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Page 1.
Énergie. Stockage &
restitution
Sélectionnez
l’affirmation exacte :
1- Les
principes de la thermodynamique ne s’appliquent pas à la biochimie
2-
ADP : molécule d’adénosine triphosphate
3-
[B] : La réaction d’hydrolyse de l’ATP est une réaction d’hydratation
4-
[A] : Catabolisme : processus division moléculaire exothermique
L’affirmation
4 est exacte.
Affirmation
1
Si.
Les
principes de la thermodynamique s’appliquent à la biochimie
Affirmation
2
Non.
ADP : molécule d’adénosine diphosphate
ATP : adénosine triphosphate
L’ATP est
la molécule de stockage d’énergie de notre organisme.
L’hydrolyse de l’ATP est très exergonique.
L’énergie restituée est utilisée, par couplage,
par des réactions endergoniques, qui ont besoin d’énergie, pour se
réaliser.
Affirmation
3
Non.
[B] :
Hydrolyse, division de la molécule d’ATP, par des enzymes ATPases.
Ne pas
confondre
Hydratation
Addition de l’eau à une molécule.
Hydrolyse
Définition
par défaut : Coupure d’une molécule
sous l’action de l’eau.
Mais, il
existe aussi des hydrolyses chimiques (en milieu acide), et enzymatiques.
Exemple :
hydrolyse de l’ATP par des enzymes ATPases.
Déshydratation (ou condensation)
Perte d’une molécule d’eau.
Solvatation (dispersion)
La
solvatation résulte de :
-
l’interaction électrostatique de l’eau avec des solutés
ionisables,
-
l’interaction dipôle-dipôle ou liaisons hydrogènes
dans le cas de solutés non ionisables mais
polarisés.
Affirmation
4
Oui.
[A] :
Catabolisme :
processus division moléculaire exothermique.
Exemples :
- catabolisme
du glucose en molécules d’ATP, de CO2, d’H2O,
-
catabolisme de la molécule d’ATP en molécule d’ADP
(Catabolisme :
perte d’un PI, phosphate inorganique ; voir
pages ci-après)
Rappels :
Métabolisme
Le métabolisme est l’ensemble des processus des transformations
moléculaires et énergétiques qui se déroulent dans les cellules ou l’organisme
considéré.
Les deux composantes du métabolisme :
- Le catabolisme, réactions de dégradation et de
production d’énergie,
- L’anabolisme, réactions de synthèse de la
cellule.
Catabolisme
Le catabolisme est l’ensemble des réactions chimiques
de dégradations moléculaires.
Les
réactions de catabolisme sont :
- des oxydations chimiques (ou deshydrogénations),
- exoénergétiques
(productrices d’énergie).
Anabolisme
L’anabolisme est l’ensemble des réactions chimiques de
synthèses qui permettent à une cellule de synthétiser
les éléments indispensables à sa vie ou à sa fonction.
Anabolisme = biosynthèse
Les
réactions d’anabolisme sont :
- des réductions chimiques,
- endoénergétiques
(qui consomment de l’énergie).
Biomolécules
(Molécules
biologiques)
Molécules
organiques qui composent les cellules du vivant.
Suivant
la complexité, la masse moléculaire, on classe les biomolécules en :
- Métabolites (petites molécules),
- Macromolécules, molécules de grandes tailles et
de masse moléculaire élevée.
Page 2.
Respiration cellulaire
Sélectionner
les deux affirmations exactes :
1- La
glycolyse, chaîne d’une dizaine de réactions de catabolisme du glucose, se
déroule dans la matrice des mitochondries
2-
[A] : le pyruvate pénètre les mitochondries. Le cycle de Krebs, série de
réactions chaînées s’effectue dans la matrice mitochondriale
3- En
l’absence d’oxygène, et parce que la cellule a toujours besoin d’un minimum
d’énergie, la fermentation lactique permet de relancer la glycolyse
4- La
glycolyse est la principale fonction de production d’ATP ; l’ATP est
principalement crée dans le cytosol
5- La
chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative sont réalisées
par des protéines de la membrane mitochondriale externe
Les
affirmations 2 et 3 sont exactes.
Affirmation
1
Non.
La glycolyse
se déroule dans le cytosol.
Affirmation
2
Oui.
