PHOSPHORYLATION OXYDATIVE

Quelle est l’unique source d’NRJ animale ?

l’oxydation des substrats carbonés

qu’est-ce qu’un zymogène ?

=précurseur d’une enzyme →enzyme non fonctionnelle

interet : l’orga synthétise ce qu’il va activer l'e zymogène

→stockage d’une enzyme inactive

qu’est-ce qu’un gpt prosthétique ,

composant non-aminé qui fait partie de la structure des protéines conjuguées

qu’est qui se passe au cours de la glycolyse, de l’oxydation des AG, et le CDK ?

la réduction de coenzymes (NAD, FAD) qui seront réoxydés au cours de la respiration mitochondriale →fournit une NRJ importante

la respiration est une chaîne d’oxydation…

exergonique

→donne de l’NRJ à l’environnement

→spontanée

qu’implique le transfert d’électrons ?

ça permet la mise en place d’un gradient de proton entre la matrice mitochondriale et l’EIM

que permet ce gradient électrochimique ?

permet la libération d’énergie nécessaire à la production d’ATP à partir d’ADP par l’ATP synthase

(l’ATP synthase ne tourne plus si il ya la meme conc des deux cotés de la mb)

quelles sont les étapes de la phosphorylation oxydative ?

• réaction d’oxydation qui permet le transfert d’électron (réaction d’oxydo red)

• formation et maintien d’un gradient de proton

• se termine par l’utilisation d’oxygène moléculaire

Oxydation : on utilise des électrons provenant du NADH et du FADH₂

Phosphorylation : on fabrique de l’ATP (ADP + Pi → ATP)

quelle est la réaction d’oxydo reduction finale et fondamentale ?

l’oxydation de l’hydrogène (ou réduction de l’oxygène)

quelle est la production d’eau liée à cette oxydoreduction

300mL/jour

dans cette réaction qui est l’oxydant et qui est réducteur ?

• oxydant = oxygène (=capte les électrons)

• réducteur = hydrogène (=cède des électrons)

quelle est l’équation exergonique ?

qu’où proviennent les hydrogènes de la réaction exergonique ? 

du catabolisme des substrats carbonés ( oxydation des glucides des AG AA CDK) qui permettent de former des CoE nucléotidiques NADH,H+ et FADH2 = substrats de la chaîne respiratoire

comment se fait l’oxydation des CoE nucléotidiques réduits ? qui est l’oxydant et qui est le reducteur ?

bien se souvenir de (ox + ne- → red)

quelles sont les principales origines des CoE ?

• oxydation AG →N et F

• décarbo du pyruvate en actéyl coa →N

• 4 réactions d’oxydation/DSH du CDK →6N et 2F

  • iso →alpha céto

  • alpha céto→sucinyl coa 

  • succinate →fumarate

  • malate →oxalo

• cytoplasmique (N seulement) : système navette Asp-Malate, qui permet son transport dans la mitochondrie. vient de la glycolyse

quel est le rôle des CoE ?

ces sont des réducteurs(=capable d’accepter des e-) fortement électronégatifs, qui sont les substrats de la chaîne respiratoireà laquelle ils cèdent des e-

le NADH,H+ est le coe de quel complexe ?et le FADH2 ?

NADH,H+→CoE mobile du complexe 1 d’oxydoreduction (cofacteur libre)

FADH2 →groupement prosthétique substrat du complet 2 d’oxydoreduction

(il est un grpmt prosthétique car solidement lié à une enzyme et ne peut pas se dissocier facilement, =molécule non protéique)

A quoi participent tous les constituants de la chaine respiratoire de la MI ?

