Oxydations phosphorylantes
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Ré ch PRODUCTION DE L’’ ENERGIE PRODUCTION DE L ENERGIE D – OXYDATIONS PHOSPHORYLANTES PRODUCTION DE L’ ’ ENERGIE L(phosphorylations (PHOSPHORYLATION OXYDATIVE) D- Oxydations phosphorylantes oxydatives) I– D – OXYDATIONS PHOSPHORYLANTES I- Rappels sur l'oxydoréduction OXYDATIVE) Rappels préliminaires sur l’oxydo-réduction DI ––(PHOSPHORYLATION OXYDATIONS PHOSPHORYLANTES II –(PHOSPHORYLATION Introduction En oxydant un composéSUR quiOXYDATIVE) a tendance a porter un ou plusieurs électrons, il se I – est RAPPELS L’ -REDUCTION (1) L’OXYDOOXYDO un de réducteur suivant l'équation rédox. III I–transforme la chaîne respiratoire –Organisation Rappelsen préliminaires sur l’oxydo-réduction L'oxydant toujours a gauche. de l’ATP –Rappels Introduction IV II de formation I–L'agent –Mécanisme préliminaires l’oxydo-réduction I –ne RAPPELS SUR sur L’ ’OXYDO-REDUCTION (1)aentre Ln'importe OXYDO Réaction d ’oxydo-réduction : transfert d’électrons 2 entités peut pas réduire quel système. On un pouvoir réducteur du couple –Introduction Organisation V –III Bilan énergétiquede la chaîne respiratoire II –chimiques rédox. ou biochimiques: unl’ATP oxydant et un réducteur. –– Mécanisme dedeformation de VI IV –On Régulation III Organisation la chaîne respiratoire Réaction d ’oxydo-réduction : transfert d’électrons entre 2 entités détermine le potentiel de réduction du couple rédox, il s'exprime par: –Physiologie énergétique ou biochimiques: un :oxydant et un réducteur. IV –Bilan Mécanisme formation de l’ATP VIIV –chimiques etdepathologie Réaction dʼoxydo-réduction transfert dentre 2 entités chimiques ou biochimiques : un L’oxydant est l’espèce qui capturedʼé1 ou 2 électrons VI Régulation V ––Bilan oxydant eténergétique un réducteur. L’oxydant est l’espèce qui capturequi 1 oucède 2 électrons Le réducteur est l’espèce 1 ou 2 électrons VII – Physiologie et pathologie Lʼoxydant est lʼespèce qui capture 1 ou 2 e-. VI – Régulation Le réducteur est l’espèce qui cède 1 ou 2 électrons Le réducteur est lʼespèce qui cède 1 ou 2 e-. VII – Physiologie et pathologie Oxydant Oxydant + n e+- n e- Réa L’ chim Le Réactio chimiqu L’o Ox Le r L’oxyd Le rédu Un Oxy Un Oxydan Un a Poa Un Un agen Un agen Pote R Potentie Réa Réactio réducteur réducteur Unagent agent oxydant donné ne peut oxyder que certains systèmes systèmes. Un oxydant donné ne peut oxyder que certains I –agent RAPPELS SUR L’ -REDUCTION (1) L’OXYDOOXYDO Un oxydant donné neréduire peut oxyder quesystèmes: certains systèmes Un agent réducteur donné ne peut que certains UnUn agent réducteur donné ne peut réduire que certains systèmes : agent réducteur donné ne peut réduire que certains systèmes: Réaction ’oxydo-réduction transfert d’électrons entre 2 entités ln [red] Potentieldde réduction: E: = E0 - RT chimiques ou biochimiques: un oxydant nF et un réducteur. [ox] Potentiel de réduction: E = E0 - RT ln [red] nF 1 est l ’oxydant) L’oxydant l’espèce qui capture 1 ou 2 électrons [ox] Réaction est d ’oxydo-réduction : 2 couples rédox (couple I – RAPPELS SUR L’ (2) L’OXYDOOXYDO Le réducteur est l’espèce qui cède 1-REDUCTION ou 2 électrons I– ox1 SUR + red 2L’ red1 +-REDUCTION ox2 I – RAPPELS (2) L’OXYDOOXYDO Réaction d ’oxydo-réduction : 2 couples rédox -SUR Oxydant + réducteur I – RAPPELS L’ ’OXYDO-REDUCTION (2) (couple 1 est l ’oxydant) L OXYDO Différence den epotentiels de réduction : Différence de potentiels de réduction : On peut calculer la différence de potentiel de réduction delta E° = E1- E2 RT que certains systèmes ln [red1] Différence potentiels réduction : [ox2] 2de oxyder red1 + ox2 !Un E agent = E1 oxydant - Ede2ox1 = donné !+ E0 red -ne peut I–R I – RAP RA L !E = E1 - E2 = !E - RT [ox2] 0 =-!E nF ln [red1] E00 -) !E = E1 - (EE [ox1][red] [red2] 2 1 2 nF ln [red2] Potentiel de réduction: E0 - RT[ox1] 0 = ( E01 - EE 2) nF [ox] ( E01 - E02 ) La La loi I – RAPPELS L’ L’OXYDOOXYDO-REDUCTION (3) Biochimie : !ESUR ’ Biochimie : !E’0 Les Les éle de de de bas Un agent réducteur donné0 nenF peut que[red2] certains RT réduire [red1] [ox2] systèmes: ln [ox1] ! !G !GLe = En biochimie delta E'°: pH7 25°C Biochimie : !Eon ’0 utilise Réaction d ’oxydo-réduction : 2 couples rédox (couple 1 est l ’oxydant) 0 RT2 [red1] red1 +[ox2] ox2 !E = !ox1 E0’ +- red RT [red1] [ox2] [red1] [ox2] !E = !E0’0’ nF - RT ln ln[ox1] [red2] ( !E = !E - nF ln [ox1] [red2] nF relie [ox1] [red2] de !E et celle de !G : La loi de Nernst la valeur Calcul numérique : Calcul numériqueSUR : Calcul numérique : I!–GRAPPELS L’ OXYDO(3) L OXYDO 0 0 = - n F! - n F! F!E ou !G’ ’= F!E-’REDUCTION ( l’ ( l’oxy 0 E’ 0E’ !! !E’ = 0,060,06 [red1] électrons vont passer du [ox2] couple [red1] [ox2] rédox 2 (le réducteur) 0’ - 0’ 0,06 !ELes loglog 0’ -!=E E !==E!!EE 10 10 [red1] [ox2] ! n nn log [red2] 10 [ox1] [ox1] [red2] [ox1] bas potentiel standard E’0[red2] vers le couple rédox I –deRAPPELS SUR L’ (3) 1 2-REDUCTION L’OXYDOOXYDO La loi de Nernst relie la valeur de !E et celle de !G : ( l’oxydant) de plus haut potentiel standard E’01. On peut savoir quel est celui qui va être oxydant ou réducteur. La loi de Nernst relie la valeur de !E et celle de !G : La Loi de NERNST relie la valeur de delta valeur de 0 G =0-1 -nE’F! E ou !G’0 = E-an0la F! !E’0 delta G: F0! F = E’ !E’! 2 est positif et donc !G’ est négatif. !G = - n F! F!E ou !G’0 = - n F! F!E’0 Les électrons vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) Les vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) de bas potentiel standard Eʼ02 vers le Les eélectrons vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) 0potentiel couple rédox 1 (lʼoxydant) de0plus haut Eʼ01. potentiel standard lestandard couple rédox 1 dede basbas potentiel standard E’ 2 vers leE’ couple rédox 1 2 vers Il existe une relation entre la valeur de delta G est celle de delta E. ( l’oxydant) de plusde haut potentiel E’0standard 1. ( l’oxydant) plus haut standard potentiel E’0 . 