Respiration aérobie : phosphorylation oxydative Flashcards
sommaire de la respiration cellulaire aérobie
la raison pour laquelle on a besoin d’oxygène est que nos cellules peuvent utiliser cette molécule lors de la phosphorylation oxydative (étape finale de la respiration cellulaire)
phosphorylation oxydative = deux composants étroitement liés ; chaîne de transport d’électrons et chimiosmose
Chaîne de transport d’électrons : électrons passent d’une molécule à l’autre et l’énergie libérée lors de ces transferts d’électrons est utilisée pour former un gradient électrochimique
Chimiosmose : l’énergie stockée dans le gradient est utilisée pour fabriquer de l’ATP
Rôle d’oxygène lors de la respiration cellulaire
oxygène se trouve à la fin de la chaîne de transport d’électrons, où il accepte les électrons et capte les protons pour former de l’eau
si l’oxygène n’est pas là pour accepter les électrons (p.ex. ne respire pas assez d’oxygène), la chaîne de transport d’électrons s’arrêtera de fonctionner et l’ATP ne sera plus produit par chimiosmose
Sans suffisamment d’ATP, les cellules ne peuvent pas effectuer les réactions dont elles ont besoin pour fonctionner et, après une période de temps suffisamment longue, peuvent même mourir
phosphorylation oxydative
chaîne de transport d’électrons = série de protéines et de molécules organiques présentes dans la membrane interne des mitochondries
les électrons sont passées d’une membre de la chaîne de transport à un autre dans une série de réactions redox
énergie libérée dans ces réactions est capturée sous forme d’un gradient de protons ; est utilisé pour fabriquer ATP par chimiosmose
étape 1 : livraison d’électrons par NADH et FADH2
les transporteurs d’électrons réduits (NADH et FADH2) provenant d’autres étapes de la respiration cellulaire transfèrent leurs électrons aux molécules proches du début de la chaîne de transport
dans le processus, ils redeviennent NAD+ et FAD, qui peuvent être réutilisés dans d’autres étapes de la respiration cellulaire
étape 2 : transfert d’électrons et pompage de protons
lorsque les électrons sont transmis le long de la chaîne, ils passent d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau d’énergie inférieur, libérant l’énergie
une partie de l’énergie est utilisée pour pomper les ions H+, les déplaçant hors de la matrice et dans l’espace intermembranaire
ce pompage établit un gradient électrochimique
étape 3 : Fractionnement de l’oxygène pour former l’eau
à la fin de la chaîne de transport d’électrons, les électrons sont transférés à l’oxygène moléculaire, qui se divise en deux et absorbe H+ pour former de l’eau
étape 4 : Synthèse d’ATP
par gradient
lorsque les ions H+ descendent leur gradient et retournent dans la matrice, ils traversent une enzyme appelée ATP synthase, qui exploite le flux de protons pour synthétiser l’ATP
Chaîne de transport d’électrons - en général
collection de protéines et molécules organiques intégrées à la membrane, organisées en 4 grands complexes I, II, III et IV
chez eucaryotes, nombreuses copies de ces molécules se trouve dans la membrane mitochondriale interne
Chaîne de transport d’électrons - Énergie
lorsque les électrons parcourent la chaîne, ils passent d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau inférieur, passant de molécules moins en besoin d’électrons vers molécules plus en besoin d’électrons
énergie est libérée dans ces transferts d’électrons “en descente” et plusieurs des complexes protéiques utilisent l’énergie libérée pour pomper des protons de la matrice vers l’espace intermembranaire, formant un gradient de protons
Chaîne de transport d’électrons - d’ou vient le molécules
tous les électrons qui entrent dans la chaîne de transport proviennent des molécules NADH et FADH2 produites au cours des premiers stades de la respiration cellulaire - glycolyse, oxydation du pyruvate et cycle de Krebs
Chaîne de transport d’électrons - NADH
NADH :
très bon à donner des électrons lors des réactions redox (électrons sont à un niveau d’énergie élevé). Peut transférer ses électrons directement au complexe I, redevenant NAD+
électrons passent à travers le complexe I via réaction redox, énergie est libérée et le complexe utilise cette énergie pour pomper des protons de la matrice dans l’espace intermembranaire
NADH :
lorsque NAD+ est réduit, il reçoit 2 électrons et un ion H+
Chaîne de transport d’électrons - FADH2
n’est pas aussi bon pour donner des électrons que le NADH (électrons sont à un niveau d’énergie plus faible); ne peut donc pas transférer ses électrons au complexe 1
au lieu, ses électrons vont au complexe II, ce qui ne pompe pas des protons à travers la membrane
FADH2 :
lorsque FAD est réduit, il reçoit 2 électrons et 2 ions H+
Chaîne de transport d’électrons - ce qui ce passe avec les complex
complexe I et II transmettent leurs électrons à un petit porteur d’électrons mobile appelé ubiquinone (Q), qui est réduit pour former QH2 et traverse la membrane, livrant les électrons au complexe III
mouvement d’électrons dans le complexe III = ions H+ sont pompés à travers la membrane et les électrons sont finalement délivrés à un autre porteur appelé cytochrome C (cyt C)
cyt C transporte les électrons vers le complexe IV, où un dernier lot d’ions H+ est pompé à travers la membrane
complexe IV transmet les électrons à O2 qui se divise en deux atomes d’oxygène et accepte les protons de la matrice pour former l’eau
4 électrons sont nécessaires pour réduire chaque molécule d’O2 et 2 molécules d’eau sont formées dans le processus
2 fonctions importantes de la chaîne :
- régénère les porteurs d’électrons :
-NADH et FADH2 transmettent leurs électrons à la chaîne de transport d’électrons, redevenant NAD+ et FAD - fait un gradient de protons :
-chaîne de transport construit un gradient de protons à travers la membrane interne
-gradient représente une forme d’énergie stockée et peut ensuite être utilisé pour fabriquer de l’ATP
Chimiosmose
les ions H+ n’ont qu’un seul canal disponible dans la membrane mitochondriale interne = ATP synthase (protéine transmembranaire)
ATP synthase est transformé par le flux d’ions H+ descendant leur gradient électrochimique
ATP synthase catalyse l’ajout d’un phosphate à l’ADP, capturant l’énergie du gradient de protons sous forme d’ATP
30-32 ATP !
2 ATP nets fabriqués dans la glycolyse
2 ATP (ou GTP énergétiquement équivalents) fabriqués dans le cycle de Krebs
ATP restant proviennent tous de la phosphorylation oxydative :
4 ions H+ doivent retourner dans la matrice via l’ATP synthase pour la synthèse d’une molécule d’ATP (4 H+ : 1 ATP)
électrons du NADH se déplacent dans la chaîne de transport, donc environ 10 ions H+ sont pompés de la matrice vers l’espace intermembranaire = chaque NADH produit environ 2,5 ATP
électrons du FADH2 qui entrent dans la chaîne à un niveau d’énergie plus faible, donc 6 ions H+ sont pompés de la matrice vers l’espace intermembranaire = chaque FADH2 produit environ 1,5 ATP
