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SBM-1003: Biochimie et Métabolisme Examen 2 > 6. Transport d'électron et phosphorylations oxydatives > Flashcards

6. Transport d'électron et phosphorylations oxydatives Flashcards

1
Q

Généralité

L’oxydation complète du glucose par l’oxygène moléculaire se traduit par quelle équation redox

A

C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O DG = ~ -2900 kJ/mol

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Q

Généralité

Pour mieux représenter le transfert d’électrons, cette équation se décompose en 2 demi-réactions.

Quelles sont-elles

A

D’abord, les atomes de carbones sont oxydés : C6H12O6 + 6H2O –> 6CO2 + 24H+ + 24e-

Ensuite, l’oxygène moléculaire est réduit :
6O2 + 24H+ + 24e- **–> **12H2O

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3
Q

Généralité

Comme on le sait maintenant, une molécule de glucose est complètement oxydé en CO2 via les réactions de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique tout en libérant…

A

12 paires d’électrons.

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4
Q

Généralité

le processus de transfert d’électrons qui relie ces 2 demi- réactions fait intervenir quoi

A

De nombreuses réactions enzymatiques qui récupèrent l’énergie libérée pour former l’ATP

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5
Q

Généralité

Les 12 paires d’électrons issues de l’oxydation d’une molécule de glucose sont transféré à quoi

A

Aux coenzyme NAD+ et FAD pour former 10 NADH et 2 FADH2

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6
Q

Généralités

Vrai ou faux: les e- vont directement du NADH/FADH2 vers l’O2

Expliquer

A

Faux
Ils passent par une série d’intermédiairs, les transporteurs d’électrons

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7
Q

Généralités

Que font les électrons lorsqu’ils passent dans la CTE-

A

Suite à la réoxydation du NADH et FADH2, ils participent aux réactions d’oxydo-réduction de plus de 10 centres rédox avant de réduire O2 en H2O

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8
Q

Généralités

Lorsque les protons H+ sortent de la matrice de la mitochondrie vers l’espace intermembranaire, que se passe-t-il

A

Il y a de l’énergie libre formé par le gradient de protons/pH et elle est utilisé pour la synthèse d’ATP à partir d’ADP et Pi (phosphorylation oxydative)

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9
Q

Généralités

La réoxydation de chaque NADH et FADH2 permet de synthétiser quoi

A

NADH : 3 ATP
FADH2: 2 ATP

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10
Q

Généralités

Le grand total de production d’ATP pour une molécule de glucose complètement oxydée en CO2 et H2O donne combien d’ATP

En incluant ceux de la glycolyse et cycle de krebs

A

38 ATP

Inclut 2 ATP de la glycose et 2 ATP (GTP) du cycle de krebs

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11
Q

Mitochondrie

Qui suis-je: Nous sommes liées à la membrane interne de la mitochondrie

A

Protéines qui assurent le transport d’électrons et les phosphorylations oxydatives

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12
Q

Mitochondrie

Le transport d’électron et les phosphorylations oxydatives se déroulent où

A
  • Membrane interne de la mitochondrie
  • Matrice de la mitochondrie

Où doivent se retrouver toutes les composantes

EX: NADH résultant de la glycolyse est dans le cytoplasme

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13
Q

Mitochondrie

La membrane mitochondriale externe est comment

P/r à la perméabilité

A

Perméable

à la plupart des ions et petites molécules (ADP, ATP, Pyruvate, H+, …)

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14
Q

Mitochondrie

La membrane mitochondriale interne est comment

P/r à la perméabilité

A

Imperméable aux ions, en particulier aux protons H+

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15
Q

Mitochondrie

Pourquoi la membrane mitochondriale interne est sélectivement perméable/imperméable

A

Résulte en la formation d’un un gradient de protons, ou gradient électrochimique, qui fournit l’énergie essentielle à la respiration cellulaire.