1 !E’0 = E’01 - E’02 est positif et donc !G’0 est négatif. !E’0 = E’01 - E’02 est positif et donc !G’0 est négatif. 1 !G = - n F! F!E ou !G’0 = - n F! F!E’0 Les électrons vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) de bas potentiel standard E’02 vers le couple rédox 1 ( l’oxydant) de plus haut potentiel standard E’0 . Pour que la réaction puisse avoir lieu dans1 le sens considéré, il faut que delta G°' soit négatif, donc delta E'° POSITIF. !E’0 = E’01 - E’02 est positif et donc !G’0 est négatif. II - INTRODUCTION Les mitochondries sont le lieu esse d’énergie chimique qui est stockée elles consomment plus de 90% de Potentiels de ré lectrons réduction standard des transporteurs d’é d’électrons impliqué impliqués dans la chaî chaîne respiratoire E’0 (V) Réaction redox (demi-réaction) 2H+ + 2eH2 NAD+ + H+ + 2e- I III IV - 0,41 - 0,32 NADH NADH déshydrogénase (FMN) + 2H+ + 2 eNADH déshydrogénase (FMN H2) Ubiquinone + 2H+ + 2eubiquinol - 0,30 0,04 Cytochrome b (Fe3+) + e- cytochrome b (Fe2+) Cytochrome c1 (Fe3+) + e- cytochrome c1 (Fe2+) 0,22 Cytochrome c (Fe3+) + e- cytochrome c (Fe2+) 0,25 + e- (Fe2+) 0,29 Cytochrome a (Fe3+) cytochrome a Cytochrome a3 (Fe3+) + e1O 2 2 + 2H+ + 2e- cytochrome a3 (Fe2+) H2O 0,08 0,55 0,82 1 Les oxydations cellulaires i des deshydrogénations où l sous forme de coenzymes r AH2 + FAD A + FA BH2 + NAD+ B + NA Le transfert d’électrons se 2 H+ + 2 e- ou H- + H+ : La chaîne respiratoire est f qui transportent les électro Cette suite de réactions d’o formation d’ATP: « Oxyda En condition standard de chimie pour le couple H+/H2 on aurait 0. Lʼoxydant est le composé qui va avoir le potentiel de réduction standard le plus élevé (0,82). MITOCHONDRIE ET COMPLEXES ENZYMATIQUES III - ORGANISATION DE LA II- Introduction II - INTRODUCTION MME - Cette INTRODUCTION cellule a pu vivre en aérobiose par rapport aux cellules primitives qui Succession vivaient ende complexes mul Les II mitochondries sont le lieu essentiel de la production dont les sous-unités dépende anaérobiose. Les mitochondries sontestlestockée lieu essentiel de lad’ATP: production d’énergie chimique qui sous forme et duest génome mitochondrial Les mitochondries sont le lieu essentiel de la production d'énergie chimique qui elles consomment plusqui de est 90% de l’oxygène utilisée par la cellule. d’énergie chimique stockée sous forme d’ATP: stockée sous forme d'ATP : elles consomment plus de 90% de l'oxygène utilisé par la elles consomment plus de 90% de l’oxygène utilisée par la cellule. MMI EIM protéines fonctionnant avec complexes I à IV cellule. Les oxydations cellulaires impliquent majoritairement - ATP synthase - flavoprotéines : coenzymes F -Les Les oxydations cellulaire impliquent majoritairement des deshydrogénations où l’énergie chimique est conservée des déshydrogénations où l'énergie oxydations impliquent majoritairement - Translocases cellulaires cytochromes : protéines à fe chimique est conservéeoù sous formechimique de coenzyme réduits. sous de coenzymes réduits: des forme deshydrogénations l’énergie est conservée - protéines fer-soufre : fer non AH FAD de coenzymes A + FADH à sonmitochondriale apoenzyme) sous forme réduits: - un transporteur non protéiq 2+ 2 (lié Matrice Canaux de porine + + (coenzyme BH + NAD B + NADH + H mobile) deshydrogénase " AH2 2 + FAD A + FADH-2pyruvate (lié à son apoenzyme) - enzymes du cycle de Krebs + + Le transfert d’électrons se fait sous la forme: Ces deux équations fournissent les eà la chaine respiratoire. BH2 + NAD B + NADH- enzymes + H (coenzyme mobile) de la !-oxydation 2Le H+transfert + 2 e- ou H- + H+ :se Équivalents d'électrons fait sous souslaréducteurs laforme: forme : Le transfert d’électrons se fait 2 H+ + 2 e- ou H- + H+ : Équivalents réducteurs La chaîne respiratoire est formée de catalyseurs en ligne - Latransportent chaine respiratoire estjusqu’à forméeOdepour catalyseurs ligne qui transportent les électrons qui les électrons former Hen 2 2O. La chaîneO2, respiratoire est formée de catalyseurs en ligne jusqu'à pour former H2O. Cette suite de Cette suite de réactions d’oxydation est couplée à laréaction d'oxydation est couplée à la qui transportent les électrons jusqu’à O2 pour former H2O. formation d'ATP à partir dʼune molécule dʼADP et dʼun phosphate « oxydations formation d’ATP: « Oxydations phosphorylantes ». Cette suite de réactions d’oxydation est couplée à la phosphorylantes. » formation d’ATP: « Oxydations phosphorylantes ». Suite de complexes protéiques qui sont des catalyseurs qui vont transportés les électrons jusquʼà lʼoxygène moléculaire pour former de lʼeau. En effet NAD ne réagit pas directement avec lʼoxygène. III - ORGANISATION DE LA CHAINE III - ORGANISATION DE LA CHAINE Succession de complexes multiprotéiques: dont les sous-unités dépendent du génome nucléaire (64) Succession demitochondrial complexes multiprotéiques: et du génome (13) dont les sous-unités dépendent du génome nucléaire (64) MITOCHONDRIE ET COMPLEXES ENZYMATIQUES Mitochondrie et complexe enzymatique MME III - ORGANISATION DE LA CHAINE Succession de complexes multiprotéiques dont les sous-unités dépendent du génom et du génome mitochondrial (13) MMI EIM - complexes I à IV - ATP synthase - Translocases Canaux de porine Matrice mitochondriale - protéines fonctionnant avec le coenzyme so - flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD - cytochromes : protéines à fer héminique - protéines fer-soufre : fer non héminique lié - un transporteur non protéique, l’ubiquino - pyruvate deshydrogénase - enzymes du cycle de Krebs - enzymes de la !