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a23 BIO2620 -PHYSIO ANIMALE > cours 2 - métabolisme > Flashcards

cours 2 - métabolisme Flashcards

1
Q

Quelle est la différence entre la calorimétrie directe et indirecte ?

A
  • Directe: mesure production de chaleur
  • Indirecte: mesure production d’oxygène ou dioxyde de carbone
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Q

Pour pouvoir produire de l’ATP sans a, une cellule doit posséder des mécanismes alternatifs qui vont permettre de maintenir une_b_ pendant que la production _c_continue.

A

a) oxygène
b) balance redox
c) d’ATP

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3
Q

Expliquer la phosphorylation oxydative.

A
  • ATP synthase
  • Utilise le gradient produit par la chaîne de transport des électrons pour former des molécules d’ATP

. laisse passer un proton dans le sens du gradient
. protéine utilise l’énergie généré par le déplacement pour produire de l’ATP

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4
Q

Nommez des types de voies métaboliques.
Nommez des exemples.

A
  • Anabolique
    . synthèse de molécules
    . biosyhtèse acides gras
  • Catabolique
    . dégradation de molécules
    . glycolyse
  • Amphibolique
    . combinaison
    . cycle du citrate
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Q

Expliquer la glycolyse.

A

1 molécule de glucose

  • Séries de réactions enzymatiques qui convertissent glucose (ou glycogène - polymère) en acide pyruvique.

2 molécules d’acide pyruvique / pyruvate
+
2 molécules de NAD réduites en NADH
+
2 ATP
(gain net)

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6
Q

Vrai ou Faux ?

Les mécanismes de production d’ATP sont 100% conservé chez tous espèces.

A

FAUX

Les mécanismes de production d’ATP sont très conservés, surout au niveau des mitochondies.

MAIS ce n’est pas 100% les mêmes chez toutes espèces

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7
Q

Qu’est la respirométrie ?

A
  • Un processus en calorimétrie indirecte

. repirométrie cellulaire
. respirométrie en milieu aquatique

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8
Q

Est-ce-que la glycolyse anaérobique à long terme est bénéficielle ou néfaste pour l’organisme ?

Justifier.

A
  • L’accumulation de l’acide lactique mène à une acidose
    (pH diminue) + fatigues extrêmes
  • Négatif pour l’organisme
  • Pour éviter les effets néfastes:
    . transformer le lactate en pyruvate
    (réaction réversible)

. envoyer le pyruvate dans le cycle de Krebs quand l’oxygène revient
OU
. refaire du glucose en utilisant la néoglucogénèse
= glycolyse inversée, nécessite aussi oxygène

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9
Q

Définir le métabolisme.

A

la somme de toutes les réactions chimiques qui permettent de produire, utiliser, et stocker l’énergie

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10
Q

Expliquer l’hypoxie chez les tortues.

A
  • On peut même parler d’anoxie
    . certaines espèces peuvent vivre 150 jours en anoxie complète
    (cerveau fonctionne)
  1. Diminuent les transmissions synaptiques
  2. Cerveau ‘électriquement silencieux’
  3. Tortue rentre en état comateux / de dormance
  4. Carapace accumule l’acide lactique de la glycolyse anaérobique
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11
Q

Pourquoi l’hypoxie affecte la chaîne de tarnsport des électrons et non les étapes subséquentes ?

A

la glycolyse et le cycle de Krebs peuvent de compléter dans oxygène.

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12
Q

Quelles sont les 4 voies métaboliques majeures de réaction du catabolisme aérobique ?

Expliquer brièvement comment ces étapes se relient.

A
  1. La glycolyse
    . 2 ATP
    . produit pyruvate utilisé dans le cycle de krebs
  2. Le cycle de Krebs
    . 2 ATP
    . dans la matrice
    . produit NADH + FADH
    (par transfer d’électrons, sans intervenir oxygène)
  3. La chaîne de transport des éléctrons
    . forme un gardient de protons
    . produit de l’eau
    . par pouvoir réducteur produit par le cycle de Krebs
    = NADH
  4. La phosphorylation oxydative
    . utilise l’énergie de l’étape précédente pour crée de l’ATP
    . 30 à 32 ATP
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13
Q

Expliquer la depression métabolique.

