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Les étapes de la communication

Pour qu’une cellule puisse percevoir un message dans son environnement, le message devra:

1. Être perçu par la cellule cible (Réception)

2. Être converti en signal interne (Transduction)

3. Être amplifié et transformé (Réponse)

Signalisation définition directe vs indirecte

La signalisation cellulaire est le processus par lequel une cellule envoie, reçoit et interprète un signal (souvent un ligand) afin de déclencher une réponse cellulaire.
Voie : 
 La principale différence entre les différentes voies de communication est la distance parcourue par le signal dans l’organisme pour atteindre la cellule cible
 Signalisation indirecte : 
· Autocrine : La cellule se cible elle-même 
. Paracrine : Une cellule de signalisation cible une cellule voisine (cellule cible)
· Endocrine : Cellule distante ciblée par la voie sanguine (cellule de signalisation envoie à cellule cible par la voie sanguine) 
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Signalisation directe 

•  Jonction cellulaire : Partage d'information de cellule de signalisation à cellule cible par les jonctions ouverte

• recconaissance cellulaire : molécules situées à la surface d'une cellule se lient à des molécules complementaires à la surface d'une autre cellule, permettant aux cellules de s'identifier et de déclencher une réponse

Pourquoi a-t-on des messager varié?

Car il y a des ligand de structure variée (important pour déclencher diff réponse)

Qules sont les structures variés de ligand

Ligand = produit/messager

Chimiques

• Hydrophile/Hydrophobe

• Gros/petit

• Organique/inorganique

• Peptidique/lipidique/glucidique

• Extrinsèque/intrinsèque

Structure du messager va déterminer ses propriétés (hydrophile vs hydrophobe par exemple)

•Propriétés chimiques vont influencer la route (transport du messager)

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Physique:

• Chaud/froid

• Acide/neutre/basique

• Pression

• Ionique/électrique

*Peut importe le messager ils ont tous des recepteurs spécifiques

6 classes de messager chimique

Peptides (protéine)

•Stéroïdes

•Purines

•Amines

•Lipides

•Gaz

4 grand catégorie de recepteur

RCPG = Récepteur couplé à protéine G

Récepteur couplé à un enzyme

Récepteur couplé à protéine canal

Récepteur intracellulaire

Recepteur intracellulaire

• Souvent des recepteur hormonaux avec des ligands du type stéroïde

• Récepteurs localisés dans le cytoplasme ou le noyau

• Messagers sont de petites molécules hydrophobes et/ou neutre qui diffusent librement à travers la bicouche lipidique

• Complexe messager-récepteur agira comme facteur de transcription pour se lier à l’ADN

Exemple : Stéroïdes, Vitamine D, T3/T4,

Exemple de recepteur intracellulaire oestrogène

Oestrogène liposoluble rentre dans la cellule se lie au recepteur et forme un dimère avec un autre complexe récepteur-oestrogène.

rentre dans le noyaux et se lie à un co-activateur qui aide avec transcription

Le complexe récepteur d’œstrogène se lie à la région promotrice de l’ADN (ERE), ce qui change la transcription du gène et crée la prolifération de la cellule.

Traitement médicaux font souvent quoi et donne exemple?

résultats d’une interférence aux voie de signalisation

EXEMPLE : Tamoxifen utiliser contre cancer

—> Le tamoxifen (antagoniste) se lie au recepteur d’oestrogène, changeant la forme de recepteur d’oestrogène et recrute plutôt un corepresseur qui inhibe/réduit la transcription de gène

—> cancer = prolifération incontrôlé de cellule —> tamoxifen enlève cette barrière

Récepteur couplé à un canal ionique

Quand le ligand se lie au recepteur, le canal change de forme, le canal ionique s’ouvre et laisse passé des neurones

Très important dans le système nerveux;

Beaucoup de récepteurs de neurotransmetteurs sont couplés à des canaux ioniques chimiodépendants

Exemple : Gabba se lie à recepteur Gabba A → canal cl- s’ouvre—> hyperpolirisation —> inhibe neurone

Glutamate : se lie à recepteur → canal Na+ s’ouvre —> polérisation diminue —> active neurone

RTK

Grande famille de récepteurs (20 classes de récepteurs)