-oxydation Elle est formée d'une membrane mitochondriale externe, interne et d'une matrice. MME: perméable aux ions et aux petites molécules avec présence de petits canaux: des porines. (poreuses aux ions et aux petites molécules) MMI: imperméables aux ions et en particulier au H+ . nécessité d'un transport actif pour ces différents composés. Les deux membranes sont séparés par un espace intermembranaire. MMI reçoit les différents complexes de la chaines respiratoire (I a IV), de complexe de l'ATP synthase (V) et des translocases. On a également une matrice mitochondriale dans laquelle on retrouve la pyruvate deshydrogénase, les enzymes du cycle de krebs et des enzymes de la béta oxydation. Les mitochondries sont le générateur de la cellules car cʼest au niveau de la mitochondrie que la plus grande partie dʼénergie va etre emmagasinée, provenant des oxydations cellulaires. (des désydrogénations : lʼénergie est conservée sous forme de coenzymes réduits) III- Organisation de la chaine respiratoire " Succession de complexes multiprotéiques dont les sous unités dépendent du génome nucléaire (64) et du génome mitochondrial (13) Ces différents complexes sont : - protéines qui fonctionnent avec le NAD+ (coenzyme soluble, mobile) - flavoprotéines : coenzymes flaviniques : FMN ou FAD - cytochromes : protéines à fer héminique (fer sous forme Fe2+ ou Fe3+) III - ORGANISATION DE LA CHAINE III - ORGANISATION DE LA CHAINE Succession de complexes multiprotéiques: NAD+ - protéines à coenzyme - flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD - cytochromes : protéines à fer héminique - protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S - protéines fer-soufre: fer non héminique lié au soufre. Exemple: Cys–S Cys Fe S S–Cys Cys S - un transporteur non protéique, l'ubiquinone ou coenzyme Q. Succession de complexes multiprotéiques: - protéines à coenzyme NAD+ - flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD - cytochromes : protéines à fer héminique - protéines fer-soufre : fer non héminique lié à - un transporteur non protéique, l’ubiquinone/ ou coenzyme Q (voir cours coenzymes) III - ORGANISATION DE LA CHAINE III - ORGANISATIO Succession de complexes multiprotéiques: ubiquinone: état oxydé - protéines à coenzyme NAD+ ubiquinol: état réduit - flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD III - ORGANISATION DE LA CHAINE - cytochromes : protéines à fer héminique - protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S Succession de complexes multiprotéiques: - protéines à coenzyme NAD+ - flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD - cytochromes : protéines à fer héminique Exemple: - protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S S–Cys Cys–S Cys Fe S Succession de com III - ORGAN - protéines à coen - flavoprotéines : - cytochromes : p - protéines fer-sou Succession d - un transporteur - protéines ou coenzyme Q ( - flavopro - cytochro - protéines Cys S - un transp ou coenzy Exemple: S–Cys (complexes qui fonctionnent les uns après les autres). Cys–S d'électrons Groupes transporteurs Fe Il existe différentsCys complexes Cys : S S 1- Complexe 1 Groupes transporteurs d ’électrons ’électrons NADH deshydrogénase: il récupère les équivalents réducteurs a partir du NADH. Il 4 H+ 1°- Complexe (47sous sous-unités): deshydrogénase possèdeI47 unités.NADH deshydrogé - plusieurs protéines Fe–S Ce complexe comporte par exemple plusieurs protéines fer-soufre et une flavoprotéines à - 1FMN flavoprotéine à FMN : FP1 (FP1), et énormément d'autres sous unités. CI L’accepteur est l’ubiquinone L'accepteur est l'ubiquinone,les équivalents réducteurs passent sur l'ubicuinone. Fe–S Groupes transporteurs d ’électrons ’électrons Réaction simple : red2 ox1 ox2 red1 red1 MMI Réaction simple : reçoit les électrons 1= ubiquinone LaOx réaction de transfert d’é est couplée au transfert de 4 protons ox1 ox2 red1 red1 2 =red2 NADH. dered la matrice (N) vers l ’EIM (P): NAD+ + UQH NADHdes + H+ +etUQ 2 Transfert desceélectrons l'ubiquinone. Nouvelle ré transfert : sur réaction exprimant ubiquinol ubiquinone Le transfert des se fait dans le sens+ du NADH. +0 électrons 0 0 NAD + UQH NADH + 5 H + UQ + H Cy !E’ = E’Ma1 - E’ 2 = 0,04 - (-+ 0,32) =2 ++ 40,36 V H+ + NADH NADCI + H+ Fe–S MMI Matrice Delta E'° = + 0,36 V. 0 = -nF! !E’0 =de- 69 kJ/mol On!aG’une variation delta G°', très forte, négative (réaction exergonique). La réaction de transfert des électrons est couplés au transfert de 4 protons de la matrice La réaction de transfert d’é est couplée au transfert de 4 protons vers l'espace intermembranaire (positivement) et négativement du coté de la matrice. de la matrice (N) vers l ’EIM (P): Nouvelleréaction ré ce ce transfert : réaction exprimant Nouvelle exprimant transfert: + NADH + 5 HMa + UQ 4 FMN 1°- Complexe I (47 sous-unités): NADH deshydrogé deshydrogénase NAD+ + UQH2 NADH + H+ + UQ - plusieurs protéines Fe–S ubiquinol ubiquinone -!1E’ flavoprotéine : FP1 0 = E’01 - E’à02FMN = 0,04 - (- 0,32) = + 0,36 V L’accepteur est l’ubiquinone !G’0 = -nF! !E’0 = - 69 kJ/mol NAD+ + UQH2 + 4+ H+Cy Cette réaction est la plus importante car la transfert de protons permet la synthèse d'ATP. Complexe 1: transfert de H+ sur FMN, puis 2 vont sur l'ubiquinone qui est un composé qui peut bouger à l'intérieur de la membrane mitochondriale interne. Et 4H+ vont dans l'espace intermembranaire Succ FMN NADH N + H+ Matrice 4 H+ Espace Intermembranaire Glycérol-3Phosphate ( du cytosol) Glycérol-3-P deshydrogénase FAD CI Fe–S MMI FMN CII UQ Fe–S FAD + NADH NAD + H+ Fe–S (FAD) Succinate Fumarate Matrice ETFP (FAD) Acyl-CoA déshydrogénase FAD Acyl-CoA 