A
  • Extrême de la réduction de la demande énergétique
    . tolérance à l’hypoxie
  • Permet d’ajuster le métabolisme
    . diminuer toutes les demandes pour survivre
  • Faibles possibilités de la synthèse d’ATP
  • Évite effets néfastes majeurs au niveau cellulaire
  • Stress massif
    MAIS choix autonome
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14
Q

Quel est le but des différentes formes d’énergies chez les animaux ?

A
  • Biosynthèse
    . formation de molécules, tissus, os
  • Maintenance
    . survie de l’organisme
    . battre le couer, alimenté le cerveau
  • Travaux externes
    . mouvements
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15
Q

Expliquer la chaîne de transport des électrons.

A
  • But:
    . produire un gradient de protons dans la membrane interne
    . plus de proton dans espace intermembranaire que matrice
    (espace au centre de la mitochondrie)
    . doit être assez forte pour faire fonctionner le complexe V
    = phosphorylation oxydative
  • La chaîne utilise le pouvoir réducteur produit par le cycle de Krebs, NADH2
  • La réduction NADH2 par le complexe 1 cause le relachement de ces protons et électrons
  • Les protons passent à tarvers la membrane.
  • Les enzymes de la chaîne s’échangent les électrons obtenus
  • Pour produire de l’eau par l’accepteur final des électron, l’oxygène
    ( H + O + électrons = H2O)
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16
Q

Comment l’hypoxie affecte la chaîne de transport des électrons ?

A
  • Sans oxygène il n’y a pas d’accepteur final des électrons
  • Passage des électrons se ralenti ou s’arrête
    . accumulation des électrons au niveau de la chaîne
  • Arrêt de la phosphorylation oxydative
    . perte de la capacité de production d’ATP
    (par catabolisme aérobique)
  • Cycle oxydation-réduction des NAD + FAD
    . figé à l’état réduit
    . molécules ne peuvent plus êtres régénérées
    . cellules ne peut plus produire de l’ATP
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17
Q

Comment les animaux peuvent se retrouver en hypoxie ?

Donnez 3 exemples.

A
  • Le milieu a une faible concentration en oxygène
  • La demande d’oxygène de l’animal est trop grande pour le milieu
  • Bivalves
    . lors des marées
    . pas toujours submergés
    . ferment leur coquille pendant des heures
  • Parasites du tractus digestifs
    . vivent dans un milieu pauvre en oxygène.
  • Animaux plongeurs
    . épuisent leurs réserves d’oxygène
    . peut mener à des tissus hypoxiques
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18
Q

Que se passe-t-il si on le MR d’un animal est plus bas que son SMR ?

A

animal fait vraiment le pure minimum pour survire

habituellement un compromis est présent
(infection)

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19
Q

Pourquoi le MR est important ?
Quels informations nous donne-t-il ?

A
  • MR déterminant important de la quantité de nourriture ‘besoin’ pour l’animal

ex:
. besoin de beaucoup d’oxygène au repos
= besoin de beaucoup d’alimentation

  • Indication sur l’activité totale de tous ses mécanismes phsyiologiques
    (grâce à la production de chaleur totale)
  • Informations sur le comportement de l’individu dans la chaine trophique
  • Écologiquement:
    MR indique quantité de ressources énergétiques retirées de l’environnement
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20
Q

Définir l’hypoxie / anoxie.

A
  • Hypoxie
    = milieu ayant une faible concentration d’oxygène
  • Anoxie
    = milieu ayant une abscence d’oxygène
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21
Q

Que font les stocks d’oxygènes internes ?

A
  • Lie l’oxygène, peuvent être utilisés pour produire de l’ATP en cas d’hypoxie
  • Ressource épuisable

. hémoglobine
. myoglobine

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22
Q

Expliquer la réduction de la demande énergétique face à l’hypoxie.

A
  • Dormance incomplète
    . diminuer l’activité de certains organes ou tissus
  • Permet de conserver les réserves d’énergie
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23
Q

Définir la voie métabolique.

A

. série consécutive de réactions enzymatiques catalysant la conversion de substrats en produits

. présence d’intermédiaires stables

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24
Q

Expliquer le cycle de Krebs.

A
  • Processus qui contient 10 réactions d’oxydation
    . par transfert d’électrons à NAD + FAD qui sont réduits
    . pas d’oxygène impliqué

pyruvate =
6 CO2
+
8 NADH
+
2 molécules FADH
+
2 ATP
(par molécule de glucose)

25
Q

MR actuel en:

calories ?
joules/s ?
watt ?