Le cycle de Krebs fait partie du catabolisme :
- des glucides (après la glycolyse),
- des lipides,
- ou des acides aminés.
Le cycle
de Krebs se déroule :
- dans
les matrices des mitochondries des
cellules eucaryotes,
- dans le
cytoplasme des bactéries.
Affirmation
3
Oui.
La fermentation lactique est lancée lorsque la cellule manque
d’oxygènes. Elle est responsable des douleurs musculaires suite à un exercice
physique violant.
Fermentation alcoolique : levures et bactéries.
Affirmation
4
Non.
La
production d’ATP se fait principalement dans les mitochondries.
ATP par glycolyse : 2 ATP
ATP produit par cycle de Krebs : 1 ATP
ATP
produit par phosphorylation oxydative :
34 ATP environ
Bilan
énergétique total :
Environ 37 molécules d’ATP par molécule de glucose.
Page 3.
Étapes de la glycolyse
Sélectionner
l’affirmation exacte :
1- La
glycolyse s’effectue dans les mitochondries et n’utilise pas d’enzymes
2-
[A] : nombre de carbones dans le glucose = 1
3- [B] :
Le NAD s’oxyde en NADH et libère un proton H+
4- Dans
une oxydation, le « r »éducteur « r »end un ou des
électrons ;
Une
oxydation est donc une perte d’électron(s) pour le réducteur qui s’oxyde
L’affirmation
4 est exacte.
Affirmation
1
Non.
La glycolyse :
- s’effectue dans le cytosol des cellules,
- utilise des enzymes
Voir liste des enzymes de la glycolyse
- n’utilise
pas d’oxygène.
Affirmation
2
Non.
6
carbones dans le glucose
Revoir le thème : chimie organique/introduction/représentations
topologiques
Voir aussi
Réduction Oxydation
Affirmation
3
Non.
La
coenzyme NAD, (accepteur d’électrons) fixe l’hydrogène (gain d’électron) provenant
des substances organiques pour donner du NADH. Le NADH est la coenzyme forme réduite
du NAD.
Le NAD
ne s’oxyde pas en NADH mais se réduit en NADH.
En fin de
la respiration cellulaire aérobie, l’hydrogène du NADH sera combiné avec
l’oxygène pour donner de l’eau et NADH s’oxydera
en NAD.
Rappels :
NAD &
NADH2 : nicotinamide adénine dinucléotide; coenzymes
La
glycolyse :
-
Transformation du glucose (6 carbones)
en 2 molécules de pyruvate (3 carbones),
- Production de 2 molécules d’ATP (ceci sans utiliser O2),
-
Succession de 10 réactions chimiques accélérées/régulées par des enzymes,
- Se prolonge par le cycle de Krebs.
Oxydation
Une oxydoréduction
(au sens large) n’implique pas forcément de l’oxygène.
Oxydation
(d’un atome ou une molécule) = perte
d’électron(s).
L’électron
perdu provient souvent de la perte d’un hydrogène
Hydrogène
= proton H+ plus électron e-
Perte d’un hydrogène = perte d’un électron = oxydation.
L’inverse :
une molécule qui gagne des hydrogènes se « réduit ».
Réactions
globales de la glycolyse
La glycolyse est l’oxydation du glucose en pyruvate :
C6H12O6 + 2 NAD+
=> 2 CH3-CO-COOH + 2 NADH + 2 H+
(Le
glucose perd des hydrogènes = il s’oxyde)
Réaction
couplée à:
2 ADP + 2
Pi => 2 ATP + 2 H2O
Page 4.
Phosphorylation du
glucose
Sélectionner
l’affirmation exacte :
1-
[A] : les kinases sont des enzymes qui interviennent dans toutes les
étapes de la glycolyse pour catalyser et accélérer la réaction
2- [B] : Une réaction chimique
endergonique ne nécessite pas un apport d’énergie pour démarrer
3- [B] :
Réduction du glucose. Le glucose s’est réduit en glucose 6-phosphate (OH en
moins = moins d’hydrogène = réduction)
L’affirmation
1 est exacte.
Affirmation
3
Non.
Une réduction
est un gain d’électron(s).
Une
oxydation est une perte d’électron(s).
L’électron
perdu provient souvent de la perte d’un hydrogène
(proton H+ plus un électron e-) :
une molécule qui perd de l’hydrogène perd un
électron, et donc s’oxyde.