• La chaîne de transfert des e- et des H+ jusqu’à l’oxygène moléculaire par RedOx

• La production d’eau

• La synthèse d’ATP par l’ATP synthase

• Formation d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale, source d’énergie

pourquoi est-ce qu’on dit que c’est un mécanisme chimio-osmotique ?

parce qu’il combine réactions chimiques (RedOx) et la formation de gradients osmotiques (charge, pH) du fait des protons.

quelle est la différence entre gradient osmotique et gradient de protons

gradient osmotique =diff de concentration en soluté de part et d’autre de la mb→mvt de l’eau=osmose

gradient de protons = diff de concentration d’H+ et de potentiel électrique

que fait la réaction exergonique ?

• Production et transfert de protons et d’électrons pour la réduction de l’O2 en H2O

• Gradient osmotique de protons : énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP

combien de composants sont fixes et combien sont mobiles ?

4 composants sont fixes, ancrés dans la MI mitochondriale : complexes d’oxydo-réduction (I à IV) dont 3 (I, III, IV) sont des pompes à protons qui permettent le transfert des protons de la matrice vers l’espace intermembranaire à chaque réaction d’oxydation. Attention : complexe 2 n’est pas une pompe à protons

2 composants sont mobiles : coenzyme Q et cytochrome c → transportent les électrons entre les complexes d’oxydoréduction donneurs et accepteurs.

qu’est ce que le coenzyme nucléotidique ?

• FMN(Flavine Mononucléotide) solidement lié  au complexe 1

réduit par le NADH (→NADH → NAD⁺ + FMNH₂)chat gpt

• FAD(Flavine Adénine Dinucléotide) lié au complexe 2

=>ce sont les 1ers R d’e- dans leur complexe respectif

qu’est-ce que le centre fer/soufre ?

(OxRed)

ce centre est présent dans les complexes 1, 2 et 3 et dans le cytochrome c : permettent le transfert d’e-

il alterne entre Fe²⁺ (réduit) et Fe³⁺ (oxydé)

quand est-ce qu’on établit un gradient électrochimique ?

c’est l’entrée des ions dans l’espace intermembranaire mitochondriale qui permet la formation de ce gradient de protons. (=/ sortie d’H+)

comment évolue l’électronégativité et l’exegonisme au cours de la chaine respiratoire ?

il y a diminution de l’électronégativité et diminution de l’exergonisme.

=>suite de réactions exergoniques allant du couple redox le plus électronégatif (NAD/NADH) jusqu’au moins électronégatif (O2/H2O)

à quoi appartient le complexe 2 ?

au CDK avec la succinate déshydrogénase =enzyme du CDK

qu’est-ce que l’enthalpie ?

Enthalpie (H) = Énergie interne + travail de pression-volume

Enthalpie = chaleur à pression constante

La connaissance de la variation de l’enthalpie libre au cours d’une réaction permet la prédiction de la spontanéité de la réaction.

qu’est-ce qu’une réaction isoergonique

aura une variation d’enthalpie libre nulle

Une réaction standard implique le fait que les concentrations soient fixées

q

quelle est la particularité du complexe II

il ne fait pas intervenir une pompe à protons

que permet la réoxydation du NADH, H+

la synthèse de 3 ATP

=>NADH,H+ peut céder ses e- donc il est bien le réducteur qui va subir une oxydation

quelle est la seule réaction irréversible de la chaîne respiratoire

la reduction de l’O2

qui a le potentiel de réduction le plus grand entre le NADH,H+ et l’O2 ?

Le potentiel de réduction standard du NADH + H+ est inférieur à celui de l’oxygène car l’oxygène est le plus oxydé

Le complexe II permet l’oxydation ou la réduction du FADH2

l’oxydation car FADH2 est un réducteur 

FADH2​→FAD+2e−+2H+

=>FAD n’a pas les e-

quelle est la réaction du complexe 1 ?

NADH DSH ou NADH-ubiquinone oxydoréductase

quele est le gmt prosthétique lié au complexe 1

FMN =CoE qui est fixe du coup

qu’est-ce uqi se passe ?

NADH → NAD+ + H+ + e- :

réduction du FMN qui pourra réduire le CoE Q par sa réoxydation

combien de protons sont transloquer par le C1 ?

