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Bioénergétique
Bioénergétique<o:p></o:p>
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Énergie utile / libre : énergie pour réaliser un travail, c’est un échange il n’y a pas de perte.<o:p></o:p>
Énergie cellulaire : perte sus forme de chaleur.<o:p></o:p>
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L’énergie est apportée par l’alimentation.<o:p></o:p>
La cellule est un système ouvert, c’est à dire qu’il y a un échange avec le milieu extérieur à pression et température constante.<o:p></o:p>
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I) Couplage énergétique <o:p></o:p>
Il n’y a pas de réaction indépendante et aléatoire, il existe une voie métabolique.<o:p></o:p>
La réaction a toujours la même finalité<o:p></o:p>
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La réaction a des contraintes énergétiques suivant les lois de la thermodynamique.<o:p></o:p>
Elles sont alors réparties lors du bilan final de la voie métabolique.<o:p></o:p>
Pour effectuer une réaction on doit atteindre un niveau d’énergie qui respecte les lois de la thermodynamique. <o:p></o:p>
Quand la variation d’énergie ou le niveau d’activation est trop important cela est incompatible avec la cellule è on utilise donc un catalyseur qui est une enzyme spécifique à la réaction è elle facilite la réaction en puisant un minimum d’énergie.<o:p></o:p>
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On peut utiliser aussi le découplage réactionnel qui diminue les barrières énergétiques et empêche la dispersion d’énergie sous forme de chaleur.<o:p></o:p>
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Lors du catabolisme l’énergie libérée est capté et est transporté par l’ATP.<o:p></o:p>
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Il existe deux variations d’énergie quand on a une réaction : - cinétique : réalise un travail<o:p></o:p>
- potentielle : contenue dans une macromolécule<o:p></o:p>
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· Les lois de la thermodynamique<o:p></o:p>
L’énergie totale doit être constante<o:p></o:p>
L’entropie augmente, elle tend vers le désordre<o:p></o:p>
L’équation de Gibbs est alors modifié :<o:p></o:p>
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Si ΔG = 0 la réaction est fini<o:p></o:p>
Si ΔG ≠ 0 la réaction est en cours<o:p></o:p>
ΔG permet de dire le sens de la réaction : ΔG > 0 la réaction est endergonique / instable<o:p></o:p>
ΔG < 0 la réaction est exergonique / apport d’énergie<o:p></o:p>
La voie métabolique doit être exergonique.<o:p></o:p>
On calcule donc ΔG = ΔG0 + RT ln[B]/[A]<o:p></o:p>
Avec ΔG0 l’état standard pH = 0, T = 25°C, P = 1 atm et à 1 mol.L-1 è ce n’est pas possible dans la cellule sauf en cas d’oxydo-réduction)<o:p></o:p>
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II) Type de réaction <o:p></o:p>
1) Réversible <o:p></o:p>
|ΔG| faible <o:p></o:p>
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2) Irréversible<o:p></o:p>
|ΔG| important avec une quantité d’énergie quand A à B<o:p></o:p>
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Les réactions du type A à B à C à D à E sont réversibles et irréversibles (en amont).<o:p></o:p>
Cela permet de répondre aux contraintes énergétiques, de rendre A irréversible et de permettre à l’enzyme qui catalyse d’exercer sa fonction de régulation<o:p></o:p>
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Ainsi on a une barrière qui empêche la réaction de se faire spontanément è l’énergie d’activation.<o:p></o:p>
Exemple : Chauffage è Éther (Énergie d’activation faible) s’enflamme<o:p></o:p>
Sucre (Énergie d’activation important) a besoin de beaucoup de chaleur pour se dégrader<o:p></o:p>
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Phosphorylation è Glucose ne peut pas sortir de la cellule et a un niveau énergétique élevé.<o:p></o:p>
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On effectue alors un couplage réactionnel à l’hydrolyse : ATP à ADP + Pi<o:p></o:p>
L’ATP est une molécule à fort potentiel énergétique (ΔG = -31 kJ.mol-1). <o:p></o:p>
On apporte autant d’ATP que nécessaire pour une réaction<o:p></o:p>
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III) Étude d’une molécule à haut potentiel d’énergie (HPE)<o:p></o:p>
Dans chaque réaction il y a dispersion d’énergie (chaleur)<o:p></o:p>
La cellule est un espace ouvert qui travaille à état stationnaire pour survivre<o:p></o:p>
- Etat stationnaire : lutte contre l’entropie, la grandeur reste constante<o:p></o:p>
- Etat d’équilibre : mort cellulaire<o:p></o:p>
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Loi de Lechatelier = loi d’action de masse è quand il y a augmentation de A il y a augmentation de E<o:p></o:p>