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16
Q

Mitochondrie

Le gradient électrochimique est composé de

A
  • Gradient chimique/de pH
    (espace intermb plus acide que matrice, essentiel à l’activité de certaines enzymes)
  • Gradient électrique
    (Potentiel de membrane Em est positif, espace intermb chargé +)
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17
Q

Mitochondrie

Qu’est ce que la force protomotrice

Pourquoi on l’appelle Force protomotrice

A

Le gradient électrochimique de protons

L’entrée ou la sortie d’un proton par diffusion vers la matrice génère de l’énergie libre nécessaire à la synthèse de l’ATP

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18
Q

Mitochondrie - Gradient de H+

Expliquer comment fonctionne le gradient de H+

Chimiosmose

A
  • Énergie libre de l’oxydation des aliments est utilisé pour pomper les protons à travers la membrane
  • Création d’un réservoir de protons d’un côté de la membrane
  • Flux de protons à travers l’ATP synthase fournit énergie pour la synthèse de l’ATP

Phénomère appelée chimiosmose

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19
Q

Mitochondrie - Gradient de H+

La chimiosmose se définie comme le mouvement des ions, en fonction de leur gradient électrochimique, à travers une membrane sélectivement perméable (différent de semi-perméable).

Fun fact

A
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20
Q

Mitochondrie - Gradient de H+

Le gradient de H+ et la chimiosmose ont été proposés par qui

A

Peter D. Mitchell, biochimiste Anglais

Lui a valu le prix nobel de chimie en 78

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21
Q

Mitochondrie - Transport

Puisque les réactions de transport d’électrons et les phosphorylations oxydatives s’y produisent, la membrane interne de la mitochondrie doit contenir des systèmes de transport permettant les processus suivants:

A
  1. NADH produit lors de la glycolyse dans le cytoplasme doit accéder à la chaîne de transport d’électrons afin d’y être oxydé ultimement par l’O2.
  2. métabolites produits par la mitochondrie comme l’oxaloacétate et l’acétyl-CoA (précurseurs de la biosynthèse du glucose et des acides gras respectivement) doivent atteindre leurs destinations métaboliques.
  3. l’ATP produit par la mitochondrie doit parvenir au cytoplasme où se déroulent la plupart des réactions qui utilisent l’ATP tandis que l’ADP et le Pi, substrats des phosphorylations oxydatives, doivent entrer dans la mitochondrie.
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22
Q

Système de transport

Uniport
Symport
Antiport

A

Uniport: Une seule molécule à la fois

Symport: 2 molécules différentes dans le même sens

Antiport: 2 molécules différentes dans le sens opposé

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23
Q

Mitochondrie - Transport

Translocase des nucléotides adényliques

C’est quoi

A

Système antiport qui transporte l’ATP de la matrice mitochondriale vers le cytoplasme en échange d’ADP
Ce système est un dimère de sous-unités identiques

24
Q

Mitochondrie - Transport de Pi

Comment le Pi revient dans la mitochondrie

A

Par le transporteur phosphate, un système symport Pi/H+ sous la dépendance d’un gradient de pH (∆pH)

le H+ qui accompagne le Pi avait auparavant été exclu par les pompes de la chaîne de transport d’électrons couplées aux réactions d’oxydo-réductions (à venir).

25
Q

Mitochondrie - transport du NADH

Pourquoi le NADH produit lors de la glycolyse doit être transporté du cytoplasme à la mb interne de la mitochondrie

A

Pour être réoxydé en NAD+ par transport d’électron et phosphorylation oxydative

26
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Navette malate-aspartate

Dans le coeur, foie, rein

A

Système de navette où le NAD+ mitochondrial est réduit par le NADH cytosolique moyennant la réduction de l’oxaloacétate suivie de sa régénération. Il s’agit d’un processus en 2 phases de 3 étapes chacunes

A1, A2, A3, B1, B2, B3

27
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Phase A1

(étape 1)

Transport d’électrons dans la matrice

Navette malate-aspartate

A

Dans le cytosol, le NADH réduit l’oxaloacétate pour donner du NAD+ et du malate lors d’une réaction catalysée par la malate déshydrogénase cytosolique

28
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Phase A2

(étape 2)

Transport d’électrons dans la matrice

Navette malate-aspartate

A

Le transporteur malate-𝛼-cétoglutarate transporte le malate du cytosol vers la matrice mitochondriale en échange d’𝛼-cétoglutarate provenant de la matrice