Impliqués dans les voies de Prolifération, Croissance, Survie et Métabolisme

Exemples de ligands: Insuline, EGF, NGF, VEGF (tous des facteurs de croissance)

Suites d’enchainement :

ligand se lie au recepteurs —> les recepteurs font la dimérization

—> le domaine tyrosine kinase devient activé —> le domaine s’autophosphorylise (Devient juste tyrosine phosphorylé)

—> les protéines de signalisation se lie à chaque phosphate—> Signal relayé par les Protéine de signalisation dans cell —> crée réponse

Récepteur couplé à protéine G RCPG

Découvert une description de structure vers l’an 2000

2000 de ces recepteur chez l’humain et 50% des antibiotique sont des agonistes ou antagoniste de ces récepteurs

9/10 protéine avec recpeteur est un rcpg, Ont 7 domaines transmembranaires

Les protéine G associé peuvent être activateurs ou inhibiteurs

Le ligand peut se lier à nouveau et la cascade repart Dépend donc de la concentration de ligand!

GTP vs GDP

Molécule effectrice (2 définitions)

En biochimie : c’est une petite molécule qui se lie sélectivement à une protéine et régule son activité biologique. Les molécules effectrices agissent comme des ligands qui peuvent augmenter ou diminuer l'activité enzymatique, l'expression génique ou la signalisation cellulaire.[Alors les ligands et les seconds messagers peuvent être des molécules effectrices]

En communication cellulaire, les protéines peuvent fonctionne comme des molécules effectrices, en particulier dans les cascades de transduction de signaux cellulaires.[Alors l'adénylate cyclase ou les MAPK peuvent être considérées comme des molécules effectrices, mais pas les molécules adaptatrices telle GRB2 par exemple]

Domaine de protéine

Partie d’une protéine qui possède une fonctionparticulière (certains de ses a.a interagissent avec des différent substances)

Exemples:

•Domaine de liaison de l’ADN

•Domaine de liaison du ligand

•Domaine enzymatique

•Domaine de liaison d’une autre protéine

•Domaine extracellulaire

Isoforme définition

Différentes protéines produites à partir d’un même gène (exon de l’ADN agencé différemment et forme protéine différent.) —> peut produire des recepteurs et enzymes qui sont des versions différent

Deux mêmes isoformes peuvent former un homodimère, tandis que deux isoformes différentes mais compatibles peuvent former un hétérodimère.

Transduction définition :

le processus par lequel la liaison d'un ligand au récepteur se traduit par des changements dans la biochimie, la biologie cellulaire et la transcription des gènes à l’intérieur de la cellule, qui lui permettent de répondre à l'information reçue.

C’est quoi une cascade de signalisation dans la transduction?

une série d'activations successives de molécules intracellulaires qui transmettent et amplifient le signal reçu par un récepteur jusqu'à produire une réponse cellulaire.

Les seconds messagers

Petitesmolécules intracellulairesnon-protéiquesde courte vie dont la concentrationaugmente (ou diminue) suiteà un premier signal (messagers/ligands liant son récepteur)

Exemple de second messager : Ca2+, AMPC, IP3 et DAG

AMPC comme second messager

Structure : Adénosine mono phosphate cyclique

La protéine G activé dans le RCPG active l’enzyme adénylate cyclase qui transforme ATP en AMPc en enlevant deux phosphate inorganique(pyrophosphate)

L’AMPc agit comme second messager et transmet/amplifie le signal à l’intérieur de la cellule.

Par exemple, l’AMPc peut activer la PKA (protéine kinase A), qui phosphoryle ensuite d’autres protéines et contribue à la réponse cellulaire.

Calcium comme second messager et fonction

Le calcium occupe plusieurs fonctions : contraction musculaire, exocytose de neurotransmetteurs par les neurones, sécrétion d’hormones, etc.

Le Ca²⁺ est activement transporté à l’extérieur de la cellule par les pompes de Ca²⁺.

Le Ca²⁺ est stocké dans le RE et les mitochondries (il est aussi retrouvé dans la matrice extracellulaire).

Lorsqu’un signal arrive, des canaux Ca²⁺ peuvent s’ouvrir, ce qui augmente la concentration de Ca²⁺ dans le cytosol. Le Ca²⁺ agit alors comme second messager en se liant à des protéines cibles et en modifiant leur activité, ce qui produit une réponse cellulaire.