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Il n’y a pas de dégradation, pas de création mais il y a transformation.<o:p></o:p>
Une voie métabolique peut être inversée<o:p></o:p>
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1) Liaison HPE<o:p></o:p>
Liaison phosphoanhydre<o:p></o:p>
Quand est hydrolysé : libère beaucoup d’énergie<o:p></o:p>
ATP en possède 2<o:p></o:p>
Liaison thioester<o:p></o:p>
Fixation d’un COOH sur un SH du CoA<o:p></o:p>
Hydrolyse les AG<o:p></o:p>
Liaison amidine phosphate<o:p></o:p>
Créatine sous forme phosphorylé<o:p></o:p>
Liaison enol-phosphate<o:p></o:p>
-60 kJ è c’est la molécule la plus énergétique<o:p></o:p>
elle est présente dans la dernière étape de la glycolyse<o:p></o:p>
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2) L’ATP<o:p></o:p>
C’est un transporteur universel d’énergie<o:p></o:p>
Il est présent dans toutes les cellules (75g/jour pour 45kg)<o:p></o:p>
3 liaisons : 2 phosphoanhydre (β et γ) et 1 phosphoester (α)<o:p></o:p>
Il y a un turn over è création de 10 ATP pour 1 ADP<o:p></o:p>
C’est une moléucle instable qui a 4 charges - è tend vers vers la stabilité par hydrolyse<o:p></o:p>
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/ !\ l’ADP ne donne jamais d’énergie par hydrolyse<o:p></o:p>
L’AMP relié à un sucre par une liaison thioester est une molécule HPE<o:p></o:p>
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· La synthèse d’ATP<o:p></o:p>
Rephosphorylation de l’AMP et de l’ADP<o:p></o:p>
Transfert du phosphate de la GTP sur ADP <o:p></o:p>
Oxydation phosphorylante<o:p></o:p>
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Phosphorylation liée au substrat<o:p></o:p>
Dans les cellules exprimant la créatine phosphokinase<o:p></o:p>
Adénylate kinase<o:p></o:p>
Dans le muscle strié<o:p></o:p>
Turn over<o:p></o:p>
Molécule considérée comme HPE quand E > 31kJè transfert vers ATP<o:p></o:p>
à Transfert phosphate sur substrat<o:p></o:p>
à Hydrolyse phosphate : non nécessaire à la réaction<o:p></o:p>
SCHEMA<o:p></o:p>
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IV) Voie anaérobie alactique (molécules impliqués)<o:p></o:p>
1) Créatine phosphate<o:p></o:p>
- Réserve la plus mobilisable des muscles (provient de l’ATP mitochondrial qui régénère l’énergie de l’ATP cytoplasmique)<o:p></o:p>
- Structure è synthétisé à partir des AA puis transféré à l’ATP<o:p></o:p>
- État basal è la cellule a teminé son travail et reconstitué ses réserves (niveau énergétique créatine > créatine P)<o:p></o:p>
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CPK créatine phosphokinase (catalyse les réactions irréversibles)<o:p></o:p>
· CPK-2 (dimère)<o:p></o:p>
- soluble dans le cytosol et dans l’espace inter-membranaire<o:p></o:p>
- présente lors de l’effort (déphosphorylation)<o:p></o:p>
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· CPK-8 (octamère)<o:p></o:p>
- phosphorylation lors du repos è reconstitue réserve énergétique<o:p></o:p>
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* durant le travail <o:p></o:p>
consomme ATP è CPK-2 dans cytosol<o:p></o:p>
SCHEMA<o:p></o:p>
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* quand travail terminé<o:p></o:p>
pas de consomation d’ATP è CPK-8 dans membrane inter-mitochondriale<o:p></o:p>
SCHEMA<o:p></o:p>
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2) Adénylate kinase / Myokinase<o:p></o:p>
*Dans cytosol<o:p></o:p>
SCHEMA<o:p></o:p>
MK et CPK sont utilisé dans des voies métaboliques courtes en anaérobie<o:p></o:p>
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Début effort<o:p></o:p>
Récupération<o:p></o:p>
Substrat<o:p></o:p>
ADP – Créatine P<o:p></o:p>
ATP – AMP – Créatine<o:p></o:p>
Produit<o:p></o:p>
ATP – AMP - Créatine<o:p></o:p>
ADP – Créatine P<o:p></o:p>
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*Détails<o:p></o:p>
L’ATP atteint 0% en 1 minute<o:p></o:p>
La voie anaérobie alactique est rapide pour crée de l’ATP à partir de créatine P<o:p></o:p>
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Créatine P + 3 ADP + H+ ó Créatine + 2 ATP + AMP<o:p></o:p>
/ !\ AMP et Ca2+ sont des médiateurs<o:p></o:p>
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V) Potentiel redox<o:p></o:p>
L’oxydation est la perte d’un électron ou d’un H+ è l’élément est réducteur è il s’oxyde<o:p></o:p>
La réduction est le gain d’un électron ou d’un H+ è l’élément est oxydant è il se réduit<o:p></o:p>
AH2 è A + 2H+ + 2e<o:p></o:p>
B + 2H+ + 2e è BH2<o:p></o:p>
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Au niveau de la CRM et PO (phosphorylation oxydative) il y a transfert d’électron<o:p></o:p>
FADH2 è 2 ATP<o:p></o:p>
NADH è 3 ATP<o:p></o:p>
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