A

= 23 calories/seconde

= 96 joules/seconde

= 100 watts
(environ)

26
Q

Citez que forme chaque étape (substrat + produit) de la voie métabolique du catabolisme aérobique.

A
  1. Glycolyse
    . glucose / glycogène:
    . 2 pyruvate + 2 NAD + 2 ATP
  2. Cycle de Krebs
    . pyruvate:
    . 6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH + 2 ATP
  3. Chaîne de transport des électrons
    . NADH:
    . NAD + proton + électron
    . électron + H + O = eau
  4. Phosphorylation oxydative / Complexe V
    . proton + ADP:
    . 26 - 28 ATP
  • 30 à 32 ATP en tout
27
Q

Pourquoi le métabolisme est important ?

A

. animaux

. pour demeurer en vie

. pour qu’ils incorporent des sources énérgétiques extérieurs eux-même

. maintient de l’organisation complexe
(organisation au sens de la seconde loi de thermodynamique)

28
Q

Que dire en comparant la voie de catablosime aérobique et la glycolyse anaérobique ?

A
  • Voie de catabolisme aérobique:
    . produit plus d’ATP au long terme
    . quantité maximale stable sur le court terme
    (30 - 32)
  • Glycolyse anaérobique:
    . produit moins sur le long terme
    . gros coup d’énergie sur le court terme
    . bien pour les situations de stress
    . néfaste pour le long terme
    (acide lactique)
29
Q

À quoi mène la depression métabolique ?

A
  • Diminution importante de l’activité
    = diminution de la demande en oxygène
    (diminution de l’activité de certaines enzymes, diminution du nombre de mitochondries…)
  • Réduction de la synthèse protéique générale
    (hormis celle induite par l’hypoxie)
  • Passage à un métabolisme anaérobie
    (parfois avec des produits métaboliques ayant un meilleur rendement que l’acide lactique ou encore qui sont faciles à évacuer dans le milieu, e.g. ethanol - poissons)
  • Vasoconstriction périphérique marquée
  • Diminution de la fréquence cardiaque
  • Augmentation transitoire du flot sanguin cérébrale
    …
30
Q

La calorimétrie a a été inventé par b en c

C’est un système qui permet de mesurer la chaleur dégagée par un organisme, donc son d

A

a) directe
b) Antoine Lavoisier
c) 1790
d) taux métabolique MR

31
Q

Citez les quatres dépenses énergétiques présentes dans le SMR.

A

locomotion

croissance

digestion

reproduction
(maturation + maintenance gonades..)

32
Q

Expliquer l’hypoxie chez les plongeurs.

A
  • Vertébrés plongeurs:

. utilisent les réserves d’oxygène des poumons, sang, tissus
. teneurs élevées en hémo-myoglobine
(par rapport aux non-plongeurs)

. cerveau alimenté en priorité
. irriguation sanguine des autres tissus très réduite
(adoptent un métabolisme anaérobique)

. rythme cardiaque très ralenti
(puisque diminution des besoins)
. MR + besoin d’oxygène réduits

33
Q

Qu’est la respirométrie cellulaire ?

A
  • Type de respirométrie effectuée sur les cellules

. cellules vivantes placées dans une machine
. mesurer la concentration d’oxygène
. ajouter les substrats nécessaires pour favoriser les réactions métaboliques désirées

34
Q

Lors d’un a du milieu en oxygène (hypoxie ou anoxie ; fonds de certains lacs, altitude), comme dans le cas b,
le catabolisme anaérobique est susceptible de devenir une c pour produire de l’ATP

A

a) appauvrissement
b) d’exercices intenses
c) alternative essentielle

35
Q

A quoi sert d’avoir le BMR ou SMR d’un animal ?

A

permet de savoir le minimum pour la survie de l’individu

36
Q

Expliquer les trois différents fonctionnements de la respirométrie en milieu aquatique.

