Consommation de la matière organique et production de l'énergie - Cours (Partie 1)

Flashcards de révision portant sur la séance 1 du cours de SVT 2Bac (Consommation de la matière organique et production de l'énergie), couvrant l'ATP, les coenzymes redox, la structure cellulaire et mitochondriale, la glycolyse, ainsi que le cycle de Krebs.

Que signifie l'acronyme ATP et quels sont les constituants structuraux de cette molécule ?

ATP signifie Adénosine TriPhosphate. La molécule est constituée d'une base azotée (l'adénine), d'un sucre (le ribose) et de trois groupements phosphate reliés par des liaisons chimiques riches en énergie.

Quelle quantité d'énergie est libérée par l'hydrolyse d'une mole d'ATP ?

L'hydrolyse d'une mole d'ATP libère $30.5\,\text{kJ/mol}$.

Quels rôles majeurs jouent les couples $NAD^+/NADH+H^+$ et $FAD/FADH_2$ dans la libération d'énergie cellulaire ?

Ils jouent le rôle de transporteurs d'électrons, de donneurs d'électrons et représentent des composantes réduites.

Sur ce schéma comparatif, à quels organites ou structures cellulaires correspondent les numéros 1, 2, 3 et 6 ?

• 1 : mitochondrie\n- 2 : paroi cellulosique\n- 3 : vacuole\n- 6 : chloroplaste

Quelles sont les dimensions moyennes d'une cellule végétale et d'une cellule animale ?

Une cellule végétale mesure entre $10\,\mu\text{m}$ et $100\,\mu\text{m}$, tandis qu'une cellule animale mesure entre $10\,\mu\text{m}$ et $30\,\mu\text{m}$.

Sur ce schéma de l'ultrastructure de la mitochondrie, que désignent les abréviations m.e., m.i., e.i., c.m. et m. ?

• m.e. : membrane externe\n- m.i. : membrane interne\n- e.i. : espace intermembranaire\n- c.m. : crête mitochondriale\n- m. : matrice

Quelles sont les caractéristiques structurales et enzymatiques de la membrane externe de la mitochondrie ?

Sa composition est comparable à celle de la membrane plasmique, avec $40\,\%$ de lipides et $60\,\%$ de protéines.

Quelles sont les caractéristiques de la membrane interne de la mitochondrie ?

Elle est riche en protéines ($80\,\%$ des constituants), contient de nombreuses enzymes d'oxydoréduction ainsi que des enzymes responsables de la production d'ATP (ATP synthases localisées sur les sphères pédonculées).

Quelle est la composition biochimique de la matrice mitochondriale ?

Elle est caractérisée par l'absence de glucose, la présence de pyruvate et d'ATP, et la présence de nombreuses enzymes telles que les déshydrogénases et les décarboxylases.

Quelle est l'équation globale de la respiration cellulaire ?

$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 38\text{ ATP}$$

Quelle est l'équation globale de la fermentation alcoolique ?

$$C_6H_{12}O_6 + 2\text{ ADP} + 2\text{ Pi} \rightarrow 2CH_3-CH_2-OH + 2CO_2 + 2\text{ ATP}$$

D'après ce schéma des étapes de la glycolyse, quelles sont les transformations chimiques subies par le glucose jusqu'à l'acide pyruvique ?

1. Consommation de 2 ATP pour transformer le glucose ($C_6$) en glucose phosphate ($C_6.P$) puis en fructose diphosphate ($P.C_6.P$).\n2. Clivage en 2 molécules de glycéraldéhyde phosphate ($C_3.P$).\n3. Oxydation et phosphorylation avec réduction de 2 $NAD^+$ en 2 $NADH+H^+$ pour former l'acide glycérique diphosphate ($P.C_3.P$).\n4. Synthèse de 4 ATP (2 par triose) pour former au final 2 molécules d'acide pyruvique ($CH_3-CO-COOH$).

Quel est le bilan global et l'équation bilan de la glycolyse pour une molécule de glucose consommée ?

Bilan global : oxydation d'1 molécule de glucose en 2 molécules d'acide pyruvique, réduction de 2 $NAD^+$ en 2 $NADH+H^+$, et synthèse nette de 2 ATP.\n\nÉquation :\n$C_6H_{12}O_6 + 2\text{ ADP} + 2NAD^+ + 2\text{ Pi} \rightarrow 2CH_3-CO-COOH + 2NADH+H^+ + 2\text{ ATP}$

Quelles réactions subit l'acide pyruvique lors de la formation de l'acétyle coenzyme A dans la matrice ?

L'acide pyruvique subit une décarboxylation (perte d'une molécule de $CO_2$) et une déshydrogénation (avec réduction d'un $NAD^+$ en $NADH, H^+$) produisant un groupement acétyle ($CH_3CO$) qui s'associe au coenzyme A pour former l'acétyle coenzyme A.

D'après ce schéma, que devient l'acétyle coenzyme A au cours de la deuxième phase (cycle de Krebs) ?

L'acétyle coenzyme A transfère son groupement à un composé en $C_4$ pour former un intermédiaire en $C_6$, qui subit une série de décarboxylations (libérant du $CO_2$) et de déshydrogénations (réduisant $NAD^+$ et $FAD$) pour régénérer le corps en $C_4$ et produire un ATP.

Quelle est l'équation bilan du cycle de Krebs pour une molécule d'acétyle coenzyme A ?

$$CH_3-CO-CoA + 3NAD^+ + FAD + ADP + Pi + 3H_2O \rightarrow 2CO_2 + 3NADH, H^+ + FADH_2 + ATP + CoA-H$$

Quel est le bilan complet de l'oxydation d'une molécule d'acide pyruvique dans la mitochondrie (formation d'acétyle-CoA + cycle de Krebs) ?

Pour 1 molécule d'acide pyruvique consommée, il y a formation de :\n- $4\times NADH, H^+$\n- $1\times FADH_2$\n- $1\times \text{ATP}$\n- $3\times CO_2$\n\nÉquation :\n$CH_3-CO-COOH + 4NAD^+ + FAD + ADP + Pi \rightarrow 3CO_2 + 4NADH, H^+ + FADH_2 + ATP$