2- Complexe 2 4 sous unités 3 Succinate deshydrogénase : une des enzymes du cycle de Krebs. On a comme substrat de départ le succinate. Cette réaction couple le cycle de krebs et la chaine respiratoire On a des protéines fer-soufre et des flavoprotéines à FAD (FP2) 2°- Complexe II (4 sous-unités) 3°- Complexe III (11 sous-unités) LesSuccinate H+ et les électrons passent sur du l'ubiquinone pour donner de l'ubiquinol. deshydrogé énase (fait aussi partie cycle de Krebs) deshydrog Ubiquinol - cytochrome c Delta G0' est relativement faible en valeur absolue, il n'y a pas de possibilité de transfert - protéines Fe–S flavoprotéine à FAD : FP2 de protons. - protéines Fe–S - cytochromes b et c1 Réaction : FAD + succinate red2 FADH2 + Fumarate ox1 ox2 FADH2 + UQ L’accepteur est le cytochrome externe de la MMI red1 FAD + UQH2 Réaction simple : !E’0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V !G’0 = - 19 kJ/mol UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) De UQH2 au cyt c : !E’0 = 0,2 électrons au !G’0 = - 4 Il*yDeux a d'autres systèmes enzymatique qui vont transférer des autres systèmes enzymatiques injectent également deségalement é niveau dedel'ubiquinone (sans passer C I et C II). au niveau l’ubiquinone (sans passer par CI par ni CII): Ce complexe fonctionne comm - acylénase - acyl-CoA deshydrogénase (fonctionne avec FAD) : béta oxydation des acides gras acyl-coA deshydrogé deshydrog UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) + 2HM - glycé deshydrogé glycérolrol-33-Pphosphate deshydrogénase - glycérol deshydrogénase (fonctionne avec le FAD) : navette de transfert des e-. Ces systèmes vont injecter des électrons au niveau de l'ubiquinone par leur propre système enzymatique. L'ubiquinone reçoit des électrons du complexe I, II et a partir de différentes flavoprotéines qui correspondent a des réactions enzymatiques qui mettent en jeu principalement des flavoprotéines. 4°- Complexe IV (13 sous-unités 4 H+ Espace Intermembranaire 4 H+ + 2H2 aboutit a l'ubiquinone, et ca va Cytochrome Le complexe 1 va sur l'ubiquinone, le complexe vers le oxydase - cyt a et a3 complexe 3 Cyt c - 2 ions CuA et CuB cruciaux p MMI3- Complexe 3 CI UQ CIII CIV Ubiquinol- cytochrome c oxydoréductase : passage 2e2e- des e- de lʼubiquinone cytochrome c (différent du c1), il sert de transporteur. C NAD+ NADH 11 sous unités. 1 O + 2 H+ H2O + H+ Fumarate Protéines fer-soufre et cytochrome b et C1 2 2 Succinate II Matrice Mitochondriale - Réduction de 1/2 O2 en H2O im - Le flux de chaque électron entr vers de lela matrice vers l ’EIM : + 1/2 O * 2 cyt c (Fe2+) + 4 HMa + 2 Du cyt c à O2 : !E’0 = 0,81 !G’0 = - 108 3°- Complexe III (11 sous-unités) Ubiquinol - cytochrome c oxydoré oxydoréductase - protéines des Fe–S électrons provenant du complexe 3, c'est le cytochrome c (différent du L'accepteur - cytochromes et c1 2°- (ne Complexe (4 bsous-unités) C1) fait IIpas partie du complexe 3) qui a la propriété d'être mobile a3°-laComplexe surface III externe (11 sous-unités) L’accepteur est le cytochrome c quipartie est mobile à de la surface Succinate deshydrogé énase (fait aussi du cycle Krebs) deshydrog de la membrane mitochondriale interne (navette qui permet le passage des électrons d'un oxydoréduct Ubiquinol - cytochrome c oxydoré externe de laFe–S MMI - protéines complexe à l'autre à 2). - flavoprotéine à FAD(3 : FP2 - protéines Fe–S - cytochromes b et c1 Réaction simple : Réaction : UQ + 2 cyt c (Fe2+) + 2 H+ UQH + 2 cyt c (Fe3+) 2 FAD + succinate red22 au cyt ox1 c : De UQH FADH2 + UQ FADH2 + Fumarate 0 = !E’ox2 0,25red1 - 0,04 = 0,21 V 0 =+- UQH FAD !G’ 41 kJ/mol 2 0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V Ce!E’ complexe fonctionne comme une pompe à protons : !G’0 = - 19 kJ/mol + UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) + 2HMa UQ + 2 cyt c (Fe2+) + 4 H+Cy * Deux autres systèmes enzymatiques injectent également des é L’accepteur est le cytochrome c qui est mob mo externe de la MMI Réaction simple : UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) UQ + 2 cyt De UQH2 au cyt c : !E’0 = 0,25 - 0,04 = 0, !G’0 = - 41 kJ/mol au niveau de l’ubiquinone (sans passer par CI ni CII): Ce complexe fonctionne comme une pompe Delta G0' est élevée en valeur absolue - acylacyl-coA deshydrogé deshydrogénase + UQ + On -va pouvoir faire un transfert de protons de la matrice vers l'espace intermembranaire. UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) + 2HMa glycé glycérolrol-3-P deshydrogé deshydrogénase Ce complexe fonctionne comme une pompe a protons On a deux composés mobiles qui permettent le transfert des électrons d'un complexe a 3°- Complexe III (11 sous-unités) l'autre, on a aussi la pompe a protons avec le passage de 4 protons dans l'espace 4°- Ubiquinol Complexe IV- cytochrome (13 sous-unités) c oxydoré oxydoréductase intermembranaire. Cytochrome oxydase - protéines Fe–S Le cytochrome c va pouvoir donner ses électrons au complexe suivant (complexe 4) cytochromes b et c1 - -cyt a et a3 - 2 ions CuAest et Cu le transfert d’électrons L’accepteur le Espace cytochrome c qui est +mobile à la surface B cruciaux pour 4H 4 H+ 2H+ externe de la Intermembranaire MMI - Réduction de 1/2 O2 en H2O implique l’intervention de 2 électrons Cyt c R-éLe action simple : électron entraîne le mouvement d’1 proton flux de chaque 3+ : de la matrice vers l ’EIM UQH 2 + 2 cyt c (Fe ) MMI + 2 HUQ + 2 cyt c (Fe2+) + 2 H+ UQ CIII CIV 0 CI au cyt +!E’1/2 + + HO 3+) + V De UQH - 20,04 * 2 cyt + =O0,25 cyt c = (Fe0,21 2 HCy 2c (Fe2+) +c 4: HMa 2 2 !G’0 = - 41 kJ/mol 2e2e- II C NAD+ Ce complexe fonctionne comme une pompe à protons : 0 NADH Du cyt c à O2 : !E’ = 0,81 - 0,25 = 0,56 V 1 O + 2 H+ H2O + + 0 3+ UQ + 2 cyt 2 c2 (Fe2+) + 4 