| Chapitre 3 : Mitochondries et Respiration |
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| Écrit par Webmaster | |
| 05-03-2006 | |
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Métabolisme : Chapitre 3 : Les mitochondries et la respiration. I\ Introduction. La respiration a lieu chez tous les organismes qui utilisent l’O2 comme accepteur final et le pyruvate pour donner de l’ATP, de l’eau et du CO2. II\ La mitochondrie. La fonction principale de la mitochondrie est l’approvisionnement de la cellule en ATP par des processus biochimiques qui sont identiques dans chaques cellules. La mitochondrie est un organite à double membrane :
Grâce à ses crêtes (invaginations), la membrane interne est 4 ou 5 fois plus grande que la membrane externe.
Dans la matrice, on note la présence :
Dans la phase aqueuse (entre les deux membranes), il n’y a pas de réaction enzymatique. III\ La décarboxylation oxydative du pyruvate.
L’entrée du pyruvate dans la mitochondrie active sa prise en charge par la pyruvate déshydrogénase (complexe enzymatique).
Remarques :
Il provient de la dégradation de lipides et de glucides qui va donner les glycérides qui pourront ensuite donner des acides gras. - Chez les animaux, on a deux types d’acides aminés :
- Chez les végétaux, l’acétylCoA vient du glycoxylate.
IV\ Le cycle de l’acide citrique (le cycle de Krebs).
AcétylCoA + AOA Les enzymes situées dans :
Déroulement du cycle de Krebs :
Un tour de cycle donne :
Au niveau du fumarate, on a un inhibiteur compétitif (le malomate : COOH-CH2-COOH) qui bloque Krebs par analogie stérique.
La glycolyse donne 2 pyruvates. 2 CH3-CO-COOH 2 CH3-CO-ScoA La respiration aérobie donne de l’énergie par combustion de molécules en libérant du CO2. On trouve bien ce type de réactions dans le cycle de Krebs, ce qui montre que celui-ci fait bien parti de la respiration aérobie. Résumé :
2 FADH2 + 4 ATP + 6 CO2 + 10 NADH,H+ (Chaîne respiratoire) 10 NADH,H+ à 10 ´ 3 = 30 ATP
Krebs est une passerelle entre l’anabolisme et le catabolisme.
Les réactions anaplérotiques permettent la ré-alimentation du cycle de Krebs.
PEP + CO2 + GDP
On a synthèse de glucides à partir d’acétylCoA issu de la dégradation des lipides. Acides gras Remarque : chez les plantes riches en lipides, le glycoxysome est un organe spécialisé à une seule membrane.
· La vitesse de cycle est différente selon les différents besoins en énergie.
V\ Le catabolisme des acides gras. Les glycérides (glycérol estérifié par un ou plusieurs acides gras) sont des lipides de réserves.
Ils sont hydrolysés dans le cytoplasme par des lipases. Ils donnent alors du glycérol + des acides gras puis du Dihydroxyacétone (DHAP) qui passera dans la glycolyse. Les acides gras vont dans la mitochondrie et y sont dégradés en AcylCoA par une enzyme thiokinase (située sur la membrane externe de la mitochondrie). R-COOH + ATP + CoA-SH + H2O Remarque : la carnitine permet le transport des acides gras dans la matrice.
C’est une dégradation des acides gras. L’oxydation se fait en C
Remarque : l’AcylCoA remonte en haut de l’hélice réactionnelle pour effectuer un autre tour. A la fin on obtient deux acétylCoA.
Un acide gras à nombre pair de carbone :
VI\ La chaîne respiratoire : transfert des électrons et phosphorylation oxydative.
La membrane interne de la mitochondrie. Elle est le lieu de la formation de l’ATP et du pouvoir réducteur. Ceux-ci sont synthétisés grâce aux processus énergétiques réalisés par une de transporteurs de la chaîne oxydative. Les transferts d’électrons ont comme accepteur final l’O2. Ce transfert d’électrons est possible grâce à la différence de potentiel rédox. Si cette différence de potentiel est suffisamment grande, une phosphorylation oxydative permet alors la synthèse d’ATP. L’évolution de la chaîne à partir des potentiels. Dans la mitochondrie, en présence d’O2 et à l’équilibre, les transporteurs de l’extrémité la plus réductrice sont sous forme réduite, alors que ceux qui sont proches de l’O2 sont sous forme oxydée. A partir de la membrane de la mitochondrie, on isole surtout des complexes multi-enzymatiques.
