Métabolisme

• Les voies cataboliques libèrent l’énergie stockée en décomposant des molécules complexes. Elles produisent de l’énergie en oxydant (transfert d’e-) les combustibles organiques. La dégradation des molécules organiques est exergonique (spontanée). 
• Quelles liaisons sont plus riches que l’ATP ?

  PEP, 1,3-BPG, Acétyl phosphate, phosphocréatine, phosphoarginine
• l’hydrolyse de ATP —> AMP + PP libère 2 fois plus dénergie car PP peut encore être hydrolysé en P + P
• Pendant la respiration cellulaire, le glucose est oxydé, et l'O2 est réduit. Les molécules organiques contenant de l'hydrogène en abondance sont d'excellentes sources d'électrons. L'énergie est libérée lorsque les électrons associés aux H+ sont

  transférés à l'oxygène (état énergétique inférieur).
• 34% de l’énergie du glucose => 32 ATP

  66% de l’énergie du glucose => chaleur (perte)  
• La glycolyse décompose le glucose en 2 pyruvates. Elle a lieu dans le cytosol en présence ou non d’oxygène.

  2 phases: investissement et récupération d’énergie

   
• Décarboxylation oxydative du pyruvate a lieu dans la matrice mitochondriale => besoin d’un transporteur pour passer une molécule chargée à travers la membrane mitochondriale. Elle sert à

  convertir le pyruvate en acétyl CoA.
• Décarboxylation oxydative du pyruvate:

  1. Oxydation pyruvate —> CO2
  2. Réduction NAD+ —> NADH + H+ (2e-)
  3. Coenzyme A + pyruvate décarboxylé —> Acétyl CoA
• Bilan par cycle de Krebs: 1 acétyl CoA —> 2 CO2 + 1 ATP + 3 NADH + 3 H+ + 1 CoQH2
• Le NADH et le QH2 relaient les électrons vers la chaînes de transport des électrons.
• La succinate déshydrogénase ne produit pas de NADH + H+.
• Le FAD est un groupe prosthétique de la succinate déshydrogénase. => toujours lié à l’enzyme ≠ produit.
• Le FADH2 de la succinate déshydrogénase transmet un à un les électrons à une cascade de noyaux Fe-S (groupes prosthétiques) qui les transmet à Q.  
• Tous les C et O du glucose partent en CO2 .
• L’oxygène sert à former 10 NADH + H+ + 2 CoQH2
• Métabolon: association fonctionnelle moins stable qu’un complexe qui canalise les produits intermédiaires de chaque enzyme vers la suivante. Chaque enzyme du cycle de Krebs a besoin des 7 autres pour fonctionner. 
• Les mitochondries sont le compartiment du cycle de Krebs, de la dégradation des acides gras et de la respiration cellulaire.
• La majorité des protéines mitochondriales sont importées du cytosol. Seuls 13 polypeptides sont codés par le génome mitochondrial. 
• La membrane mitochondriale externe est perméable aux métabolites grâce à des porines.
• La membrane mitochondriale interne est électriquement isolante et imperméable à la plupart des métabolites => nécessite des transporteurs
• Quels sont les 2 transporteurs du NADH à travers la membrane interne ?

  glycérol-3-phosphate et malate-asparate
• glycérol-3-phosphate: transfert e- du NADH —> FAD puis FADH2 —>Q pour former QH2
• • Malate-asparate: consomme NADH dans espace intermembranaire et produit du NADH dans la matrice
• Après la glycolyse et le cycle de l'acide citrique, le NADH et le CoQH2 représentent la majeure partie de l'énergie extraite des aliments. Ces deux porteurs d'électrons donnent des électrons à la chaîne de transport des électrons qui alimente la synthèse de l'ATP par phosphorylation oxydative
• La chaîne de transport des électrons a lieu dans la membrane interne de la mitochondrie. Les électrons passent d’un complexe protéique à un autre (du moins électronégatif au plus électronégatif) => alternance entre l’état réduit et oxydé.
• chaîne de transport des électrons:

  1. NADH donne 2 e- au complexe I NADH déshydrogènase (Fe-S)
  2. CoQH2 donne 2 e- au complexe II succinate déshydrogénase (Fe-S) 
  3. Complexe III cytochrome b et c (Fe-S)
  4. Complexe IV cytochrome c oxydase (hème)
  5. O2 accepteur final => formation d’H2O
• L’énergie libérée lors du transfert d’e- dans la chaîne de transport est utilisée pour pomper des H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire => création d’un gradient concentration et électrique => force motrice en direction de l’espace intermembranaire

  Les H+ suivent leur gradient à travers l’ATP synthase => activation du rotor => phosphorylation ADP —> ATP
• Le rendement de l'ATP varie si les électrons sont passés par le NAD+ ou CoQ
• La respiration cellulaire a besoin d’oxygène (accepteur final de la chaîne de transport des électrons). S’il n’y a pas d’oxygène, la glycolyse s’associe à la respiration anaérobie ou la fermentation pour produire de l’ATP.
• La respiration anaérobie utilise un accepteur final d’électron autre que l’oxygène (ex. Sulfate).
• La fermentation utilise la phosphorylation du substrat plutôt qu’une chaîne de transport des électrons. Le but de la fermentation est de régénérer du NAD+.
• Fermentation alcoolique

  Décarboxylation: 2 pyruvate —> 2 CO2 + 2 acétaldéhyde

  2 acétaldéhyde + 2 NADH + 2 H+ —> 2 éthanol + 2 NAD+
• Fermentation lactique 

  Réduction: 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 H+ —> 2 lactate + 2 NAD+
• Quelles sont les différences entre la respiration cellulaire et la fermentation ?

  présence d’oxygène

  accepteur final d’électrons

  production ATP
• les protéines sont digérées en acides aminés (essentiels)
• Les lipides sont digérés en acides gras qui sont oxydés => oxydation des graisses 2 fois plus d’ATP que les glucides
• la respiration cellulaire est régulée par rétroaction sur la phosphofructokinase.

  Concentration ATP élevée = inhibition

  concentration citrate élevée = inhibition

  concentration AMP = activation