H Cy UQH2 + 2 cyt!cG’ (Fe 2HkJ/mol Fumarate =) -+108 Ma + H+ 4°- Complexe IV (13 sous-unités) Cytochrome oxydase - cyt a et a3 - 2 ions CuA et CuB cruciaux pour le transfe - Réduction de 1/2 O2 en H2O implique l’inter - Le flux de chaque électron entraîne le mouve de la matrice vers l ’EIM : 2 H+ + 1/2 O * 2 cyt c (Fe2+) + 4 HMa + 2 2 cyt c (F Succinate Du cyt c à O2 : Matrice Mitochondriale !E’0 = 0,81 - 0,25 = 0,56 !G’0 = - 108 kJ/mol 4- Complexe 4 4 Cytochrome oxydase Complexe IV (13 sous-unités) 134°sous unités. Il estCytochrome composéoxydase de plusieurs cytochrome a et a3, et de différentes protéines qui possèdent des-ions cuivre Cu A et Cu B (qui interviennent dans le transfert des électrons) cyt a et a3 L'étape finale: O2 en H2O, ce qui implique l'intervention de 2 électrons. - 2 ions CuA et réduction CuB cruciauxde pour le transfert d’électrons En même temps, on a le flux de chaque électrons qui entraine le mouvement d'un proton Réduction de 1/2 O2 en H2O implique l’intervention de 2 électrons de- la matrice vers l'espace intermembranaire - Le flux de chaque électron entraîne le mouvement d’1 proton on adelela transfert 2 protons. matrice versde l ’EIM : 2 H+ Réaction globale: + 1/2 O * 2 cyt c (Fe2+) + 4 HMa + 2 + + HO 2 cyt c (Fe3+) + 2 HCy 2 Du cyt c à O2 : !E’0 = 0,81 - 0,25 = 0,56 V !G’0 = - 108 kJ/mol Valeur de deltaG0' fortement négative. 4 Le cytochrome C transfert deux électrons qui vont servir pour la formation de H20 (réaction exergonique) et transfert de 2 protons de la matrice vers l'espace intermembranaire 5- Organisation générale On 5°a 3Organisation pompes a générale protons (I, III, IV) qui sont unies par deux transporteurs 5°-d'électrons Organisation générale mobiles (l'ubiquinone et le cytochrome c) Jamais de passage de I à II ou de II à I. Trois pompes à protons (I, III, IV) unies par 2 transporteurs Trois pompes à protons (I, III, IV) unies p Comment peut on déterminer l'ordre de ces transporteurs ? d’électrons mobiles (UQ et le cyt c) d’électrons mobiles (UQ et le cyt c) a- Détermination des E'° Ordre des transporteurs: Ordre des transporteurs: a) détermination des E’0 a) détermination des E’0 On peut comprendre les différents couples rédox acceptent les électrons à partir d'un b) suivi de la vitesse de réoxydation d b) suivi de la vitesse deque réoxydation des transporteurs couple rédox qui a la même valeur de E. Mesures expérimentales de Eʼ0, on peut donc c) utilisation d’inhibiteurs c) utilisation d’inhibiteurs déterminer un ordre de ces cytochromes : ordre de potentiel de réduction croissant puisque les e- passent dʼun transporteur de bas potentiel standard à un potentiel standard plus élevé. b- Suivre la vitesse de ré oxydation des transporteurs Cytochromes sous forme rrééduite Expériences avec des mitochondries isolées, on essai d'étudier l'état d'oxydation des cytochrome. Si on leur fourni du succinate, tout les cytochromes s'accumulent sous forme réduite si il suivid'oxygène de la vitesse de réoxydation des transporteurs: n'y a b) pas dans le système (première partie de la courbe). expériences sur mitochondries isolées 5°- Organisation générale Ensemble des transporteurs Trois pompes à protons (I, III, IV) unies p d’électrons mobiles (UQ et le cyt c) 100 Ordre des transporteurs: Addition d’O2 50 Addition de succinate cyt b cyt c1 cyt c a) détermination des E’0 b) suivi de la vitesse de réoxydation des c) utilisation d’inhibiteurs cyt (a+a3) 0 Temps A lʼétat basal on considère quʼil y a autant de forme oxydé que réduite. Les spectres dʼabsorption sont différents les autres des autres et sont modifiés en fonction de lʼétat dʼoxydation. On va avoir transfert dʼe-, transporteurs vont se retrouver à lʼétat réduit, quand on additionne les succinate, tout lʼensemble des transporteurs sont sous forme réduit. Si on rajoute de l'oxygène, les transporteurs qui sont les plus proches de l'oxygène de la chaine respiratoires sont les premiers oxydés (oxydation des transporteurs). C'est le cytochrome (a, a3) qui est oxydé en premier, puis le c, puis le c1, puis le b (le plus loin de lʼoxygène). Grace a la vitesse de réoxydation de ces cytochromes => ordre de fonctionnement de ces cytochromes. c- Utilisation d'inhibiteurs de la chaine respiratoire On peut faire fonctionner cette chaine respiratoire en présence d'un substrat et d'oxygène, on rajoute un inhibiteur qui bloque la réaction à une moment spécifique. IV- MECANISME IVréduits, Principe: led’transporteurs qui interviennent avant l'étape inhibée seront ceuxDE quiFORMATION DE c) Utilisation d’ inhibiteurs du transfert d’ d’ é en pré présence d’ d’oxygè oxygène interviennent après seront oxydés. 1°- Le transfert d’é à l ’O est fortement exe 2 Roténone * 2 couples rédox : NAD+/NADH et O2/H2O X NADH UQ Cyt b UQH2 Cyt b Cyt c1 Cyt c Cyt a/a3 Cyt c Cyt a/a3 NADH + H+ + 1/2O2 H2O + NAD+ 0 !E’0 = !E’O0 / " !E’NAD = + 0,82 + / NADH HO Antimycine A NADH X 2 Cyt c1 NADH UQH2 Cyt c1 Cyt b Cyt c 2 D ’où !G’0 = - nF !E’0 CN– Cyt a/a3 !G’0 = -2 x 96 500 x 1,14 = - 220 000 J X Conclusion : une grande partie de cette én pour le pompage de protons à travers la M + + 1/2O NADH +c1 11H NAD+ + 1 L'antimycine bloque le transfert d'électrons du cytochrome b au cytochrome au Ex: l’antimycine AA bloque le transfert des e- du cyt b vers le cyt c1 au 2 Ma niveau du du complexe III: NADH, niveau complexe 3. UQH2 et le cyt b sont sous forme *A partir du succinate : !G’0 = - 152 kJ/ réduite, les autres composés sous forme oxydée La roténone: on bloque le transfert d'électrons entre NADH et UQ. NADH sous forme FADH2 + 6H+Ma + 1/2 O2 FAD + 6 réduit, les autres composés sous forme oxydée. On peut reconstruire une chaine respiratoire avec un ordre des différents transporteurs. Le