Après la réponse, le Ca²⁺ est retiré du cytosol par des pompes de calcium back to where it came from.

(il ya augmentation de calcium dans cytsool quand protéine G activé se lie à PLC)

IP3 et DAG

La phospholipase C (PLC) coupe les phosphatidylinositols qui ont 2 groupes phosphates en plus (PIP2) en 2 parties = IP3 et DAG.

Relâche du calcium contenu dans le RE suite à l’activation d’un RCPG (ou autre récepteur)

Comment les signals sont reçu par les cellules en général

Les signaux chimiques sont émis par les cellules de signalisation sous la forme de petites molécules, généralement volatiles ou solubles, appelées ligands vers une celllule cible avec recepteurs (protéine qui le lie)

Les ligands se lie aux récepteurs menant à des modifications biochimiques dans la cellule cible, conduisant à une réponse cellulaire (plus tard)

Ligand avec structure semblable peut se lier à un même recepteur (ex. tamoxifen et oestrogène)

Vitesse de la réponse :

La vitesse de la réposne est plus rapide si elle n’implique que des facteurs cytosoliques.

Amplificationdu signal

Relais de protéines intracellulaires qui amplifiele signal de départ.

Avec seulement quelques messagers au départ, on peut obtenir une forte réponse à un stimulus. (Les seconds messagers aide aussi)

Les neurotransmetteurs utilise l’amplification

All of this is triggered by le premier messager/ligand

Cascade d’amplification

Activation en ordre d’une protéine après l’autre.

Kinase vs Protéine G

• 🎚 Kinases = interrupteurs : ajoutent un phosphate à une protéine, ce qui modifie son activité. Une phosphatase enlève le phosphate pour inverser l'effet. (needs a phosphatatse, doesnt do it on its own)

• ⏱ Protéines G = minuteries : sont actives avec GTP, puis hydrolysent leur propre GTP en GDP et deviennent inactives automatiquement (closes when times up/inactivates itself when done)

Deux grandes familles de protéine G

Monomérique : petite protéines

Hétérotrimérique : contient des sous unité alpha, beta/gamma

• Quand le GTP se lie au Protéine G (sous unité alpha se dissocie et active un enzyme, puis quand le GDP se lie le Gamma et beta le rejoint)

ATP vs GTP

Comment est-ce que les kinase et les phosphatases modifie de manière covalent les protéines

Phosphatase enlève un groupement phosphate

Kinase ajoute un groupement phosphate

Ce système agit comme un interrupteur moléculaire, tour à tour activant ou désactivant les molécules nécessaires pour répondre aux messages reçus.

Réponse possible d’un RCPG

L’activation d’un RCPG peut activer une réponse (activant une protéien Gs(PKA) Gq)(PLC)

ou inhiber une réponse (protéine Gi)

Activation et inhibition de la PKA(transduction + rapidité)

[AMPc] détermine l’activité de la PKA Donc signal rapide (sec à min) (pas de formation de nouveau protéine)

Il y a une équilibre entre Gs et Gi —> base de régulation cellulaire

Activation de PKC

Régulation de la minuterie protéine G

petite protéine G (GTPase) agit comme un interrupteur moléculaire à l'intérieur de la cellule.

• Quand la protéine est liée au GDP, elle est inactive (interrupteur fermé).

• Quand le GDP est remplacé par du GTP, elle devient active (interrupteur ouvert).

• Une fois active, elle peut envoyer un signal à d'autres protéines appelées effecteurs, ce qui déclenche une réponse cellulaire

Cross talk

L’activation de différents récepteurs peuvent mener à l’activation de plusieurs voies de transduction qui s’influencent l’une et l’autre

Les messages perçus peuvent donner naissance à :

• 🔴 Opposition : deux signaux produisent des réponses contradictoires.

• 🟢 Convergence / synergie : plusieurs signaux se renforcent pour augmenter une même réponse.

• 🔵 Indépendance : les voies fonctionnent séparément et ne s’influencent pas.

• 🟠 Divergence : un même signal active plusieurs voies et produit plusieurs réponses

Exemple de cross talk

Exemple d’insuline et glucagon dans cellule hépatique

L’insuline se lie à un RTK qui engendre une réponse d’inhibition et de l’hydrolyse du glycogène et activer plutôt la synthèse du glucose en glycogène.

