Chaîne de transport des électrons et phosphorylation oxydative

Flashcards de vocabulaire couvrant la chaîne de transport des électrons, la phosphorylation oxydative, les transports membranaires et le contrôle du métabolisme oxydatif.

Chaîne de transport des électrons

Ensemble d'enzymes situées dans la membrane interne de la mitochondrie qui réoxydent les coenzymes réduits ($NADH$, $FADH$) issus de la glycolyse, de la glycogénolyse, de la $\beta$-oxydation et du cycle de l'acide citrique.

Perméabilité sélective de la bicouche lipidique

Capacité différentielle des molécules à traverser la membrane : très perméable aux molécules hydrophobes, moyennement perméable aux petites molécules polaires non chargées, et imperméable aux grosses molécules polaires chargées ainsi qu'aux ions.

Transport passif

Mode de transport transmembranaire s'effectuant toujours dans le sens du gradient électrochimique du soluté (gradient de concentration et électrique) et ne nécessitant pas de source d'énergie.

Transport actif

Mode de transport transmembranaire pouvant s'effectuer à sens contraire du gradient électrochimique, nécessitant une source d'énergie comme un gradient ionique ou l'hydrolyse de l'$ATP$.

Gradient électrochimique

Force d'entraînement des petites molécules chargées électriquement, résultant de l'association du gradient de concentration et de la différence de potentiel électrique de chaque côté de la membrane.

Complexe I (NADH déshydrogénase)

Complexe protéique contenant de la $FMN$ comme coenzyme attaché, qui reçoit $2\,e^-$ du $NADH$, relâche du $NAD^+$ et utilise l'énergie du transfert d'électrons pour pomper des protons ($H^+$) vers l'espace intermembranaire.

Complexe II (Succinate déshydrogénase)

Complexe de la chaîne respiratoire intervenant à la $6^e$ étape du cycle de Krebs, possédant le groupement prosthétique $FAD^+/FADH_2$, et incapable de pomper des protons dans l'espace intermembranaire.

Coenzyme Q (Ubiquinone)

Transporteur mobile ancré à la membrane interne qui agit comme une navette en recevant $1$ ou $2\,e^-$ provenant des complexes I et II pour les transporter vers le complexe III.

Complexe III (Cytochrome C réductase)

Complexe protéique recevant $2\,e^-$ du coenzyme Q pour les transférer à un groupement fer-souffre puis au cytochrome C, tout en participant à l'établissement du gradient de protons.

Cytochrome C

Protéine située en périphérie de la membrane interne mitochondriale servant de navette pour transporter les électrons $1$ par $1$ (via un atome de fer) entre le complexe III et le complexe IV.

Complexe IV (Cytochrome c oxydase)

Complexe final qui transfère les électrons $1$ par $1$ à l'accepteur final, l'oxygène ($O_2$), formant une molécule de $H_2O$ pour chaque paire d'électrons et pompant des protons vers l'espace intermembranaire.

Orientation de la chaîne de transport des électrons

Flux d'électrons orienté de manière exergonique des composés ayant un fort pouvoir réducteur (ex. $NADH$) vers les composés ayant un fort pouvoir oxydant (ex. $O_2$).

Phosphorylation oxydative

Processus dans lequel le gradient électrochimique de protons généré par les complexes I, III et IV sert d'intermédiaire pour alimenter la synthèse d'$ATP$.

ATP synthase (Complexe V)

Enzyme responsable de la synthèse d'$ATP$, composée de la sous-unité non-polaire $F_0$ enchâssée dans la membrane et de la sous-unité globulaire $F_1$ en contact avec la matrice mitochondriale.

Conformations des sous-unités $\beta$ de $F_1$

Trois états structuraux de la sous-unité $F_1$ de l'$ATP$ synthase — O (ouvert), L (lâche) et T (tendue) — présentant des affinités différentes pour l'$ATP$ et alternant à chaque rotation de la sous-unité $\gamma$.

Protéines découplantes (UCP)

Protéines présentes dans le tissu adipeux brun (ex. UCP1) qui rendent la membrane interne perméable aux protons, annulant le gradient pour dissiper l'énergie sous forme de chaleur au lieu de produire de l'$ATP$.

Translocases ADP-ATP

Protéines de transport spécialisées représentant $10\%$ des protéines de la membrane interne des mitochondries, assurant l'échange d'$ATP$ et d'$ADP$ selon la différence de potentiel membranaire.

Navette glycérol phosphate

Mécanisme rapide de transfert des électrons du $NADH$ cytosolique vers la mitochondrie (utilisé dans le cerveau et les muscles squelettiques), utilisant le $FAD^+$ comme accepteur et produisant $2\,ATP$.

Navette Malate-Aspartate

Système de transport d'équivalents réduits situé dans le foie, le cœur et les reins, convertissant l'oxaloacétate en malate dans le cytosol pour régénérer le $NADH$ dans la matrice (complexe I) et produire $3\,ATP$.

Régulation de la cytochrome c oxydase

Contrôle du complexe IV régulé uniquement par la concentration de son substrat, le cytochrome c réduit, lui-même dépendant des ratios $[NADH]/[NAD^+]$ et $[ATP]/([ADP][P_i])$.