La
synthèse du glucose 6-phosphate est une oxydation
du glucose.
Rappels :
Réactions
de phosphorylation : ajout d'un ion phosphate
à une molécule cible.
La molécule cible, appelée le substrat, peut être
un sucre, une protéine, un lipide,
ou encore une kinase.
Etape
1 de la glycolyse [A]
L’étape 1
de la glycolyse comporte une hydrolyse de L’ATP
et une phosphorylation du glucose ;
le tout en présence de l’enzyme hexokinase.
Une
hydrolyse correspond à une rupture d’une molécule sous l’effet de l’eau (à ne
pas confondre avec une hydratation qui est un ajout d’eau).
Ici il
s’agit de la séparation en Pi et en ADP, de la molécule d’ATP sous l’effet de
l’eau.
Le Pi,
Phosphate inorganique, s’attache au glucose pour former le glucose 6-phosphate.
Page 5.
Respiration cellulaire.
NAD/NADH
Sélectionner
les deux affirmations exactes :
1-
[A] : Le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative se font dans la
matrice des mitochondries
2- Les 10
étapes de la glycolyse, dégradation du glucose en 2 molécules de pyruvate, se
font dans les mitochondries
3- Les
formes réduites NADH, FADH, des coenzymes NAD et FAD, sont utilisées dans les
chaînes de transporteur d’électrons
4- Les
enveloppes des mitochondries sont imperméables au pyruvate mais perméable au
glucose
Les
affirmations 1 et 3 sont exactes.
Affirmation
4
Non.
C’est
l’inverse :
Les enveloppes des mitochondries sont imperméables au glucose mais perméables au pyruvate.
Rappels :
NAD, FAD,
NADH, FADH2 , voir site de référence :
La
respiration cellulaire se décompose en trois quatre étapes :
- La glycolyse,
- Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique),
- La chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation
oxydative.
Cycle
de l’acide citrique
(Cycle de
Krebs)
-
Décarboxylation de l’acétyl-Coenzyme A et extraction de son énergie,
- Formé
de 8 réactions ordonnées dans un cycle,
Figure :
Le détail n’est pas précisé et l’ordre de ces
réactions n’est pas respecté.
- Les 8
étapes sont catalysées par 8 enzymes,
- Nécessite la présence d’oxygène et d’eau = aérobie.
Création
d’ATP
Une trentaine de molécules d’ATP sont formées lors de la
respiration cellulaire.
Glycolyse :
2
molécules de pyruvate + 2 ATP + 2 NADH
+ 2 H+
Fig.
(1) : Les
NADH et H+ issus de la glycolyse ne peuvent pas pénétrer dans les
mitochondries. Ils sont utilisés pour former de l’ATP.
Par cycle de Krebs :
1 ATP
+ 3 NADH + 1 FADH2 + 2 CO2
Chaîne de
transport & chimiosmose:
La chaîne de transport d’électrons et la création d’ATP lors de la
phosphorylation oxydative sont présentées ultérieurement.
Fermentation
lactique
Fig.
(2) : En
l’absence d’oxygène, et parce que la cellule a toujours besoin d’ATP, la
fermentation lactique ne produit pas d’ATP mais permet de relancer la glycolyse
qui, elle, en produit un peu.
Page 6.
Chaîne de transport &
ATP synthéase
Sélectionner
l’affirmation exacte :
1-
[A] : L’accroissement de la concentration proton H+ dans l’espace
inter-membranaire en accroît le pH
2-
[B] : La faible concentration de proton H+ = matrice des mitochondries pH
faible
3- Les
réactions internes aux mitochondries sont des réactions anaérobies
4- [C] :
Phosphorylation oxydative : NADH, FADH2 provenant du cycle de Krebs sont
oxydés en NAD+ et FAD+, et l’ADP est phosphorylé en ATP
L’affirmation
4 est exacte.
Affirmation
1 & 2
Non.
Le pH, potentiel Hydrogène, mesure l’acidité, ou la basicité (alcanité), d’une
solution aqueuse.
Solution
neutre : pH =7
Beaucoup
d’ions oxonium H3O+, (beaucoup
de H+ + H2O),
= pH inférieur à 7 = acide
Faible concentration de H3O+ (de H+) = pH supérieur à 7 = base
Plus le
pH est fort, plus la solution est basique.