Le glucagon se lie à un RCPG et active l’hydrolyse du glycogène (augmente glucose) et inhibe la synthèse de glucagon

Structure d’insuline

Préproinsuline → Proinsuline → Insuline mature

• La proinsuline est un précurseur inactif de l’insuline.

• Des liaisons disulfure se forment entre des résidus de cystéine, reliant les futures chaînes A et B.

• Le peptide C est ensuite retiré par clivage protéolytique post-traductionnel.

• Cela produit l’insuline mature, composée des chaînes A et B reliées par des liaisons disulfure.

• L’insuline mature est sécrétée et peut se lier au récepteur de l’insuline, qui est un RTK.

Les rétro-contrôle permettent…

l’arrêt de la signalisation —> permet de terminer la réponse après voies de signalisation

Fin de la réponse —> vue généraux

Multiplicité des réponse

Multiplicité des réponses : un même messager peut provoquer plusieurs réponses

peut être grâce au :

• crosstalk entre différentes voies de signalisation;

• différents types de récepteurs présents dans les cellules cibles.

Exemple : le glucagon se lie au RCPG et peut faire l’inhibition de la synthèse de la glycogène et activer l’hydrolisation (peu avoir lieu en même temps ou différent)

Spécificité des réponses et coordination dans le corps (voie de signalisation)

Un même recepteur et ligant peut produire réponse diff sur deux tissus différent.

• Exemple : Adrénaline et recepteur beta sur cellule hépatique provoque la libération de glucose mais sur les vaisseaux sanguin elle provoque dilatation de vaisseau

Si le recepteur est différent même si tissus est le même et ont un même ligand

• Exemple : Adrénaline et recepteur alpha sur vaisseaux sanguin intestinal provoque vasoconstriction mais sur vaisseaux sanguin de muscles squelettique les recepteur beta provoque dilatation.

régulation de recepteur et effet sur la réponse

Lorsqu’il y a plusieurs protéine recepteur —> réponse plus forte

Lorsqu’il y a moins de recepteur —>réponse plus faible

Alors on peut controler la réponse en régulant le nombre de recepteur :

• Contrôle positif (plus de recepteur transcrit) : augmente réponse

• Contrôle négatif (moins de recepteur transcrit) : diminue réponse

Contrôle de vaisseaux sanguins par médicament

Les médicaments visent les récepteur sur les vaisseaux sanguin pour contrôler la pression artérielle.

Comment est-ce que les voies métaboliques génère de l’énergie?

En oxydant les molécules organiques

FYI : respiration cellulaire génère une énorme quantitié d’énergie -(delta G = -2870)

Grandes étapes générale de respiration cellulaire

Oxydoréduction

Contient deux partie : une oxydation et une réduction

• Oxydation (Quand le réducteur perd des électrons(+H)

• Réduction (quand l’Oxydant gagne des électrons (+H)

NAD+/NADH

Nicotinamide(where the extra H goes) adénine dinucléotide

Accepteur et transporteur d’électron Lorsque le NAD+ est réduit en NADH, il transporte les électrons(chaque NADH transport 2e-) vers la chaîne de transport d’électron de la phosphorylation oxydative

• Réaction : NAD+ + 2[H] → NADH + H+

Glycolyse

Glyco – lyse = cassure du glucose

Cassure du glucose à 6C en 2 molécules de 3C

Transformation de ces 2 molécules de 3C en 2 molécules de pyruvate

—> N’utilise pas d’oxygène (processus anaérobique)

Réactif : Glucose + 2ATP + 2NAD+—> 2NADH + 4ATP+2ADP + Pyruvate

—→ Produit nette : Pyruvate, 2NADH, 2ATP

1. Respiration cellulaire vs phosphprylation oxydative

Respiration cellulaire = Phosphorylation oxydative + réaction qui fournit les électrons nécessaires à cette production d'ATP

Phosphorylation oxydative: l'énergie des électrons en gradient de protons, puis en énergie chimique sous forme d'ATP.