cyanure est un poison violent si on en avale, on bloque la chaine respiratoire => on ne peut plus respirer car incapable dʼutiliser lʼoxygène. IV- Mécanisme de formation de l'ATP O consommé consommé 2 IVMECANISME DE L’ IV-2°L’ATP Le transfert DE d ’e-FORMATION à l ’O est étroitement couplé 1°- Le transfert d’é à l ’O2 est fortement exergonique Expériences avecNAD mitochondries isolées/H: O +/NADH et * 2 couples rédox IVDE :FORMATION DE O L’ 2 IV- MECANISME L2’ATP ajouts de différentsHSO et I+enNAD présence d’ O2 + + 1/2O + NADH + • H 2 2 lafortement d ’O2 0 = !E’d’é 0 mesure 1°- Le!E’ transfert à l ’O est exergonique 0consommation 2 de " ! E’ = + 0,82 " (- 0,32) = + 1,14 V O2 / H O NAD+ / NADH Addition de CN- * 2 couples rédoxmesure : 2NAD+de /NADH O2/H2O la # det’ATP 0 = - nF !E’0 ++ D ’où+ !HG’ NADH 1/2O2 H2O + NAD+ 0 0 = !0 E’ !E’!0G’ E’NAD (- 0,32) - 220V kJ/mol = O-2 x "96!500 x+ / NADH 1,14 == +-0,82 220 "000 J/mol= += 1,14 2 / H2 O Mitochondries isolé isolé ATP synthé synthétisé tisé 2 1- Le transfert d'électrons à l'oxygène est fortement exergonique à la synthèse d ’ATP Addition d‘ADP et de Pi Addition de succinate D ’où !G’0 = - nF !E’0 ! ! grande partie de cette énergie est utilisé une e utiliséd'électrons OnConclusion part d'un: substrat pour aboutir a un transfert et à de l'oxygène. On peut calculer delta G0' et E'° Conclusion : une grande partie de cette é nergie est utilisé é e + + +énergie Conclusion : une est utilisée pour le transfert des électrons NADH + 11H +grande 1/2O2 partie NAD+de+ cette 10Hutilis H2O Cy pour le pompage deMa protons à travers la MMI. et pour le pompage de protons à travers la membrane mitochondriale interne. *A partir du succinate : !G’0 = - 152 +kJ/mol + + 0 = -2lexpompage - 220 kJ/mol protons travers !G’pour 96 500 x de 1,14 = - 220à 000 J/molla =MMI. NADH + 11H Ma + 1/2O2 FADH + 6H+ NAD + 10H + H2O Cy + +H O FAD + 6HCy 2 + 1/2 O Ma: !G’0 = 2- 152 kJ/mol *A partir du2succinate FADH2 + 6H+Ma + 1/2 O2 + +H O FAD + 6HCy 2 2- Le transfert d'électrons à l'oxygène est couplé à la synthèse d'ATP O2 consommé consommé Mitochondries isolé isolées en pré présence d’ d’O2 Expériences ATP synthé synth tisé avec des mitochondries isolées : O2 consommé é étisé consomm On rajoute des inhibiteurs des substrats Mitochondriesetisolé ées en pré O2 présence d'oxygène isol présence d’ d’en ATP synthé synthétisé tisé On mesure la consommation d'oxygène et la formation d'ATP. Addition de CNAddition de CNAddition de Addition de succinate Addition succinate Addition d‘ADP et de Pi d‘ADP et de Pi TempsTemps Temp FADH2 + 6H+Ma + 1/2 O2 O2 consommé consommé + +H O FAD + 6HCy 2 Mitochondries isolé isolées en pré présence d’ d’O2 ATP synthé synthétisé tisé Addition de CN- Addition d‘ADP et de Pi Addition de succinate Temps Si je démarre en mettant de l'ADP et du phosphate, Il n'y a pas de consommation d'oxygène et pas d'ATP. Si je rajoute du succinate, consommation de l'oxygène et formation d'ATP. Avec un inhibiteur, de la chaine, je bloque le transfert d'électrons 6 il n'y a plus de consommation d'oxygène, et la synthèse d'ATP s'arrête. Couplage très important entre lʼoxygène et lʼATP. O2 consommé consommé Certains composé composés permettent à la respira mais il y a absence de synthè synthèse d’ d’ATP: ATP synthé synthétisé tisé Addition d’oligomycine (inhibiteur de l’ATP synthase) synthase) %' %# $%& $%& Addition d‘ADP et de Pi Addition de succinate $%& Temps $%& Agent dé découplant : dinitrophé dinitrophénol On rajoute du succinate, pas de fonctionnement. On rajoute ADP et Pi, consommation d'oxygène et fabrication d'ATP. Avec un inhibiteur de l'ATP synthase : (complexe qui fabrique l'ATP à partir d'ADP), oligomycine plus de formation d'ATP et plus de consommation d'oxygène Certains ésystèmes sé permettent sont à la respiration de continuer, compos LesO2composé deux couplés. consommé consomm mais il ATP ypeut a absence synthè èse d’ synth d’ATP: synthé étisé synth tiséde un On faire découplage entre la respiration et la synthèse d'ATP: certains composés Système physiologique de dé Addition permettent à la respiration de continuer. Ici l'agent découplant est le dinitrophénol. thermogénine d’oligomycine d’oligomycine (inhibiteur de ' l’ATP % synthase) synthase) %# $%& $%& $%&de Addition Addition d‘ADP et de Pi Addition de DNP !""#! $%& Découplage Production de chaleur • graisse brune (nouveau-nés des mammifères et h mitochondries +++ (cyt) succinate Agent découplant : dinitrophénol Agent dé découplant : dinitrophé dinitrophénol Certains composés permettent à laTemps respiration de continuer, mais il y a absence de la synthèse d'ATP : ce sont les agents découplants qui le permettent. Système physiologique de découplage : d‘ADP et de Pi Addition de succinate $%& $%& Si j'ajoute le dinitrophénol (agent cardé Temps découplant), la chaine respiratoire fonctionne, Agent découplant : dinitrophé dinitrophénol consommation d'oxygène, mais pas de formation d'ATP. Les protons ont été pris en charge par le dinitrophénol. Il est capable de transporter les protons au travers de la membrane interne. Il existe un système physiologique de découplage : thermogénine pour la production de chaleur. O2 consommé consommé ATP synthé synthétisé tisé Addition d’oligomycine (inhibiteur de l’ATP synthase) synthase) Système physiologique de d thermogénine Addition de DNP Découplage Production de chaleur • graisse brune (nouveau-nés des mammifères et h mitochondries +++ (cyt) Addition d‘ADP et de Pi Addition de succinate Temps Lorsque les protons reviennent vers le cytosol : dégagement de chaleur. Il sert pour les mammifères qui ont de la graisse brune par opposition a la graisse blanche : production de chaleur si l'organisme en a besoin