FeNH est une protéine à fer non hémique. La NADH déshydrogénase est une flavoprotéine dont le poids moléculaire est 150.000KDa. Cette enzyme va oxyder le NADH,H+.
FP2 est liée à la membrane et oxyde le succinate en fumarate ; son poids moléculaire est de 250.000 KDa.
Ces protéines servent d’intermédiaires entre le CoEQ et le coenzyme des protéines.
Ce sont les transporteurs liposolubles de la membrane. De plus, ceux-ci fonctionnent seuls.
Ce sont des hémoprotéines dont le noyau tétrapyrolique comporte du Fe2+ ou du Fe3+. On a plusieurs types de cytochromes qui sont différenciés selon les substituants du noyau, la partie protéique et le nombre de liaisons impliquant le fer (le fer présente six valences de coordination possibles). Quatre des liaisons du fer se font avec le noyau, les deux autres peuvent se faire avec la partie protéique. Quand les six valences sont bloquées, elles donnent de simples transporteurs d’électrons. · Les cytochromes a + a3 ou cytochromes oxydases : Ce sont les éléments ultimes de la chaîne, ils sont insolubles et contiennent du cuivre. Ils possèdent un hème de type A. Ce dernier possède une valence libre qui est responsable des inhibitions possibles par le cyanure ou le CO. Ce sont eux qui amènent les électrons au bout de la chaîne.
· Les cytochromes c : Ils sont solubles, liés à leur protéine par des liaisons thioesters et de coordination. · Les cytochromes b et c1 : Ils sont fortement liés à la membrane par des liaisons de même type que celles des cytochromes de type c. Seule la liaison à la protéine change.
En mesurant le potentiel rédox et en utilisant des inhibiteurs, on a pu définir l’ordre de déroulement des différentes étapes. Toutes les étapes qui arrivent au CoEQ assurent le transfert de protons et d’électrons. Au niveau du CoEQ, les électrons se séparent des protons et vont migrer le long de la chaîne respiratoire à la face interne de la membrane interne. Les électrons se lient aux protons qui migrent vers la face externe de la membrane interne (vers la phase aqueuse). Remarque : Le cyanure bloque la respiration.
On va mesurer la quantité de Pi incorporé et la quantité d’O2 consommé.
La phosphorylation contrôle le transfert d’électrons. L’ADP est un régulateur de la r régulation (de la respiration). Le dinitrophénol et le dicoumarol bloquent la phosphorylation tout en permettant le transfert des électrons : on a donc une modification de la perméabilité de la membrane.
C’est la théorie qui s’accorde le mieux avec les résultats expérimentaux. Une partie de l’énergie libérée pendant le transfert d’électrons est captée par les éléments de la chaîne respiratoire afin d’expulser les protons. Ce mouvement va créer : - Un gradient de pH : [H+] de la matrice < [H+] extérieure matrice è pH matrice > pH extérieur. Le gradient est annulé par le retour des protons vers la matrice. Retour qui est contrôlé par l’ATP synthase. Le retour d’un proton entraîne une énergie de –21,6KJ/Mol, alors que la synthèse d’un ATP demande –33,5KJ/Mol L’orientation des ATPases membranaires :
Les échanges permanents entre le cytoplasme et les mitochondries permettent l’entrée de pyruvate, de pouvoir réducteur d’ADP et de Pi grâce à des navettes de deux types : glycérophosphate et oxaloacétate.
Conclusion et bilan énergétique : Glycolyse :
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| Dernière mise à jour : ( 06-03-2007 ) |
C6 (acide citrique)
et C
grâce à l’AcylCoA déshydrogénase qui fonctionne avec du FAD. Le produit de la réaction est l’énoylCoA (sous forme trans).
µ 
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