A
  • Circulation fermée
    . agitateur dans le bac pour bien disperser l’oxygène
    . concentration O2 diminue avec le temps
    . pas de façon de remttre l’oxygène sans déranger l’animal
  • Circulation ouverte
    . individu dans tuyau avec entrée et sortie
    . toujours un apport d’eau, donc d’oxygène
    . difficile de emsure le MR à cause des courants différents
    (oxygène pas bien dispérsé dans la colonne d’eau)
  • Flux intermittent
    . alternance circulation ouverte / fermée
    . 6 minutes de mesures pour chaque situation
    . 3 minutes de réoxygénation du système sans déranger le poisson
    . 1 minute de repos
    + pour s’assurer que l’oxygène est bien diffuser
37
Q

Vrai ou Faux ?

La glycolyse anaérobique est bien en situations de stress.

A

VRAI

38
Q

Expliquer comment modifier la nature de la glycolyse peut permettre de tolérer à l’hypoxie.

Donnez un exemple.

A
  • Glycolyse anaérobique
  • Produire produit final moins nocif que le lactate
  • Perte de source d’énergie lors de ce processus
  • Mollusques
    . produisent:
    . strombine
    . alanopine
    . octopine
39
Q

Expliquer la glycolyse anaérobique.

A
  • Se manifeste dans les muscles
  • Implique que le glucose
  • Gain = 2 ATP
  1. Réoxydation NADH2 en NAD
  2. Électrons passe à l’acide pyruvique comme accepteur final
  3. Acide pyruvique réduit en acide lactique
    (en intervenance de la LDH)
40
Q

Définir le taux métabolique.

A

Vitesse à laquelle l’énérgie chimique ingérée est convertie en chaleur et en énergie motrice.

= MR

41
Q

Expliquer comment emmagasinner des grandes quantités d’oxygène permet de résister à l’hypoxie.

Donnez des exemples.

A
  • Source altérnative du glucose
    . produit 3 ATP au lieu de 2
    . pas besoin d’1 ATP pour déclancher la réaction
    (glucose en à besoin)
  • Bivalves
    . réserves de glycogène pouvant représenter la moitié de leur masse
    . permet plusieurs jours de tolérance à l’anoxie
  • Moule marine Geukensia demissa
    . peut vivre jusqu’à 5 jours dans une atmosphère pure en azote
  • Clam marin Arctica islandica
    . peut vivre jusqu’à 1-2 mois dans une eau dépourvue d’oxygène
  • Vers tubicole Tubifex
    . ne fait pas que survivre
    . se nourrit, se développe et se reproduit …
    . jusqu’à 7 mois dans une eau dépourvue d’oxygène
42
Q

Expliquer la calorimétrie directe et ses limites.

A
  • Mesure la production de chaleur en unité d’énergie
  • Plus fiable mais avec beaucoup de limites:
    . matériel spécialisé + couteux
    . lent
    . équipement produit de la chaleur
    = biaisé
43
Q

Que sont les facteurs qui affectent le MR ?

Élaborer sur deux.

A
  • Activité physique
    . attient un maximum à un certain point
    . courbe avec ligne maximale
  • Température
    . attient un point maximal
    . activité de l’organisme augmente

. continuer d’augmenter la T
= dysfocntionnement de l’animal
= MR décroit
(dénaturation protéines, surchauffement…)

  • Ingestion
  • Taille
  • Age
  • Genre
  • Environnement
    . et sa quantité d’oxygène disponible
  • Cycle ciradiens
    . expérinces doivent durer 34h
  • Sanité de l’eau
44
Q

Comment obtenir le MMR ?
Donnez des exemples.

A
  • Mettre l’animal dans une situation de grand stress

. activité phsyique
. haute T
. proies

. souris labo
= lactation
. souris sauvages
= froid + frissonement

45
Q

Nommez des mécanismes de production d’ATP sans oxygène.

A
  • Glycolyse anaérobique
  • Phosphagènes
  • Stocks d’oxygènes
46
Q

Vrai ou Faux ?

Le système immunitaire ne fait pas partit des 4 dépenses enérgétiques du SMR.

Justifier.

A

VRAI

  • Condidéré non-essentiel,
    il y a des débats sur ou le placer:

. se trouve dans le supplément du SMR
MAIS
. s’il fonctionne pas l’animal va probablement mourrir

47
Q

Nommez les trois grandes stratégies de tolérance aux milieux faibles en oxygène.

A
  • Réduction de la demande énergétique
    . extrême: depression métabolique
    (invertébrés)
  • Enmagasinner des grandes quantités de glycogène
  • Modifier la nature de la glycolyse
    . produire un produit final moins nocif que l’acide lactique
48
Q

Vrai ou Faux ?