Donc :
[A] :
L’accroissement de la concentration proton H+ dans l’espace
inter-membranaire en diminue le pH
[B] :
La faible concentration de proton H+
= matrice des mitochondries pH élevé
Affirmation
3
Non.
Les
réactions dans la matrice mitochondriale sont des réactions aérobie (en
présence d’oxygène.
La glycolyse,
ou la fermentation lactique, se réalisent dans le cytosol des cytoplasmes cellulaire ;
respiration cellulaire anaérobie, sans oxygène.
Affirmation
4
Oui.
[C] :
Phosphorylation oxydative : NADH, FADH2 provenant du cycle de Krebs sont oxydés
en NAD+ et FAD+, et l’ADP est phosphorylé en ATP
Affirmation
5
Oui.
L’espace
inter-membranaire est plus acide que la matrice mitochondriale. Les différences
de pH créent un gradient de concentration de protons.
Rappels :
Les mitochondries sont les usines de production d’énergie
des cellules.
Chaîne
respiratoire/chaîne de transport d’électrons
La chaîne
de transport d’électrons est enchâssée dans la
membrane interne de la mitochondrie.
Elle est
composées de protéines regroupées en complexes appelés « Complexes
I, II, III, IV ».
Le Cytochrome C est un coenzyme entre les complexes III et IV.
- Le NADH
et le FADH2 d’entrée de chaîne proviennent de la réduction des NAD
et FAD lors du cycle de Krebs.
.
Réduction : gain d’un hydrogène ; d’un électron,
.
Oxydation : perte d’un hydrogène ; d’un électron.
- Les NADH
et FADH2 sont oxydés en NAD+/FAD par les transporteurs de la chaîne.
Les
atomes d’hydrogène perdus :
- Les
électrons e- sont transférés aux complexes de protéines de la chaîne de
transporteurs,
- Les
protons H+ sont pompés hors de la matrice de la mitochondrie,
- En fin
de chaîne, l’oxygène est réduit en eau.
ATP
synthétase/phosphorylation oxydative (Chimiosmose)
Le nombre
de protons H+ augmente dans l’espace inter-membranaire (le pH s’abaisse).
Les protons H+ diffusent dans la matrice en passant par l’ATP
synthétase de la membrane interne.
Page 7
Catabolisme du glucose
Sélectionner
l’affirmation exacte :
1- Le cycle de Krebs et la chimiosmose ne nécessitent pas d’oxygène
2- Les 10 étapes de la glycolyse, dégradation du glucose en 2 molécules de
pyruvate, se font dans les mitochondries
3- Les
formes réduites NADH, FADH, des coenzymes NAD et FAD, sont utilisées dans les
chaînes de transporteur d’électrons
4- En cas
d’insuffisance d’oxygène, la respiration ne peut pas se faire, la glycolyse ne
peut plus se continuer par manque de NAD+ = perte totale d’énergie
L’affirmation
3 est exacte.
Affirmation
4
Oui et
Non.
Oui :
la respiration aérobie dans les mitochondries ne peut plus se faire.
Si, la glycolyse peut se continuer grâce à la
fermentation lactique à partir du pyruvate qui reproduit du NAD+
Rappels :
Oxydation
du glucose
(Le
glucose perd des hydrogènes = il s’oxyde)
La
respiration cellulaire est formée de quatre étapes :
- La glycolyse, oxydation et phosphorylation,
(L’oxygène
n’est pas utilisé ; respiration anaérobique),
Étapes en aérobie (consommation d’oxygène), réalisées
dans les matrices mitochondriales :
- Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique),
- La chaîne de transport d’électrons
(membrane interne mitochondrie), et la
phosphorylation oxydative aboutissant à la création d’ATP.
Production
d’énergie
L’oxydation
et la phosphorylation du glucose peuvent se traduire par l’équation :
C6H12O6 + 6O2 +
~37 ADP + ~37 Pi --à 6CO2 + 6H2O
+ ~37 ATP
L’énergie
produite est stockée dans des molécules d’ATP.
Page 8.
Nutrition et métabolismes
Sélectionner
les trois affirmations exactes :
1- Les
cellules des muqueuses intestinales sont capables d’absorber des triglycérides
ou des protéines.