1.5-Oxydation de pyruvate

En présence d’O2 le pyruvate rentre dans la matrice mitochondriale

1 pyruvate —> 1 acétyl-CoA + CO2 + NADH

2. Le cycle de l’acide citrique

Bilan : + 1 CoA, + 2 CO2, + 3 NADH, + 1 ATP, +1 FADH

*souviens-toi que ce cycle se passe deux fois car il y a deux molécule de pyruvate

Le but du cycle de l’acide citrique est (entres autres) de fournir à la cellule les molécules réduites nécessaire à la phosphorylation oxydative qui ELLE va fabriquer l’ATP.

La majeure partie de l’énergie produite par les réactions oxydatives du cycle de l’acide citrique se retrouve où?

Conservée dans les molécules réduites transporteuses d’électrons

Phosphorylation oxydatives (origine de nom)

La phosphorylation oxydative contient deux parties : Oxydation(transport e-) et phosphorylation(ATP synthase/chimiosmose)

On l’appelle ainsi car :

On fait OXYDATION de molécule réduite (NADH et FADH2)

et on fait la PHOSPHORYLATION de l’ADP en ATP par la pompe ATPsynthase

• Les molécules d’oxygène sont les accepteurs finaux des e- et H+ .

Phosphorylation oxydatives (Parties)

La phosphorylation oxydative contient deux parties :

• Oxydation (CTE) : Pompage des protons dans l’espace intermembranaire. Transport des e- à partir du NADH, à travers la CTÉ, jusqu’à son accepteur final : H2O

• phosphorylation(chimiosmose): Gradient de proton cherche à retourner à l’équilibre de part et d’autre de la membrane et fait tourner turbing pour générer ATP

CTE

• Oxydation (CTE) : Pompage des protons dans l’espace intermembranaire

  • Les molécule réductrice NADH donne ses e- au complexe 1 qui traverse la membrane

  • Le FADH2 le donne à complexe 2, passe par coenzyme Q puis les commence à pomper les protons à complexe 3 et 4

• Coenzyme Q = quand les deux path merge

  • les e- des deux sources passe ensuite par complexe 3, cytochrome C l’achemine à complexe 4.

• Tout ces transports le fait baisser d’énergie et l’énergie libérer permet de pomper les H+

Pourquoi on a besoins O2 pour vivre?

Car il agit comme l’accepteur final des électrons dans la phosphorylation oxydative (accepte 2e- et 2 H+ pour former H2O)

Chimiosmose et force protonmotrice

chimiosmose = Gradient de proton cherche à retourner à l’équilibre de part et d’autre de la membrane

Protonmotrice : Ceci fait tourner la “turbine” (ATP synthase)

ATP synthase et comment il produit ATP

Structure : Rotor, tige interne, tête catalytique —> associé à un stator

Bilan de l’oxydation complète d’une molécule de glucose

Pour chaque molécule de NADH = 10 protons sont pompés

Pour chaque molécule de FADH = 6 protons sont pompés

28 ATP de NADH et FADH2 —> (+4 fait de la glycolyse et mitochondrie)

= 30-32 ATP

Sans compter celle utiliser pour faire bouger les NADH

But de la fermentation

permet à certaines cellules de produire de l’ATP en l’absence de dioxygène

Rôle du pyruvate dans la fermentation

agit comme carrefour des deux voies métaboliques (anaérobiose (fermentation) et aérobiose (respiration cellulaire))

Processus de fermentation

Régénérer le NAD⁺ à partir du NADH en absence d'O₂ afin de permettre à la glycolyse de continuer et de produire 2 ATP.

À retenir :

Plain Text

Sans O₂ → Fermentation → NAD⁺ → Glycolyse → ATP

—> ceci est fait en convertisant le pyruvate en autre molécule comme l’Éthanol ou le lactate

Microbe qui utilise le lactate

Microbes principaux : Les bacteries lactiques (BL), incluant des genres comme Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus et Leuconostoc.

Mécanisme : Les microbes convertissent les sucres (comme le glucose) en acide lactique (fermentation homolactique) ou en un melange d'acide lactique, de dioxyde de carbone et d'éthanol (fermentation hétérolactique).

Exemples courants : Le yogourt (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii), le fromage, la choucroute et le kimchi.

Microbe qui utlise l’éthanol

• Microbes principaux : Les levures, plus particulièrement Saccharomyces cerevisiae (la levure de bière ou de boulangerie).

• Mécanisme : Les levures effectuent d'abord la décarboxylation du pyruvate en acétaldéhyde et en dioxyde de carbone, puis réduisent l'acétaldéhyde à l'aide du NADH pour produire de l'éthanol.

