CM4 OUT3 Mrs 2007 - STAPS Toile libre

-- Out 3 -C. Nicol
CM4
Les réactions chimiques
de la filière Aérobie
8. Les réactions chimiques de la filière Aérobie
8.1. Schéma de synthèse des réactions
8.2. Synthèse de l’ATP à partir des glucides
a) dégradation des sucres complexes en sucres simples
b) 1ère phase de dégradation: la Glycolyse
c) 2ème phase : le cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs)
d) 3ème phase : la phosphorylation oxydative
e) bilan énergétique
f) la phosphorylation oxydative
8.3. Synthèse de l’ATP à partir des lipides
a) 1ère phase de dégradation: la Lipolyse
b) 2ème phase : le béta-oxydation (Hélice de Lynen)
c) 3ème phase : cycle de Krebs et phosphorylation oxydative
d) bilan énergétique
8.4. Synthèse de l’ATP à partir des protéines
Remarque / cycle Glucose-Alanine => Néoglucogénèse ds le foie
1
2
8.1. Schéma des réactions chimiques:
a) Rappels/ réactions d’OXYDATION des nutriments
dans les MITOCHONDRIES
GLUCIDES
LIPIDES
PROTEINES
GLYCOGENE
TRIGLYCERIDES
PROTEINES
Glucoses
Glycérol +
Acides Gras
Acides
Aminés
Acétyl-CoA
« Chaîne respiratoire »
O2
Substrats + O2
CO2 + H2O + ATP + Chaleur
PROTEINES
GLUCIDES
G
Acides Aminés
désamination
LIPIDES
TG
G
Glycérol
NH2
AG
Glycolyse
Acides Cétoniques
Acyl-CoA
3C
2C
Mitochondrie
4C
β-oxydation
Acétyl-CoA
O2
Substrats + O2
Cycle de Krebs (K)
+
Phosphorylation oxydative (PO)
CO2 + H2O + ATP + Chaleur
3
8.2. Synthèse de l’ATP à partir des glucides
a) Dégradation des sucres complexes en sucres simples
G
G1P
(P sur le 1er Carbone)
b) Transformation en G6P (Glucose 6 Phosphate)
G
G6P
ATP
ADP
-1 ATP à partir du glucose !!!
c) Glycolyse (suite)
d) Cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs)
e) Phosphorylation oxydative
f) Bilan énergétique
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
Cytoplasme
G 6C
K
P.O.
Mito.
ATP
cellule
C6H12O6
2x 3C
mito.
2 ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
6C
6C
5C
4C
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
6O2
O2
ATP
6 CO2 6 H2O
4
c) Glycolyse (suite)
cellule
Cytoplasme
G 6C
BILAN E
(1)
ATP
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
-1 !
ADP
G6P
F6P
ATP
-1 !
ADP
F1.6diP
ADP+Pi
ATP X2
+2
ADP
ATP X2
+2
2x 3C
+2 ATP
2 ACIDES PYRUVIQUES
d) le cycle de l’acide citrique
(cycle de Krebs)
cellule
ACIDE PYRUVIQUE
ACIDE
3C
mito.
PYRUVIQUE
CO2
ACETYL-CoA
2C
Oxaloacetate
Citrate
4C
6C
CYCLE
DE
KREBS
4C
6C
4C
5C
4C
Succinate
CO2
CO2
4C
Succinyl.CoA
GDP
GTP
5
2x 3C
cellule
2 ACIDES PYRUVIQUES
mito.
2 ACIDES PYRUVIQUES
2 CO2
2 ACETYL-CoA
2C
Oxaloacetate
Citrate
4C
6C
CYCLE
DE
KREBS
4C
6C
4C
2 CO2
5C
4C
2 CO2
4C
Succinyl.CoA
Succinate
2GDP
2GTP
cellule
G 6C
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
Cytoplasme
Pi X2
2x H+ H+
2N
AD
+
+
H
H
2x 3C
2 ACIDES PYRUVIQUES
2x
2 NADH+H+
6
2x 3C
cellule
2 ACIDES PYRUVIQUES
mito.
2 ACIDES PYRUVIQUES
+
2 NADH+H+
H
2x
2 CO2
+
H
2 ACETYL-CoA
2C
Oxaloacetate
+
2 NADH+H+
H
2x
Citrate
4C
+
CYCLE
DE
KREBS
H
4C
H
+
4C
4C
Succinate
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
G 6C
2 CO2
H+
2x
5C
+
H
2x
6C
H+
4C
2 FADH2
6C
H+
H+
Succinyl.CoA
Cytoplasme
2 NADH+H+
2 CO2
2x
2 NADH+H+
d) la phosphorylation oxydative
1 NADH+H+=> 3ATP
Sauf pour celui en
provenance de la
2x 3C
Glycolyse (2ATP)
mito.
2 ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
1 FADH2
=> 2ATP
6C
6C
+
+
5C
H
H
4C
+
+
H
H
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
7
BILAN E
(3)
H+
H+
2x 3C
2x
2 NADH+H+
2 ACIDES PYRUVIQUES
+
2x
H
+ 2x2
!
+ 2x3
mito.