29
Q

MItochondrie - Transport du NADH

Phase A3

(étape 3)

Transport d’électrons dans la matrice

Navette malate-aspartate

A

Dans la matrice mitochondriale, NAD+ réoxyde le malate pour doonner du NADH et de l’oxalacétate, réaction catalysée par la malade déshydrogénase mitochondriale

30
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Phase B1

(Étape 4)

Régénération de l’oxaloacétate cytosolique

Navette malate-aspartate

A

Dans la matrice, une transaminase (métabolisme des acides aminés) transforme l’oxaloacétate en aspartate avec transformation concomitante de glutamate en 𝛼-cétoglutarate

31
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Phase B2

(étape 5)

Régénération de l’oxaloacétate cytosolique

Navette malate-aspartate

A

L’aspartate est transporté de la matrice vers le cytoplasme par le transporteur glutamate-aspartate en échange de glutamate cytosolique

32
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Phase B3

(étape 6)

Régénération de l’oxaloacétate cytosolique

Navette malate-aspartate

A

Dans le cytoplasme, l’aspartate est transformé en oxaloacétate par une transaminase en même temps que l’𝛼-cétoglutarate est transformé en glutamate

33
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Navette glycérophosphate

Dans le muscle squelettique et le cerveau

A

Navette plus simple (3 étapes) mais moins efficace sur le plan énergétique

34
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Étape 1

Navette du glycérophosphate

A

Glycérol-3-phosphate déshydrogénase catalyse l’oxydation du NADH cytosolique via le dihydroxyacétone phosphate (DHAP) pour donner NAD+ et G3P

35
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Étape 2

Navette du glycérophosphate

A

Les électrons du G3P sont transférés à une déshydrogénase flavoprotéique pour donner du FADH2

36
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Étape 3

Navette du glycérophosphate

A

FADH2 (enzyme) est localisé sur le côté externe de la membrane interne de la mitochondrie et elle fournit des électrons à la chaine de transport

37
Q

Mitochondrie - Transport du NADH

Pourquoi la navette du glycérophosphate est-elle moins énergétiquement efficace que la navette malate-aspartate?

A

FADH2 produit 2 ATP
NADH2 produit 3 ATP

38
Q

Transport d’électrons

Réaction globale de la CTÉ

A

NADH ⇌ NAD+ + H+ + 2é
………………………
2é + 2H+ + 1/2 O2 ⇀ H2O

39
Q

Transport d’électrons

La CTÉ est une succession de…

A

4 complexes protéiques paqrcourus par les électrons

40
Q

Transport d’électrons

Expliquer très globalement la CTÉ

A

e- du NADH sont transférés au Complexe I
e- du FADH2 sont transférés au Complexe II

e- du Complexe I et II sont transférés au Complexe III grâce au coenzyme Q (CoQ ou ubiquinone)

e- du Complexe III sont transférés au Complexe IV par la protéine membranaire périphérique le cytochrome c

41
Q

Transport d’électrons - potentiel rédox

La direction du flux d’électrons le long de la CTÉ est déterminé par quoi

A

La faculté des composantes à perdre ou a gagner ces électrons

  • NAD+ a une affinité modéré pour le électrons. Sa forme réduite NADH peut facilement céder ses 2 électrons
  • O2 a une très forte affinité pour les électrons et est donc un très bon agent oxydant. Accepte facilement les électrons, les attirent.
  • La capacité de donner ou capter des électrons est exprimé par le potentiel d’oxydoréduction (E˚’).
    NAD+ = -315 mV
    O2 = +815 mV

Les électrons se déplacent des molécules à faibles potentiel redox vers un fort potentiel redox, donc du NADH à l’O2

Pas savoir les chiffres juste que NAD+ est négatif et O2 positif et pour

42
Q

Transport d’électrons - potentiel redox

Un ∆E˚’ positif dans un équation résulte en un ∆G˚’ (négatif/positif)

A

Négatif

43
Q

Transport d’électrons - potentiel redox

Un ∆E˚’ positif est indicatif d’une réaction (non spontané/spontané)