• Exemples courants : La bière, le vin, le cidre et la levée de la pâte à pain.

Comment les autres molécules peuvent être utilisé pour généré ATP?

D’autres molécules que le sucre peuvent être catabolisées pour produire de l’ATP: Lipides Protéines Les molécules simples (sucre, a.a., acides gras), peuvent ensuite être assemblé en molécules plus complexes (polymères) selon les besoins de l’organisme = anabolisme

L’ATP ne peut être regénérer que quand….

il y a production de NADH ou FADH2

La régulation des voies métaboliques (complete one)

Régulation des enzymes :

• Allostérie

• Modifications covalentes

• Rétrocontrôle

• Expression, compartimentation

Signalisation cellulaire

• Cellule à cellule

• Détection des changements environnementaux externes (nutrient sensing)

Régulation de respiration cellulaire

AMP peut faire une activation allostérique de la phosphofructokinase

ATP peut faire une inhibition allostérique de la phosphofructokinase

le citrate du cycle d’Acide citrique peut faire une rétro-inhibition de la phosphofructokinase

Bioénergétique

branche de la biochimie qui analyse les flux d’énergie dans les systems vivants/la façon dont les organismes vivants gèrent leur ressource énergétique

Pourquoi les cellules ont besoins d’énergie? (6 types de travail)

Travail synthétique : photosynthèse, biosynthèse

Travail mécanique : contraction musculaire

travail de concentration : production d’un gradient

Travail électrique : production d’un potentiel membranaire dans la mitochondrie

Production de chaleur : frisson

bioluminensce : luciole se font la court

D’où vient l’énergie

L'énergie provient ultimement du Soleil. Les phototrophes (plantes) captent l'énergie solaire et la transforment en énergie chimique stockée dans les composés organiques (glucose(liaison des molécules organiques)). Les chimiotrophes récupèrent ensuite cette énergie en dégradant ces composés par la respiration cellulaire.

Interconversion d’énergie se fait par quels réactions?

Réaction oxydoréduction

oxydation de glucose (par respiration cellulaire) produit de l’énergie exorgonique

et la réduction de co2 (pour faire glucose par photosynthèse) prend de l’énergie (endergonique)

Métabolisme convertit l’énergie selon quoi?

Selon la thermodynamique

Métabolisme

• ensemble des procédés chimiques nécessaire à la survie d’un organisme

• est une propriété émergente de la vie. Cette propriété émerge des multiples interactions moléculaires dans la cellule

• Inclus tous les procédés biochimiques qui consomment ou génèrent de l’énergie

• Contrôle du flux d’énergie dans la cellule

• Suit les lois de la thermodynamique

Voie métabolique

Une série de réactions chimiques qui utilisent les produits d’une réaction comme réactants pour une autre.

réaction anabolique

Les réactions qui produisent des molécules complexes à partir de molécules simples

réaction catabolique

Les réactions qui produisent des molécules simples à partir de molécules complexes

Énergie

Capacité de provoquer un changement

Formes d’énergie

L’énergie existe sous plusieurs formes et certains peut effectuer un travail

peut être convertis d’une forme à un autre

1.L'énergie cinétique est l'énergie associée au mouvement

2. La chaleur (énergie thermique) est l'énergie cinétique associée au mouvement aléatoire des atomes ou des molécules.

3. L'énergie potentielle (comme l’énergie stocké dans une batterie) est l'énergie que la matière possède en raison de son emplacement ou de sa structure

4. L'énergie chimique est l'énergie potentielle disponible pour être libérée dans une réaction chimique

Thermodynamique

l'étude des transformations d'énergie

Système isolé vs ouvert

Un système isolé est incapable d'échanger de l'énergie ou de la matière avec son environnement

• Exemple: liquide dans un thermos

• Dans un système ouvert, l'énergie et la matière peuvent être transférées entre le système et son environnement.

• Exemple : organisme vivants

Premier principie de thermodynamique

1- rien ne se perd, rien ne se crée

• la quantité d'énergie dans l'univers est constante

• L'énergie peut être transférée et transformée, mais elle ne peut être ni créée ni détruite

• La première loi = principe de conservation de l'énergie

• Ex. : une voiture convertie énergie chimique de moteur à énergie cinétique

Deuxième principe de thermodynamique

La transformation de l’énergie augmente l’entropie (le désordre).

