Respiration cellulaire Flashcards
Grâce à quoi a lieu le couplage énergétique entre les réactions cataboliques et anaboliques?
grâce à l’ATP (adénosine triphosphate): énergie utilisable par la cellule
Comment est-ce que le catabolisme fournit l’énergie nécessaire à la régénération de l’ATP?
l’énergie libérée par le bris des liaisons covalentes des molécules organiques énergétiques est transférée à l’ATP
Qu’est-ce que la phosphorylation au niveau du substrat?
transfert direct d’un groupement phosphate par une enzyme d’un substrat organique à l’ADP, menant à la production d’ATP
Par quoi est fournie l’énergie nécessaire à la réaction de phosphorylation?
l’énergie nécessaire à la réaction est fournie par la dégradation d’une autre molécule, par exemple le glucose
Qu’en est-il de l’extraction d’énergie des nutriments et des électrons?
1) lors des réactions de dégradation des nutriments énergétiques, des électrons et des protons sont arrachés à ces molécules organiques sources d’énergie
2) ces électrons constituent de l’énergie potentielle chimique et sont cédés à des «transporteurs d’électrons»
- dans la cellule, ces transporteurs d’électrons sont des molécules: NAD+ et FAD
Quelle est la réaction de la molécule NAD+?
2 électrons + 2 H+ = NADH + H+
Quelle est la réaction de la molécule FAD?
2 électrons et 2 H+ = FADH2
Qu’est-ce que la déshydrogénation?
enlever un atome d’hydrogène
Comment aurait été obtenue l’énergie par les cellules anaérobies?
anaérobies: en absence d’oxygène (O2), extraient l’énergie de molécules organiques par fermentation
Qu’est-ce que la fermentation?
voie catabolique permettant d’extraire une partie de l’énergie contenue dans certaines molécules organiques (nutriments énergétiques) et de régénérer un peu d’ATP en absence d’oxygène
Quelle est l’équation générale de la fermentation?
composé organique = alcool ou acide + énergie (un peu)
ex: glucose + 2 ADP + 2 Pi = 2 éthanol + 2 CO2 + 2 ATP + chaleur
glucose + 2 ADP + 2 Pi = 2 lactate + 2 H+ + 2 ATP + chaleur
Qu’est-ce que la respiration cellulaire aérobie?
voie catabolique permettant d’extraire l’énergie contenue dans certaines molécules organiques (nutriments énergétiques) et de régénérer beaucoup d’ATP en présence d’oxygène
Quelle est l’équation générale de la respiration cellulaire aérobie?
composé organique + dioxygène = dioxyde de carbone + eau + énergie (beaucoup)
ex: glucose + 6 O2 + 32 ADP + 32 Pi = 6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP + chaleur
Comment sont souvent assemblées les réactions métaboliques?
les réactions métaboliques sont souvent assemblées en voies métaboliques où le produit d’une réaction sert de réactif à la réaction suivante
Que permet les voies métaboliques?
les réactions métaboliques sont souvent assemblées en voies métaboliques où le produit d’une réaction sert de réactif à la réaction suivante
cela permet de:
- tirer profit de chacune des réactions intermédiaires (ici, maximiser l’extraction d’énergie des nutriments énergétiques)
- ne pas libérer toute l’énergie des molécules d’un coup, ce qui occasionnerait beaucoup de pertes sous forme de chaleur
Comment sont faites les réactions NAD+ et FAD?
par déshydrogénation
Quelles sont les 4 étapes de la respiration cellulaire aérobie?
1) glycolyse
2) oxydation du pyruvate
3) cycle de l’acide citrique
4) phosphorylation oxydative (chaîne de transport des électrons et chimiosmose)
Où se déroulent les 4 étapes de la respiration cellulaire pour une cellule procaryote?
1) glycolyse: cytosol
2) oxydation du pyruvate: cytosol
3) cycle de l’acide citrique: cytosol
4) phosphorylation oxydative: membrane plasmique
Où se déroulent les 4 étapes de la respiration cellulaire pour une cellule eucaryote?
1) glycolyse: cytosol
2) oxydation du pyruvate: matrice mitochondriale
3) cycle de l’acide citrique: matrice mitochondriale
4) phosphorylation oxydative: membrane interne de la mitochondrie*
Qu’est-ce que la glycolyse et quelles sont ses étapes?
- la glycolyse est la dégradation du glucose
- elle nécessite un apport en énergie (2 ATP deviennent 2 ADP): c’est la phase d’investissement d’énergie
- elle nécessite 10 enzymes
- le premier réactif est le glucose (C6H12O6)
- le glucose est dégradé en 2 molécules à 3 carbones
- du NAD+ arrache les atomes d’hydrogène aux molécules à 3 carbones (obtient du NADH + H+)
- de l’eau est aussi produite
- 2 molécules d’ADP sont transformées en 2 molécules d’ATP par phosphorylation au niveau du substrat
- à la fin de la glycolyse, on obtient 2 pyruvate à 3 carbones
Quel est le bilan de la glycolyse?
une molécule de glucose donne:
- 2 pyruvates
- 2 H2O
- 2 NADH + 2 H+
- 2 ATP net
Que se passe-t-il après la glycolyse en absence d’oxygène?
en absence d’oxygène, on peut juste faire la glycolyse suivi de la fermentation, donc seulement 2 ATP
1) fermentation lactique (pour 1 molécule de glucose): 2 lactates et 2 ATP
2) fermentation alcoolique (pour 1 molécule de glucose): 2 éthanols, 2 CO2 et 2 ATP
Quelles sont les étapes de l’oxydation du pyruvate?