A

Spontané

Un ∆E˚’ positif dans un équation résulte en un ∆G˚’ négatif

44
Q

Transport d’électrons

Expliquer comment l’ATP est synthétisé dans la chaine respiratoire

A

Quand les e- du NADH ou FADH2 s’écoulent dans la chaîne respiratoire, des protons H+ sont pompés à travers la mb interne (matrice vers espace intermb)

L’ATP sera synthétisé quand les p+ reviendront dans la matrice à travers l’ATP synthase (force protomotrice)

L’oxydation NADH/FADH2 et la phosphorylation de l’ADP sont donc couplées grâce è ce flux transmb de p+

45
Q

Transport d’électrons

Le flux transmb de p+ est une réaction très (endergonique/exergonique)

Pourquoi, permet quoi

A

Exergonique
∆G˚’ = très - pour le NADH et FADH2

Cette énergie est suffisante pour permettre la formation endergonique de plusieurs molécules d’ATP, puisque ∆G pour ADP+Pi⇌ATP n’est que de +50

46
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Vrai ou faux: les complexes peuvent se déplacer latéralement à l’intérieur de la membrane de la mitochondrie

A

Vrai

47
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe I

Nom
Composantes

A

NADH déshydrogénase
Large complexe
46 sous-unités protéiques qui contient

  • Une flavine mononucléotide (FMN)
  • 6-7 centres FE-S
48
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

FMN

Complexe I

A

g. prosthétique d’oxydo-réduction qui ne diffère du FAD que par l’absence du groupement AMP

49
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe I

Fonctionnement

A
  • NADH donne ses 2 électrons au FMN qui est réduit en FMNH2
  • e- du FMNH2 passent sur d’Autres protéines dont les groupes prothétiques sous la forme Fe-S au sein duquel les atomes de fer peuvent alterner entre la forme Fe3+ (oxydée) et Fe2+ (réduite)
  • e- sont transféré à CoQ dont la réduction conduit à la formation de CoQH2
  • CoQH2 transfert ses électrons au Complexe III

4 p+ sont pompés hors de la matrice pour contribuer à la création du gradient électrochimique

(intermb +++)
(Matrice —)

50
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe II

Composantes

Nom

A

Succinate déshydrogénase du cycle de Krebs

4 sous-unités protéiques dont la succinate déshydrogénase et 4 cofacteurs
- Une molécule de FAD
- 3 centre Fe-S

51
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe II

Fonctionnement

A
  • FADH2 transfère ses e- au CoQ via Fe-S
  • CoQ devient CoQH2
  • CoQH2 transfert ses électrons au Complexe III

FADH2 associé à la succinate déshydrogénase

**Aucun p+ **pompé hors de la matrice

52
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe III

Nom
Composantes

A

Q-cytochrome c oxydoréductase ou Complexe du cytochrome bc1

Large complexe constitué de nb sous-unités protéiques et 4 groupements prosthétiques qui participent au transfert d’électron
- 2 cytochromes de type b : bL (low) et bH (high)
- 1 centre Fe-S
- 1 cytochrome de type c

53
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe III

Expliquer pourquoi on appelle le processus du Complexe III “cycle Q”

A

Le cytochrome c ne peut accepter qu’un électron à la fois

54
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe III

Fonctionnement

A
  • Transfert 2 e- du CoQH2 vers le cytochrome c

S’effectue en 2 phases car cytochrome c accepte un électron à la fois

4 protons sont pompés **dans l’expace **intermb

55
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Cytochrome c

A
  • Petite hémoprotéine (protéine à hème) associée à la mb interne de la mitochondrie
  • Se retrouve chez tous les organismes sauf quelques anaérobies obligatoires
  • Agit comme une navette en transportant e- du Complexe III au Complexe IV due à sa mobilité
  • Le fer du noyau hème transporte 1 seul e- à la fois en passant de l’état oxydé Fe3+ à l’état réduit ferreux Fe2+
56
Q

Transport d’électrons - Constituants de la chaîne respiratoire

Complexe IV

Nom
Constitution

A

Cytochrome c oxydase ou cytochrome aa3

p48 :)

SBM-1003: Biochimie et Métabolisme Examen 2 (2 decks)

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