• À chaque transfert ou transformation d’énergie, une partie de l’énergie est inutilisable et perdu sous forme de chaleur

• ex : une voiture libère du co2 et la chaleur qui augmente l’entropie

Comment savoir si réaction est spontané ou non?

On regarde variation d’énergie (il faut déterminer les changements d’énergie qui se produisent lors de réactions chimiques)

On utilise l’énergie libre pour calculer la variation d’énergie (valeur énergétique des réactif)

L’énergie libre prend compte du potentiel énergétique des liaisons chimiques des réactifs en plus de l’entropie du processus ou système.

Thermodynamiquement favorable vs défavorable

Réaction favorable : libère de l’énergie utilisable → peut se produire spontanément

Réaction défavorable : nécessite de l’énergie → doit être alimentée par une autre réaction

Énergie libre

Représenté par G de Gibbs (scientifique ;a Yale, fondateur de thermodynamique chimique).

G représente donc la quantité d’énergie libre (ou utilisable ou disponible) dans une molécule donnée

la variation d’énergie libre entre les réactifs et les produits de la réaction est appelé le ∆G

delta G = G produit - G réactif

Valeur de G favorable vs non favorable

G est favorable quand négatif (réactif ont plus d’énergie que produit)

G est défavorable quand positif (produit ont plus d’énergie que réactif)

Calcul de l’énergie libre de chaque réaction métabolique informe à quel point c’est favorable ou non et elle dépend de quoi?

Dépends beaucoup de la quantité des réactifs disponibles

De l’activation ou l’inhibition des enzymes favorisant les réactions chimiques

De la température, pH et autres condition physicochimique

Explique comment la glycolyse a un delta G négatif.

C’est une réaction exergonique

Le glucose se transforme en molécule avec énergie plus bas le pyruvate

• En regardant TOUT le processus début à la fin, on voit que l’énergie de produit diminue.

Réaction anabolique et delta G

Les réactions anabolique ont un delta G positif → réaction non spontané

L’énergie est stocké dans la molécule (moins d’énergie dans réactif brut que produit) = réaction endergonique (nécéssite de l’énergie)

Réaction catabolique et delta G

r

Réaction catabolique ont un delta G négatif —> réaction spontané

l’énergie libérér donc réaction exergonique

Augmente l’entropie car on part de grand molécule stable à petit molécule

Exergonique vs endergonique

exergonique = libère de l’énergie (delta G négatif)

endergonique = requiert de l’énergie (delta G postif)

État dynamique stable

• La cellule est un système ouvert qui reçoit continuellement de la matière et de l'énergie.

• Les réactions métaboliques ont lieu en permanence.

• Les concentrations des molécules demeurent relativement constantes malgré leur renouvellement continu.

• La cellule n'est pas à l'équilibre thermodynamique.

• À l'équilibre, il n'y aurait plus de flux net de réactions et le métabolisme ne pourrait plus être maintenu.

Exemple d’état dynamique stable avec multiniveau système hydroélectrique et glycolyse

Comment L’ATP permet le travail cellulaire?

ATP est monnaie courante de la cellule

Elle couple les réactions endergonique et exergonique permettant d’effectuer du travail.Elle fait le pont entre les processus nécessitant de l’énergie (anabolisme) et les processus générant de l’énergie (catabolisme)

Ex. synthèse de glutamine(non favorable/nécéssite énergie) couplé avec hydrolyse d’ATP(favorable/libère beaucoup d’énergire) .

Rôle d’ATP dans métabolisme?

L'ATP agit comme intermédiaire énergétique entre le catabolisme et l'anabolisme. L'énergie libérée par le catabolisme est stockée dans l'ATP, puis utilisée pour alimenter les réactions anaboliques/travail cellulaire.

Énergie d’activation

Pour qu'une réaction chimique ait lieu, les substrats doivent franchir une barrière énergétique—-→ permet d’atteindre état de transition instable.

Rôle des enzymes dans les réaction métabolique

Les enzymes réduisent l’énergie d’activation nécéssaire pour qu’une réaction puisse avoir lieu.

Cependant, elles ne changent pas la différence d'énergie libre (ΔG) entre les substrats et les produits.