères : énantiomères (image miroir), diastéréoisomères (pas d’image miroir) et isomères cis-trans.

30
Q

Que sont des énantiomères?

A

Des énantiomères sont des molécules isomères images l’une de l’autre dans un miroir, mais non superposables

31
Q

Que signifient L et D?

A

L et D désigne la conformation actuelle de la molécule en 3 dimensions. Il ne faut pas confondre cette nomenclature avec la nomenclature lévrogyre (-) ou dextrogyre (+) qui indique les propriétés optiques des molécules.

32
Q

Vrai ou faux? Les enzymes ne reconnaissent qu’une seule forme 3D?

A

Vrai.

33
Q

Les réactions d’isomérisation impliquent quoi?

A

Les réactions d’isomérisation biochimiques impliquent le déplacement intramoléculaire d’un atome afin de déplacer la position d’une double liaison.

Pour ce faire, un proton est enlevé d’un atome de carbone et ajouté à un autre.

Exemple: la phosphoglucose isomérase, enzyme de la glycolyse.

34
Q

Quelle est la réaction d’isomérisation la plus importante?

A

La réaction d’isomérisation la plus importante dans le métabolisme est l’interconversion aldose-cétose, une réaction à catalyse acido-basique au cours de laquelle se forment des intermédiaires anion ènediolate.

Voir diapo 35

35
Q

Qu’est-ce la racémisation?

A

La racémisation est une réaction d’isomérisation dans laquelle un atome d’hydrogène d’un centre chiral modifie sa localisation stéréochimique. Exemple : conversion forme lévrogyre (-) vers forme dextrogyre (+). En d’autres mots, configuration alpha vers bêta.

36
Q

Si la molécule comporte plusieurs centres chiraux, la réaction d’isomérisation autour d’un seul carbone asymétrique est appelée comment?

A

Une réaction d’épimérisation.

37
Q

Quelles sont les caractéristiques des réactions de réarrangement? Donnez un exemple.

A

Les réactions de réarrangements modifient les squelettes carbonés. Ces réactions rompent et reforment des liaisons C-C.

Il existe peu de réactions métaboliques de ce genre.

Exemple : la conversion du L-méthylmalonyl-CoA en succinyl-CoA par l’enzyme méthylmalonyl-CoA mutase.

Voir diapo 37.

38
Q

Quelles sont les caractéristiques des réactions de formation et de rupture de liaisons carbone-carbone?

A

Les réactions de formation et de rupture de liaisons carbone-carbone constituent la base du métabolisme de dégradation et de biosynthèse.

Par exemple, la dégradation du glucose en CO2 implique la rupture de cinq liaisons carbone-carbone.

Au sens contraire, les réactions de synthèse impliquent l’addition d’un carbanion nucléophile sur un atome de carbone éléctrophile.

Voir diapo 38.

39
Q

Comment les processus endergoniques qui assurent le maintien de la vie sont rendus possibles?

A

Les processus endergoniques qui assurent le maintien de la vie des organismes sont rendus possibles par les réactions exergoniques de l’oxydation des nutriments.

40
Q

Le couplage des réactions endergoniques et exergonique dépend de quoi?

A

Ce couplage dépend étroitement de la synthèse d’intermédiaires « riches en énergie ». Ces intermédiaires servent de « monnaie » universelle d’énergie libre nécessaire aux processus endergoniques biologiques.

41
Q

Vrai ou faux? L’adénosine triphosphosphate (ATP), présent dans tout être vivant, est le composé riche en énergie le plus courant.

A

Vrai.

42
Q

Quels sont les liens énergétiques de l’ATP?

A

Ce sont ses liens phophoanhydride.

43
Q

Quel est un exemple du fait que les réactions de transfert de groupements phosphoryle ont une importance métabolique considérable?

A

L’hydrolyse de l’ATP libère l’énergie nécessaire à de nombreux processus biochimiques.

ATP + H2O = ADP + Pi + énergie
ATP + H2O = AMP + PPi + énergie

44
Q

La régénération de l’ATP est assurée par quoi?

A

La régénération de l’ATP est assurée par couplage avec un processus métabolique encore plus exergonique que son hydrolyse.

45
Q

Qu’est-ce que l’énergie de Gibbs?

A

L’énergie libre de Gibbs ou l’enthalpie libre (un concept introduit par Willard Gibbs à la fin du 19e siècle) est un potentiel thermodynamique qui représente le maximum d’énergie utilisable pour effectuer un travail mécanique.

46
Q

La valeur delta G indique quoi dans une réaction chimique?

A

Pour une réaction chimique, la valeur δG indique la différence en énergie qui résulte quand les réactifs chimiques passent d’un état à un autre.

47
Q

Quand est-ce qu’une réaction chimique est spontanée ou pas en fonction de delta G?

A

Une réaction chimique (ou bien enzymatique lorsqu’on parle des réactions métaboliques) est dite favorable (ou spontanée) quand la valeur DG est négative. Une réaction est défavorable quand DG est positive.

48
Q

Vrai ou faux? Le delta G est la force motrice pour les réactions chimiques.

A

Vrai. Le DG est la force pour atteindre l’équilibre chimique, Q = Keq

49
Q

Qu’est-ce que signifie un delta G = 0?