4H+

comment s’apelle l’inhibiteur ?

: roténone → composé de pesticides qui pourrait avoir une neurotoxicité (Parkinson)

quelle est la réaction du c2

succinate DSH ou succinate-ubiquinone oxydoréductase

quel est le CoE lié au c2

FAD (lié) =gmt prosthétique

qu’est-ce qu’il se apsse comme réact chimique

succinate + FAD → fumarate + FADH2 (Krebs)

puis réduction du CoE Q par réoxydation du FADH2

quel est l’inhibiteur du complexe 2

malonate (analogue du succinate) → poison très dangereux, soluble

quel est le premier composant mobile qui intervient ? il se déplace de où à où

CoE Q ou ubiquinone

Lipide diffusible mobile qui se déplace du complexe donneur (I ou II) à l’accepteur (III)

quelle est sa forme réduite et sa forme oxudée ?

réduite : ubiquinol (UH2) ou CoE Q réduite (CoQH2) (OH)

Oxydée : ubiquinone (U) ou CoE Q (CoQ) (CO)

comment s’appelle le complexe 3 ?

cytochrome bc1 ou ubiquinol-cytochrome c oxydoréductase

qu’est-ce qui se passe dans le complexe 3 ?

Transfert d’e- du CoQH2 vers le cytochrome c oxydé → réduction

combien de protons sont transloqués ?

4H+

comment s’appelle l’inhibiteur du complexe 3 ?

antimycine A, poison produit par des bactéries de genre Streptomyces

quel est le deuxième composé mobile et où se trouve il ?

Cytochrome c

Protéine légèrement hydrosoluble mais qui reste associée à la membrane

il transfert des e- de qui à qui ?

➢ Transfert d’e- du 3 (donneur) au 4 (accepteur).

comment s’appelle le complexe 4 ?

cytochrome aa3 ou cytochrome c oxydase

qu’est- ce uqi se passe dans le complexe 4 ++++

Transfert d’e à O2 qui produit de l’eau métabolite : consomme 95% de l’O2 pour produire 300 mL d’eau par jour.

combien de protons sont transloqués ?

2H+c

comment s’appelle son inhibiteur ?

CN- (cyanide), N3 - (azide), CO (monoxyde de carbone) : poisons connus

dans quel sens se fait L’ordre d’intervention des systèmes RedOx?

• dans le sens de l’accroissement du potentiel redox (E0’)

du NAD/ NADH (couple le plus réducteur) → O2 / H2O (couple le plus oxydant)

• La réduction de la valeur l’énergie libre

(attention, ici on parle bien de couple redox, et non pas d’acide/base donc ce n’est pas compatible avec cette façon de penser →H2O/H0-)

comment évolue l’énergie libre au fil des réaction ?

elle diminue car c’est un systèmes donneurs d’e- et de H+ selon une succession de réactions exergoniques

donc qu’est ce qui se passe à la dernière réction ? +++

à la dernière étape, il n’y a plus d’énergie libre, donc la réduction de l’hydrogène en eau est irréversible

on commence les réaction à un potentiel de reduction de combien et combien pour la fin et quelle est la variation au final ?

début : -0,32V (le plus reducteur)

fin : +0,81 V (le plus oxydant)

deltaE =1,14V

par quoi sont transférés les e- jusqu’à l’oxygène moléculaire ? quel gradient est imposé ?