2 ACIDES PYRUVIQUES
2 CO2
+
H
2 ACETYL-CoA
2C
Oxaloacetate
+
2 NADH+H+
H
2x
Citrate
4C
+
CYCLE
DE
KREBS
H
4C
+
2 FADH2
H
+
H
6C
H+
4C
2x
6C
2 CO2
H+
2x
5C
4C
Succinate
4C
H+
2 CO2
2x
+ 6x3
+ 2x2
H+
Succinyl.CoA
GDP
2 NADH+H+
2
NADH+H+
X2
+ 2x1
+34 ATP
GTP
e) Bilan E total
+2 ATP
2 NADH+H+
+4 ATP
2 NADH+H+
+6 ATP
1 GDP
2X
3 NADH+H+
1 FADH2
=12 ATP
+36 ATP
8
f) la phosphorylation oxydative
9
1. Les transporteurs de protons
(NADH+H+ et FADH2)
synthétisés lors
de la Glycolyse et du Cycle de Krebs...
2 NADH+H+
Acetyl.CoA
2 NADH+H+
K
2 FADH2
6 NADH+H+
2. … sont oxydés en NAD et FAD au niveau des complexes transmembranaires.
Acetyl.CoA
NADH+H+
FADH2
FADH2
K
NADH+H+
NAD
2e-
2H+
Complexe transmembranaire
10
3. Les électrons (e-) à haut potentiel E issus du NADH+H+ et du FADH2 sont transportés
d’un complexe transmembranaire à l’autre.
Acetyl.CoA
K
FADH2
NADH+H+
NAD
2e-
H+
H+
4. A chacune de ces étapes:
- les électrons (e-) perdent de l’E
- cette E est utilisée
par les complexes transmembranaires
pour exporter des protons (H+) de
la matrice vers l’espace transmembranaire.
Acetyl.CoA
FADH2
K
NADH+H+
NAD
e=> Gradient de protons entre
les 2 espaces (++ / ++++++++)
H+ H+
H+
+
H+ H+ +H+H+
H H
11
3. cf. Loi de diffusion:
- les protons (H+) en excès
retournent dans la matrice
au travers d’un canal couplé à
l’enzyme ATP synthétase
=> Formation d’ATP
Acetyl.CoA
K
H+
H+
ADP+Pi
ATP+H2O
ATPsynth.
+
+
+
H++H
H+H
H+ H+ +H+H+ H
H H
NAD fait « travailler »
les 3 complexes => 3ATP
FAD en fait travailler
2 au lieu de 3
Moins de H+
passent…
2 au lieu de
3 ATP
12
8.3.
Synthèse
de l’ATP
à partir
des lipides
Cytoplasme
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
cellule
TG
G3P
Glycérol
3AG
3C
nC
3ACYL-CoA
nC
ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
6C
β-oxydation
6C
5C
4C
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
6O2
O2
6 CO2 6 H2O
13
a) lipolyse
b) β-oxydation
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
G
L
Y
C
O
L
Y
S
E
Cytoplasme
TG
cellule
BILAN E
(1)
G3P
3AG
Glycérol E
ATP
3x
-3
AMP+2Pi
3ACYL-CoA
Cytoplasme
G 6C
TG
cellule
BILAN E
(2)
G3P
3AG
Glycérol E
3x
AMP+2Pi
2x 3C
2 ACETYL-CoA
2C
(Cn)
ATP
3ACYL-CoA
Cn
Cn-2
C2
β-oxydation
par tour:
+
+
H
H
+
+
H
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
H
+ 1x3
+ 1x2
+5
ATP
/tour
14
cellule
c) Cycle de K
et P.O.
1 ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
par Acetyl-CoA:
6C
3 NADH+H+ (9)
6C
1 FADH2 (2)
5C
1 GDP (1)
4C
= 12 ATP
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
Cytoplasme
d) Bilan
cellule
BILAN E
Pour 1AG à 6 carbones
1AG à 6 carbones
1x
ATP
-1
AMP+2Pi
1 ACYL-CoA
3 ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
Cn
C2
6C
Cn-2
2
tours
β-oxydation
+
6C
5C
+
H
H
+
+
H
H
2 tours:
+ 2x5
4C
+ 3x12
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
+45 ATP
15
Cytoplasme
cellule
BILAN E
Pour 1AG à 8 carbones
1AG à 8 carbones
1x
ATP
AMP+2Pi
-1
1 ACYL-CoA
4 ACETYL-CoA
2C
4C
4C
4C
CYCLE
DE
KREBS
4C
Cn
C2
6C
Cn-2
3
tours
β-oxydation
3 tours:
+ 3x5
+
6C
5C
+
H
H
+
+
H
H
4C
+ 4x12
PHOSPHORYLATION
OXYDATIVE
+62 ATP
16
3C
2C
8.4.
Synthèse
de l’ATP
à partir
des protéines
4C
ou
5C
Le cycle Glucose-Alanine
Urée
G
NH4+
ALANINE
ALANINE
Pyruvate
X2 à X6 à l’exercice
G
fournit
10 à 15%
de l’E totale
d’un exercice
ALANINE
NH4+
Pyruvate
AA
G
G
G
G
17
GLYCOLYSE
NEOGLUCOGENESE
NH4+
=>urée => Reins
=>
U
r in
e
D’un point de vue énergétique, la néoglucogénèse est un processus coûteux.
Il en coûtera 6 ATP pour transformer une molécule de pyruvate en glucose!
Après 4h d’exo
…
hypoglycémie
représente
alors 45%
du Gh libéré
L’alanine produite
indépendamment
du pyruvate
NH4+
=>urée => Reins
=>
U
r in
e
18