• Bioénergétique

    Bioénergétique<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    Lors du catabolisme l’énergie libérée est capté et est transporté par l’ATP.<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    ·      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>

    <o:p></o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    II)         Type de réaction <o:p></o:p>

    1)  Réversible <o:p></o:p>

    |ΔG| faible <o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    2)  Irréversible<o:p></o:p>

    |ΔG| important avec une quantité d’énergie quand A à B<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

                       Phosphorylation è      Glucose ne peut pas sortir de la cellule et a un niveau énergétique élevé.<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    / !\ 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>

    <o:p> </o:p>

    ·      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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    ·      CPK-8 (octamère)<o:p></o:p>

    - phosphorylation lors du repos è reconstitue réserve énergétique<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    * durant le travail <o:p></o:p>

    consomme ATP è CPK-2 dans cytosol<o:p></o:p>

    SCHEMA<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    * 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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    *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>

    <o:p> </o:p>

    Créatine P + 3 ADP + H+ ó Créatine + 2 ATP +  AMP<o:p></o:p>

    / !\ AMP et Ca2+ sont des médiateurs<o:p></o:p>

    <o:p> </o:p>

    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>

    <o:p> </o:p>

    Capture d’écran 2014-08-14 à 17.37.57

     

     

     

     

    <o:p> </o:p>

    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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