Graisses brune (riche en mitochondries et des cytochrome qui sont coloré). " Schéma global Espace intermembranaire Cyt c Matrice IV 3° Complexe enzymatique de l’ l’ATP synt III Deux composants F0 et F1 II F0 : canal transmembranaire H+ F0 Protéine de découplage (thermogénine) H+ I F1 = 6 sous-unités formant une protu dans la matrice F1 Chaleur Au niveau matriciel, les protons sont transférés au niveau du complexe 1, 3 et 4 vers l'espace intermembranaire. Les protons sont intermembranaire et passe dans le complexe d'ATP4°synthase qui permet Théorie chimio-osmotique de formation d la d'ATP. Ou soitdeilsformation reviennent dans l'espace matriciel par la thermogénine avec 4°-synthèse Théorie chimio-osmotique de l’ATP un dégagement de chaleur. Ancienne hypothè hypothèse : Couplage de nature chimique (comme 3PGA est de transformé 1,3-BPG et 3- Complexe enzymatique l'ATPen synthase l’énergie emmagasinée dans ce composé est utilisée pour la synthèse d’ATP). Mais danscomposants le cas de la chaîne respiratoire, intermédiaires chimiques ? Deux (en MO): (complexe V) Premier couplage de nature chimiochimio-osmotiqu Oxydation du NADH et transport actif de pr L’él ’élément de couplage est la chaî chaîne membra d’électrons ’électrons - F0: qui est un canal transmembranaire, canal à travers la membraneDeuxiè mitochondriale ème couplage de nature osmoDeuxi osmo-chimique interne Hypothè èse chimioHypoth chimio-osmotique de Mitchell : Le transport d’é lectrons et laqui synthè èse d’ couplé - F1= 6 sous unités forme unesont protubérance d’électrons synth d’ATP couplés par un gradient de protons à travers la MMI. Succession de 2 couplages: L’un chimiochimio-osmotique puis l’ l’autre osmoosmo-chimique Transport des protons de l’ l’EIM vers la matr phosphorylation en ATP. d’ADP dans le matrice (miseeten évidence d’ en ME) L’él ’élément de couplage est l’ l’ATP synthase La force protoncoule proton-motrice qui entraî entraîne l’é l’écoule à travers F0 vers la matrice fournit l’é nergie l’énergie à la synthè synthèse d’ d’ATP catalysé catalysée par le complex 4- Théorie chimio-osmotique de la formation de l'ATP. Durant longtemps on a pensé que la formation de l'ATP, était un couplage de nature chimique (comme 3PGA est transformé en 1,3 BPG et l'énergie emmaganisée dans ce composé est utilisé pour la synthèse d'ATP). Mais au niveau de la chaine respiratoire, on a jamais trouvé d'intermédiaire chimiques. Hypothèse de MITCHELL: c'est un gradient de protons qui couple le flux d'électrons par la phosphorylation de l'ATP en ADP à travers la membrane mitochondriale interne. Succession de 2 couplages - chimio-osmotique - puis osmo-chimique Couplage chimio-osmotique. Premier couplage de nature chimio-osmotique : Composante chimique qui correspond a l'oxydation du NADH. Et composant osmotique: transport actif de protons vers l'espace intermembranaire, l'élément de couplage entre le deux est la chaine membranaire de transferts d'électrons. Deuxième couplage : Couplage de nature osmo-chimique: On a d'abord la composante osmotique transport de protons de l'espace intermembranaire vers la matrice et puis la composante chimique qui est la phosphorylation d'ADP en ATP (du point de vue chimique) ces deux éléments sont couplés grâce au complexe de l'ATP synthase. C'est la force proton motrice qui entraine les protons à travers F0 vers la matrice, qui va fournir l'énergie nécessaire a la synthèse de l'ATP catalysé par le complexe F1 qui se situe à lʼextrémité du canal transmembranaire. Schéma final MME 4 4 H+ H+ 2H+ Cyt c Espace Intermembranaire I 2e2e- IV III 1 O + 2 H+ H2O 2 2 Matrice Synthè Synthèse d’ d’ATP dirigé dirigée par la force protonproton-motrice M M I II NADH + H+ UQ NAD+ 5°- Transports actifs indispensables aux phosphorylantes - ADP et Pi vers la matrice - ATP vers le cytosol F0 ADP+ Pi H+ Deux systèmes de transport: • Adénine nucléotide translocase • Phosphate translocase F1 ATP Les protons vont pouvoir utiliser le complexe de l'ATP synthase pour revenir au niveau de la matrice et en même temps, coupage de la synthèse d'ATP. Espace D'une manière globale, on a uneMatrice quantité de protons qui est transférée, qui est de l'ordre V- BILAN ENERGETIQUE Intermembranaire de 10 protons. (cytosol) Adé Adénine 4nuclé nucléotide ATP translocase ADP3(antiport) ATP synthase 3 H+ • Nombre de protons traversant la MMI : 10 à partir de NADH 6 à partir du succinate ATP4ADP3- 3 H+ • Nombre de H+ nécessaires pour la synthès d’ATP : 4 dont 1 pour le transport de Pi, A MME 4 4 H+ H+ 2H+ Cyt c Espace Intermembranaire 5- Transport actifs indispensables aux oxydation I UQ 5°- Transports actifs indispensables aux phosphorylantes - ADP et Pi vers la matrice - ATP vers le cytosol 2e2e- IV II III Les substrats et produits obtenus sont utilisés pour les besoins de laDeux cellule, l'ATP de la systèmes de transport: 1 O +2H H O NAD matrice a besoin d'être exportée, de changer de compartiment, versnucléotide le NADH mitochondriale 2 • Adénine translocase +H cytosol. Il faut remmener le substrat ADP + Pi vers la mitochondrie. • Phosphate translocase 2 + 2 M M I + + Matrice F0 ADP+ Pi Synthè èsede d’ Synth d’ATP 5°- Transports actifs indispensables Deux systèmes transport: H F aux oxydations dirigé dirigée par ATP lanucléotide force protonproton-motrice - adénine translocase (antiport) passage de 3 protons qui permettent la phosphorylantes synthèse d'ATP. Cetla ATP doit passer de la matrice ver l'espace intermembranaire, on - ADP et Pi vers matrice utilise ce transporteur. On a en sens inverse le transport de l'ADP+Pi. - ATP vers le cytosol + 1 - phosphate translocase (symport), deux composés vont traverser la membrane dans le même sens. (un proton et H2PO4-) nécessité de la consommation