Les e sont transférés via le CoQ et les cytochromes jusqu’à l’oxygène moléculaire. Le trajet du transfert est imposé par le gradient du potentiel RedOx

quel est le ddp (→ Gradient de protons électrochimique)?

ddp=180 mV

schéma bilan

Maintenant on parle de la phosphorylation de l’ADP

pourquoi l’O2 a un contrôle positif sur la respiration par l’ADP ?

car L’addition d’ADP à des mitochondries stimule la consommation d’O2

qu’estc-e qui se passe s’il y a l’action de l’oligomycine (inhibiteur de l’ATP synthase)

abolit l’effet de l’ADP sur la chaîne respiratoire. C’est donc la phosphorylation de l’ADP en ATP (indirectement l’ADP) qui stimule la respiration mitochondriale. Il y a un couplage entre respiration mitochondriale et phosphorylation de l’ATP. L’un ne se fait pas sans l’autre

quelle est l’’action du DNP (2-4 dinitrophénol)

abolit la phosphorylation de l’ADP, c’est un agent de découplage des transports, il est présent sur la membrane interne aux protons, ce qui permet la disparition du gradient de protons → La formation et le maintien du gradient de protons est indispensable à la phosphorylation

pourquoi La phosphorylation de l’ADP en ATP est dite oxydative

car elle est couplée à la respiration mitochondriale exergonique.

ΔpH c’est quoi

Gradient de concentration de protons

ΔΨm c’est quoi et il est de combien ?

=Différence de potentiel électrique

= + 180 mV

qu’est-ce que ΔµH+ et quelle est son équation?

ΔµH+ = ΔpH + ΔΨm

=force proton motrice utilisée par l’ATP synthase.

bilan

décrire le complexe enzymatique volumineux (MI) en deux parties

• F0 : partie membranaire globulaire multimérique avec canal à H+ qui permet le retour des protons dans la matrice.

• F1 : protubérance multimérique dans la matrice qui est attachée à F0, elle contient 3 sites de fixation de l’ADP, elle porte l’activité enzymatique de phosphorylation.

bilan de ce qui est nécessaire

Le retour de 3 protons est nécessaire pour synthétiser 1 molécule d’ATP, c’est pour ça qu’à partir du NADH, H+ (10 H+ transférés dans l’EIM) on peut produire 3 molécules d’ATP

et 2 à partir du FADH2 (6H+ transloqués)

La synthèse de l’ATP est une réaction … exer/ender ?

ENDERgonique

quand est-ce que L’ADP ne pourra alors pas être phosphorylé par l’ATP synthase ?

Quand la cellule n’utilise pas l’ATP, cet ATP n’est pas hydrolysé donc il y a peu d’ADP dans la mitochondrie.

l’ATP synthase qui elle-même ne pourra pas résorber le gradient de proton

→ Effet feed-back qui va ralentir la chaîne respiratoire et la réoxydation des coenzymes nucléotidiques

quand est-ce qu’on a la turbine à protons marche à plein régime?

À l’inverse, si l’ATP est utilisée par la cellule, grande quantité d’ADP qui est réutilisée de manière efficace par l’ATP synthase pour resynthétiser l’ATP, la turbine à protons marche à plein régime, on a une résorption du gradient de protons et la chaîne respiratoire est extrêmement active.

Si excès d’ATP ?

activité ATPase de l’ATP synthase pour hydrolyser l’excès d’ATP

+++

en pathologie si on a une production excessive d’énergie ça induit quoi ?

→ production excessive de radicaux libres = toxicité mitochondriale, peuvent endommager les lipides, les protéines et les acides nucléiques.

il ya deux classes de maladies, quelle est la première ?

• Causes connues : maladies mitochondriales

  • Troubles de la chaîne respiratoire

  • Altérations de gènes mitochondriaux ou nucléaires qui codent pour les constituants de la chaîne respiratoire

  • Cela donne lieu à des maladies polymorphes, très grande variabilité d’expression et de manifestations cliniques (atteintes ophtalmiques, musculaires, cardiaques…) en fonction des gènes endommagés

  • Maladies héréditaires

et la deuxième ?

• Corrélation avec dysfonctionnement énergétique :

  • Diabète de type II (insulino-résistant)

  • Alzheimer (accumulation de peptides β amyloïde)

• Parkinson

  • Majorité de cancers (souvent dues à une activation d’oncogènes)

  • Mais on ne sait pas si ce dysfonctionnement est une cause ou une conséquence (cancer : plutôt une conséquence)

bilan