La calorimétrie directe peut être mesurée en calories.

Justifier.

A

Vrai

  • Généralement exprimée en consommation d’énergue par unité de temps
    = J/seconde = Watt
  • Calorie
    = 4,186 J
    . quantité de chaleur nécessaire pour élever la T d’un gramme d’eau de 1 degré
49
Q

Citez les désavantages de la calorimétrie indirecte.

(= pourquoi elle n’est pas fiable)

A
  • Ne prend pas en considération les voies anaérobiques impliquées dans le MR
  • Système utilise obligatoirement de l’oxygène
  • Résultats diffèrent avec intensité et durée de l’exercice
50
Q

Nommez et définir les mesures retirables de la respirométrie.

A
  • SMR / BMR
    . MR d’un animal au repos
    . non stressé + inactif + pas de digération
  • Basal
    . homéotherme
    . température ambiante
  • Standard
    . poikilothermes
    . teméprature précise et fixe
  • MMR
    . taux de consommation maximale d’oxygène d’un animal
    (vraiment la limite)
    . obtenu lors de situation de stress
    . normalement 4 à 5 fois plus élevé
    (qu’au repos)
51
Q

Différence MMR - SMR ?

A

disponibile à l’organisme pour utiliser en situation générale

. capacité aérobique

52
Q

Quelles sont les différentes formes d’énergie chez les animaux ?

Les définir.

A
  • Chimique

. liaisons entre atomes des molécules
(propre aux molécules)
. obtenue en reconfigurant les atomes dans les molécules provennant de la nourriture ingérée

  • Éléctrique

. séparation des charges de part et d’autres de la membrane
= gradient de charge
. ions
. neurones + PA

  • Cinétique

. prend deux formes
. mécanique
= mouvement organisé
. chaleur
= mouvement moléculaires aléatoires

53
Q

Expliquer la calorimétrie indirecte.
Sur quel principe se base-t-elle ?

A
  • Mesure du taux de consommation d’oxygène
    OU de dioxyde de carbone
    . moins fiable
    . plus utilisée
  • Se base sur:
    Alimentation + O = Chaleur + CO2 + H2O

. pour produire de l’énergie sous forme de chaleur, un organisme consomme de l’O2 et secrete du CO2 et de l’eau

54
Q

Comment le curcian carp tolère l’anoxie ?

A
  • Convertit le lactate en éthanol
    . excrété dans l’eau
  1. Tissus produisent de l’ATP par glycolyse anaérobique
  2. Acide lactique transformé en éthanol
  3. Éthanol se diffuse dans l’eau par les branchies
  • Poisson rouge
    . peut vivre jusqu’à 6 jours dans une eau dépourvue d’oxygène
    (à une température de 10C)
  • Carpe Carassius
    . peut survivre plusieurs mois sans oxygène
    (à des températures <10C)
    . physiologie est la clé de son succès écologique
    = aptitude à vivre sans oxygène lui permet d’échapper à ses prédateurs
55
Q

Comment classifier les organismes selon leur réponse à l’hypoxie ?

A
  • Aérobiques obligatoires
  • Anaérobiques facultatifs
  • Anaérobiques obligatoires
56
Q

De quoi sont constituées les voies métaboliques et quel est leurs rôles ? Comment stockent-t-ils l’énergie ?

A
  • Consitituées d’enzymes

= catalyseurs convertissants les substrats en produits
. aident la vitesse de la réaction
. majorité des réactions ont besoin d’enzymes pour commencer

. transfèrent E chimique à partir des nutriments aux molécules qui stockent l’énergie

  • Forme de stockage d’énergie:
    . pouvoir réducteur
    (NADH - NADPH - FADH)
    . molécules à hautes énergies
    (ATP - acétyl CoA)
57
Q

Nommez les deux façons de mesurer le taux métabolique.

A
  • Par calorimétrie directe
  • Par calorimétrie indirecte
    . respirométrie
58
Q
  • Au repos c’est le a qui est utilisé. Il y a b entre la production d’ATP et son utilisation & consommation O2

Durant un exercice c, l’animal peut suppléer au déficit d’ATP et oxygène en ayant recours à la d, mobilisation de phosphagènes et/ou utilisation des réserves e

A

a) métabolisme aérobie
b) équilibre

c) abruptement démarré
d) glycolyse anaérobie
e) d’O2

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