d'un protons pour ce transport. Deux systèmes de transport: Espace Matrice • Adénine nucléotide translocase Intermembranaire (cytosol) • Phosphate translocase Adé Adénine 4nuclé nucléotide ATP translocase ADP3(antiport) ATP synthase Phosphate Translocase (symport) symport) H+ • Nombre de protons traversant la MMI : 10 à partir de NADH 6 à partir du succinate ATP4ADP3- 3 H+ 3 H+ H2PO4- V- BILAN ENERGETIQUE H2PO4- H+ • Nombre de H+ nécessaires pour la synth d’ATP : 4 dont 1 pour le transport de Pi, 1°- Bilan énergé nergétique - NADH mito : - FADH2 mito : - NADH cyto : 2,5 ATP 1,5 ATP 1,5 ATP (navette du glycérol ou 2,5 ATP (navette du malat Les oxydations phosphorylantes fournissent de l’ l’ATP synthé synthétisé tisé dans les cellules V- BILAN ENERGETIQUE VBilan énergétique • Nombre de protons traversant la MMI : " à partir de NADH 10 Le nombre de protons traversent la membrane est égale à 10 à partir de NADH et de 6 à 6 à partir du succinate partir du succinate. Le nombre nécessaires pour la synthèse d'une molécule d'ATP: 4 dont 1 pour • Nombre dede H+ protons nécessaires pour la synthèse d ’une molécule le transport de 1PI, ADP et ATP. (3depour la force proto motrice) d’ATP : 4 dont pour le transport Pi, ATP et ADP Fourniture en ATP 1°- Bilan énergé étique(valeurs a retenir): nerg - NADH mito : - FADH2 mito : - NADH cyto : 2,5 ATP 1,5 ATP 1,5 ATP (navette du glycérol-3-phosphate) ou 2,5 ATP (navette du malate/aspartate) Lesoxydation oxydations phosphorylantes fournissent la majeurela partie → les phosphorylantes fournissent majeure partie de l'ATP synthétisé dans de l’ l’ATP synthé synthétisé tisé dans les cellules les cellules. VI- Régulation de la chaine respiratoire L'intensité de la respiration cellulaire dépend étroitement de la concentration 9 intracellulaire en ADP et ATP. D'une façon plus générale, l'utilisation des substrats énergétiques est contrôlé par le besoin énergétique de la cellule. Ex: lorsque la cellule musculaire est au repos, sa consommation en glucose est fortement ralentie: (le cycle de Krebs va ralentir) - ATP/ADP élevé: la phosphorylation est ralentit - NADH/NAD+ élevé: le cycle de krebs est ralentit - la PDH est inhibée - l'ATP cytosolique est inhibé par PK et PFK 1 - le glucose 6 phosphate s'élève et inhibe l'HK → -ceci entraine une inhibition de l'utilisation du glucose. VIIETELIMINATION ELIMINATION DERIVES VII VIIFORMATION ET DESDES DERIVES VII-11FORMATION TOXIQUES DE L’ ’ OXYGENE MOLECULAIRE TOXIQUES DE L’ ’ OXYGENE MOLECULAIRE L L VII- Formation et élimination des dérivés toxiques de lʼoxygène moléculaire - L’O est l’ lectrons au niveau l’accepteur terminal d’é d’électrons est lʼaccepteur au niveau de la chaine respiratoire selon la - L- ’Lʼoxygène O 2est l’ terminal d’é ’électrons lectronsdʼeau niveau l’accepteur drterminal de2la chaî éaction: chaîne respiratoire selon la ré : 4 e- ! 2 Hselon deréaction la2 chaî îne la ré + +respiratoire cha réaction: O +4H 2O + O2 + 4 H + 4 e ! 2 H2O Mais une ré réduction partielle d’ d’ O2 génère des composé composés dangereux: uned’ dʼO2 génère des composés dangereux : -Mais Transfert ’un seulpartielle e- !partielle anion dréduction 2 Mais une ré d’ O2 2-génèreOdes composé réduction d’superoxyde composés dangereux: - ! peroxyde Transfert e- => anion superoxyde 02-- Transfert dedʼun deux eseul O2 - Transfert d’ O2d’un seul e- ! anion superoxyde - Transfert de deux e=> peroxyde de 022- Transfert de deux,ele- ! peroxyde O22- ène et les intermé L ’anion superoxyde, peroxyde d’ édiaires superoxyde d’hydrogè hydrog intermet Lʼanion superoxyde, le peroxyde dʼhydrogène les intermédiaires qui peuvent etre qui peuvent être gé générés (tels que le radical OH.) sont connus sous dégénés le de radical sont connus sous le nom de dérivés réactifs de nom de dé rivé ré l’ ne’hydrogè ou ROS. dé(tels rivés que réactifs l’oxygè oxygèOH-) L’leanion superoxyde, , le peroxyde d’ ène et les intermé superoxyde d hydrog intermédiaires lʼoxygène ou ROS. qui peuvent être gé générés (tels que le radical OH.) sont connus sous Diffé égies de dé de la cellule, 2 enzymes: Différentes stratégies de défense deenlaparticulier cellule, en particulier 2 enzymes : Différentes straté strat défense le nom actifs oxygè ROS. ou SOD d2érivé riv réO l’Superoxyde oxygène oudismutase * 2 Ode- +dé H+ és!ré + Hde O l’ 2 2 * 2 H2O2 ! O2 + 2 H2O 2 2 Catalase NB: la glutathion peroxydase joue ledemême rôle que catalase. 2 enzymes: Diffé érentes straté de dé la cellule, enlaparticulier Diff stratégies défense *Réaction 2 O2- + 2 de H+ dismutation ! O2 + H2O: 2unSuperoxyde ou SOD composé dismutase se retrouvera sur deux autres molécules après la *réaction. 2 H2O2 ! O2 + 2 H2O Catalase NB: la glutathion peroxydase joue le même rôle que la catalase. VIII- Cytopathies mitochondriales MME Maladies très polymorphes neurologiques ou neuromusculaires => Mutations de protéines dont lʼorigine provient du génome 2H+ respiratoire 4 H+de la chaine Espace 4 H+ Cyt c nucléaire ou bien du génome mitochondrial. Intermembranaire Génome mitochondrial : DNA double brin circulaire de 16,5 kpb MME I 2e- IV UQ 13 gènes => 13 protéines mitochondriales (complexe I et V) III Transmission maternelle !!!! Attention + 2H+ FAD FADH 4 Hde Ex : La4 neuropathie optique leber Espace H+ NAD Cyt H c: O NADH FADH 1 OND4 + 2 Intermembranaire - mutation au niveau du gène 2 + 2 H du complexe I +H 2 - transfert des e- du NADH à UQADP+ (ubiquinone) défectueux F0 Pi I - retentissement au UQ niveau des neurones Cycle de H+ 2eII 2 + 2 !-oxydation II + Krebs Schéma bilan : AcCoA NADH + H+ NAD+ FAD III ATP IV F1 FADH2 FADH2 1 O + 2 H+ H2O 2 MMI 2 F0 ADP+ Pi Lipides !-oxydation Cycle de Pyruvate Krebs H+ MME ATP F1 AcCoA MMI Lipides Pyruvate MME 10