A

Cela veut dire que la réaction a atteint l’équilibre. Dans une cellule, cela peut arriver seulement si la cellule est morte.

50
Q

Quelle est l’équation de delta G en conditions non-standards?

A

DG=DG° +R T lnQ

Où Q = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

51
Q

Quelle est la relation entre Keq et delta G°?

A

Quand Keq est plus grand que 1, delta G° est négatif

Quand Keq est plus petit que 1, delta G° est positif

52
Q

Quelles sont les relations entre Q, Keq et delta G?

A

Quand Q>Keq, DG est positif

Quand Q

53
Q

Donnez les définitions de DG, DG°, DG’ et DG°’.

A 
DG = énergie de Gibbs en conditions physiologiques : [réactifs] et [produits] variable
DG° = énergie de Gibbs en conditions standards : [réactifs] et [produits] = 1M
DG’ = énergie de Gibbs en conditions physiologiques et pH7
DG°’ = énergie de Gibbs en conditions standard et pH 7
54
Q

Quelles sont les 4 équations de l’énergie de Gibbs?

A 
DG = DG° + R TlnQ
DG° = -R T lnKeq
DG = R T lnQ - R T lnKeq
DG = RT ln [Q/Keq]
55
Q

Comment calculer des réactions couplées sont favorables en formant un tout?

A

Il faut calculer le DG selon les conditions et les additionner. Si le résultat est négatif, la réaction est favorable.

56
Q

Que sont des liaisons à haut potentiel énergétique ou liaisons «riches en énergie»? Par quoi ces liaisons sont représentées? Donnez un exemple.

A

Les liaisons dont l’hydrolyse s’accompagne d’un ΔG°’ très négatif (< -25 kJ-mol-1) sont appelés liaisons à haut potentiel énergétique ou liaisons « riches en énergie ».

Ces liaisons sont habituellement représentés par le signe ~.

Par exemple pour l’ATP, nous avons la désignation AR-P~P~P

57
Q

Pourquoi les réactions de transfert de groupement phosphoryle de l’ATP sont elles si exergoniques?

A
  1. Parce qu’il y a répulsion des atomes O à proximité dans la molécule.
  2. Il y a une compétition entre les électrons ce qui fait en sorte que la résonance ne se fait pas bien, ce qui rend la molécule moins stable et donc énergétique.

Voir diapo 50.

58
Q

Quels sont les composés plus énergétiques que l’ATP?

A

Le phosphoenolpyruvate, le 1,3-bisphosphoglycerate et la phosphocreatine.

59
Q

Quels sont 3 exemples d’utilisation de l’ATP?

A
  1. Amorçage de la dégradation de substrats
  2. Activation des acides aminés lors de la synthèse protéique
  3. Plusieurs processus biologiques nécessitant un apport énergétique (contraction musculaire, transport membranaire, réplication de l’ADN et le mouvement flagellaire)
60
Q

La plus grande partie de l’énergie libre des organismes vivants est fournie par quel types de réaction?

A

Les réactions d’oxydoréduction.

61
Q

Les réactions d’oxydoréductions se traduisent par quoi?

A

Par des transferts d’électrons.

62
Q

Que se passe-t-il durant une réaction d’oxydoréduction?

A

Les réactions d’oxydo-réduction (ou réactions redox) ressemblent à des réactions de transfert de groupes. Les groupes transférés sont des électrons, qui vont d’un donneur d’électrons (agent réducteur) vers un accepteur d’électrons (agent oxydant).

63
Q

Vrai ou faux? Les réactions d’oxydoréduction peuvent être divisées en 2 réactions?

A

Vrai. Une réaction de réduction (produit accepte électrons)et une d’oxydation (produit donne électrons).

64
Q

Les réactions d’oxydoréduction ont lieu quand et où dans la cellule?

A

Ces demi-réactions ont lieu au cours du métabolisme oxydatif lors du transfert vital d’électrons qui se déroule dans les mitochondries, sous la dépendence de la cytochrome c oxydase.

65
Q

Donnez un exemple qui démontre que les réactions de transfert d’électrons ont une grande importance biologique.

A

Les réactions de transfert d’électrons ont une grande importance biologique. Par exemple, dans la chaine de transfert d’électrons mitochondriale (source primaire d’ATP chez les eucaryotes), les électrons sont transférés du NADH en passant par une série d’accepteurs d’électrons de potentiels de réduction croissants.

66
Q

Comment peut être défini le potentiel d’oxydo-réduction?

A

Le potentiel d’oxydo-réduction (potentiel redox) peut être défini comme la pression en électrons exercée par une pile électrochimique.

Le potentiel d’oxydo-réduction est défini comme suit : ΔE° = E°(accepteur) - E°(donneur)

Si ΔE est positif, ΔG est négatif, la réaction est spontanée et elle peut donc accomplir du travail.

67
Q

Qu’est-ce que la cytochrome c oxydase?

A

La cytochrome c oxydase, ou complexe IV de la chaîne respiratoire aérobie, est une oxydoréductase membranaire qui catalyse la réaction de réduction du dioxygène. Cette enzyme est située dans la membrane plasmique de nombreuses bactéries et dans la membrane mitochondriale interne chez les eucaryotes aérobies.

BEM (4 decks)

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