Oxydoréduction

• Oxydation cellulaire


  Processus par lequel les cellules utilisent l'oxygène pour produire de l'énergie
• 1. Généralités sur l'oxydo-réduction cellulaire


  • Divers types d'oxydation
  • Potentiel Redox
• 1. Liaisons riches en énergie

  • Généralités
  • Rôle central de l'ATP
  • Réaction avec d'autres nucléotides
  • Bilan
  • Intérêt de ces liaisons
• 1. Oxydo-reduction énergétique (oxydo-reduction phosphorylante)

  • AEROBIE
  • ANAEROBIE
• Différents types d'oxydation


  • Fixation de O2
  • Déshydrogénation
  • Transfert d'électrons
• Oxydation = perte d'un ou plusieurs électrons
• Réduction = gain d'un ou plusieurs électrons
• Toute oxydation doit être couplée avec une réduction, par l'intermédiaire d'un échange d'électrons
• Potentiel Redox


  Affinité spécifique de chaque espèce chimique pour les électrons. Les électrons passent des espèces qui possèdent un bas potentiel redox aux espèces à haut potentiel redox
• Au cours du transfert d'électrons de l'énergie est libérée (ΔG < 0)
• Pile électrochimique


  Constituée de 2 demi-piles, chaque demi-pile est un couple redox et le siège d'une réaction redox. L'énergie produite dépend de la différence de potentiel (ΔE) entre les deux demi-piles
• Potentiel de réduction standard

  Mesuré dans des conditions de référence (pH = 0, [H+] = 1M)
• Potentiel de réduction standard dans les conditions physiologiques

  Mesuré dans des conditions physiologiques (pH = 7, [H+] = 10-7M)
• Exemples de potentiel redox

  • Succinate + CO2 / α-cétoglutarate
  • Acetate / Acetaldehyde
  • Ferredoxine (oxydé) / Ferredoxine (réduit)
  • 2 H+ / H2
  • NAD+ / NADH + H+
  • NADP+ / NADPH + H+
  • Glutathion (oxydé) / Glutathion (réduit)
  • Acétaldéhyde / Ethanol
  • Pyruvate / Lactate
  • Fumarate / Succinate
  • Cytochrome c (3+) / Cytochrome c (2+)
  • Fe3+ / Fe2+
  • 1/2 O2 + 2 H+ / H2O
• Formule de Nernst


  Permet de calculer le potentiel redox d'un couple dans des conditions données, à partir du potentiel standard
• La réaction spontanée se produit entre l'oxydant du couple au potentiel le plus élevé et le réducteur du couple au potentiel le plus faible
• Règle du "gamma"


  Permet de déterminer le sens d'une réaction redox à partir de la différence de potentiel ΔE
• ΔE = EAccepteur - EDonneur


  ΔG = -nFΔE
• Les réactions d'oxydo-réduction spontanées possèdent un ΔE > 0
• organique (Pi)


  Pyrophosphate inorganique (PPi)
• Oxydation cellulaire


  1. + H+

  2. + H+

  3. -

  4. -

  5. + H2O

  6. + H2O

  7. +

  8. +
• Rôle central de l'ATP


  La liaison anhydride d'acide phosphorique
• ATP


  • Au moins 4 charges négatives
  • Répulsion électrostatique forte
  • Liaison anhydride
  • Blocage de la résonance: forte énergie potentielle
  • Instable
  • Réactive
• Pi (HPO42-)


  • 3 formes mésomèriques (résonance)
  • Très stable
• Glucose, O2


  CO2, H2O
• ADP, Pi


  ATP
• Réactions cellulaires (synthèse, …)


  DG < 0
• Réaction avec l'ATP


  DG > 0
• Transfert de l'énergie entre la dégradation du glucose et les réactions cellulaires

  1. Réaction avec l'ATP

  2. Oxydation cellulaire

  3. Rôle central de l'ATP
• Réactions de l'ATP


  • Réaction de l'ATP de type I : kinase (transfert de Pi)
  • Réaction de l'ATP de type II : transfert de pyrophosphate (PPi)
  • Réaction de l'ATP de type III : transfert d'AMP
  • Réaction de l'ATP de type IV : transfert d'adénosyl (adénine-ribose)
• Kinase


  • Classe des transférases (phosphotransférase)
  • Catalyse une phosphorylation sur une molécule cible (protéine, lipide, sucre …)
  • Plus ou moins spécifique et régulée par différents effecteurs
• Glycolyse


  1. D-Glucose

  2. D-Glucose-6-Phosphate

  3. + ATP

  4. + ADP
• AMP + ATP


  ADP + ADP
• Synthèse ou régénération de nucléotides

  1. UDP

  2. ATP

  3. UTP

  4. ADP
• Transcription / réplication


  1. Créatine + ATP

  2. Créatine~P + ADP
• Liaison phosphoamide


  Résonance bloquée
• Hydrolyse de la créatine: DG' = - 43 kJ.mol-1
• ATP + H2O → ADP + H3PO4 + énergie
• ADP + phosphocréatine → ATP + H2O + créatinine
• Phosphagène


  • Abondant dans le muscle
  • Source d'énergie du muscle
  • Recharge en ATP ou stockage de l'énergie sous forme de phospho-créatine