- 2 pyruvates entrent dans la matrice mitochondriale par diffusion facilitée (transporteurs à pyruvate)
- les pyruvates (3 carbones) sont scindés en acétate (2 carbones) et en CO2 (décarboxylation)
- on retire 2 électrons et un proton (H+) à chaque pyruvate et on transfert au NAD+ pour former le NADH + H+ (par déshydrogénation)
- on lie l’acétate à une molécule de coenzyme A (CoA) et cela forme l’acétyl-CoA (2 carbones)
Quel est le bilan de l’oxydation du pyruvate?
pour 1 molécule de glucose (donc 2 pyruvates):
- 2 acétyl-COA à 2 carbones (donc 4 carbones au total)
- 2 CO2
- 2 NADH + 2 H+
Quelles sont les étapes du cycle de l’acide citrique?
- on retire la coenzyme A (COA), il reste donc l’acétate à 2 carbones
- on lie l’acétate (2C) à une molécule d’oxaloacétate à 4 carbones
- cela forme une molécule de citrate à 6 carbones
- le citrate est dégradé en 2 CO2 et on y retire des électrons et des protons (H+) qu’on transfert au NAD+ ou au FAD pour produire 3 NADH + 3 H+ et du FADH2
- il y a formation d’ATP par phosphorylation au niveau du substrat (liaison d’un Pi à un ADP à l’aide de l’énergie de la dégradation du citrate)
- l’oxaloacétate (4C) est régénéré et peut réagir avec un autre acétyl-COA et démarrer un nouveau cycle
- 8 enzymes du cycle de l’acide citrique
Quel est le bilan du cycle de l’acide citrique?
une molécule de glucose donne:
- 4 CO2
- 2 ATP
- 6 NADH + 6 H+
- FAD*
Quelles sont les sous étapes de la phosphorylation oxydative?
4.1: chaîne de transport d’électrons
4.2: chimiosmose
Qu’est-ce qu’une chaîne de transport d’électrons?
ensemble de protéines et autres molécules (complexes I à IV) enchâssées dans:
- procaryotes: membrane plasmique
- eucaryotes: membrane interne de la mitochondrie
Quelles sont les étapes de la chaîne de transport d’électrons (phosphorylation oxydative)?
- les «transporteurs d’électrons» cèdent leurs électrons et H+ aux complexes de la chaîne de transport
- le NADH + H+ forme donc du NAD+ et le FADH2 forme du FAD
- les électrons sont transférés d’une protéine à l’autre de la chaîne
- l’énergie libérée par les électrons est utilisées pour transporter les ions H+ de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire (eucaryotes), c’est un transport actif
- il y a une création d’un gradient de concentration de H+ (plus concentré dans l’espace intermembranaire que dans la matrice mitochondriale)
- les électrons sont finalement cédés à un atome d’oxygène (1/2 O2, accepteur final d’électrons) qui, avec 2 H+, forment une molécule d’eau
Quelles sont les étapes de la chimiosmose (phosphorylation oxydative)?
- les ions H+ sont plus concentrés dans l’espace intermembranaire que dans la matrice mitochondriale (eucaryotes)
- les ions H+ traversent l’ATP synthase dans le sens de leur gradient de concentration
- l’énergie cinétique libérée par le passage des ions H+ est utilisée par l’enzyme ATP synthase pour lier ADP + Pi formant l’ATP (la majeure partie de l’ATP de la respiration cellulaire)
Quel est le bilan de la phosphorylation oxydative?
une molécule de glucose donne:
- 28 ATP
- H2O
- NAD+
- FAD
Qu’est-ce que l’ATP synthase?
c’est une protéine qui joue le rôle d’enzyme et de canal à H+
Que se passe-t-il avec l’ATP produite par la cellule?
Toute l’ATP produite sort de la cellule pour faire le travail cellulaire
Que se passe-t-il avec les H+ dans la matrice mitochondriale?
les H+ dans la matrice mitochondriale sont attirés (pompés) par les électrons ou font de l’eau avec le O2
Par quel transport entre l’O2 jusque dans la matrice mitochondriale pour faire des molécules d’eau lors de la phosphorylation oxydative?
par diffusion simple
Comment sort le CO2 de la cellule produit lors du processus de respiration cellulaire?
par diffusion simple
De quoi dépend le rendement énergétique (nombre d’ATP produites)?
le substrat de départ
Quelles sont des exemples d’autres molécules organiques qui sont des sources d’énergie et des substrats de la respiration cellulaire?
- monosaccharides
- glycérol
- acides gras
- certains acides aminés
ces molécules «entrent» différemment dans la voie catabolique de la respiration cellulaire
Comment s’adapte la vitesse à laquelle s’effectue la respiration cellulaire?
elle est adaptée en temps réel au rythme de consommation d’ATP de chaque cellule
la respiration cellulaire est régularisée
Quels sont les activateurs, soit ceux qui augmentent la vitesse de la voie métabolique?
ADP
Quels sont les inhibiteurs, soit ceux qui diminuent la vitesse de la voie métabolique?
- ATP
- NADH + H+
- citrate
Qu’arrive-t-il en absence de dioxygène? Pourquoi est-ce qu’il est seulement possible de produire 2 ATP et non les autres?
en absence de dioxygène,il n’y a aucun accepteur final d’électrons au bout de la chaîne de transport:
- «blocage» de la chaîne de transport d’électrons
- impossibilité pour le NADH + H+ et le FADH2 de céder leurs électrons
- impossibilité de produire de l’ATP par chimiosmose
Qu’est-t-il impossible de faire en absence de NAD+ et de FAD comme «transporteurs d’électrons» et que permet la fermentation en lien avec ceci?
- la glycolyse
- l’oxydation du pyruvate
- le cycle de l’acide citrique
la fermentation permet de régénérer tout juste assez de NAD+ pour continuer à faire la glycolyse en absence de dioxygène