2- Le
glucose est stocké sous forme de glycérol (par la suite, facilement dégradable
en glucose), dans les cellules du foie ou des muscles
3- Le
glucose de l’organisme est forcément d’origine exogène
4- Les
triglycérides stockés dans les tissus adipeux ne peuvent pas produire de
l’énergie s’il n’y a plus assez de glucose
5- Les
triglycérides peuvent pas être convertis en glucose ; l’inverse, glucose
en acides gras, n’est pas non plus possible
6- Les
protéines sont hydrolysées par le système digestif en acides aminés pour être
absorbées par l’organisme
7- Les
cellules reconstituent les nombreuses protéines dont elles ont besoin, à partir
des acides aminés circulant dans le sang
8- Les
protéines ne peuvent jamais être utilisées pour produire du glucose ou de
l’énergie
Les
affirmations 2, 6 et 7 sont exactes.
Affirmation
1
Non.
Les entérocytes
de l’intestin ne peuvent pas absorber les macromolécules.
Par exemple,
les triglycérides sont d’abord hydrolysés, avant d’être absorbés, puis
reconstitué en triglycérides et envoyés dans le sang.
Affirmation
3
Non.
Le
glucose d’origine exogène n’est disponible qu’en période post prandiale (après
un repas).
S’il n’y
a pas assez de glucose circulant, le foie utilise le glycogène stocké pour
produire du glucose.
S’il n’y
a plus de glycogène, les triglycérides peuvent aussi être utilisés pour
produire du glucose.
S’il n’y
a plus de glycogène, le foie peut produire des corps cétoniques utilisable par
certains organes en substitut du glucose.
Affirmation
8
Si.
En cas de
régime trop riche en protéine, ou dans des cas exceptionnels (jeûne prolongé,
vieillesse, etc.), les AA peuvent être utilisés pour produire de l’énergie ou du
glucose.
Page 9.
Métabolisme glucide/lipide/protéine
Sélectionner
l’affirmation exacte :
1- L’hydrolyse
des graisses (lipides) et l’oxydation des acides gras qui en découlent ne
produisent pas d’acétyl-CoA
2- Le
cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs) participe au catabolisme des
lipides, glucides, protéines
3- Le
cycle de Krebs représenté fait bien ressortir la chronologie des 8 étapes qui
le composent
4- Les
diverses réactions ne sont pas régulées par des enzymes spécifiques
L’affirmation
2 est exacte.
Rappels :
Chronologie
Le glucose est la source d’énergie principale des
cellules [1].
En cas
d’excès, le glucose est stocké sous forme de glycogène
dans le foie et les muscles.
Le
glycogène est un polysaccharide polymère du glucose.
Il est très facilement dégradable en glucose.
Les lipides [2], puis les protides [3], sont
utilisés pour alimenter le cycle de Krebs et fournir de l’énergie en
cas d’insuffisance de la voie
métabolique principale.
Les QCM interactifs sont accessibles à partir de la page d’accueil
du coaching virtuel à accès gratuit dilingco.com
Page 1.
Énergie. Stockage & restitution
Sélectionnez l’affirmation exacte :
1- Les principes de la thermodynamique ne s’appliquent pas à la biochimie
2- ADP : molécule d’adénosine triphosphate
3- [B] : La réaction d’hydrolyse de l’ATP est une réaction d’hydratation
4- [A] : Catabolisme : processus division moléculaire exothermique
L’affirmation 4 est exacte.
Affirmation 1
Si.
Les principes de la thermodynamique s’appliquent à la biochimie
Affirmation 2
Non.
ADP : molécule d’adénosine diphosphate
ATP : adénosine triphosphate
L’ATP est la molécule de stockage d’énergie de notre organisme.
L’hydrolyse de l’ATP est très exergonique.
L’énergie restituée est utilisée, par couplage,
par des réactions endergoniques, qui ont besoin d’énergie, pour se
réaliser.
Affirmation 3
Non.
[B] :
Hydrolyse, division de la molécule d’ATP, par des enzymes ATPases.
Ne pas confondre
Hydratation
Addition de l’eau à une molécule.
Hydrolyse
Définition par défaut : Coupure d’une molécule sous l’action de l’eau.
Mais, il existe aussi des hydrolyses chimiques (en milieu acide), et enzymatiques.
Exemple : hydrolyse de l’ATP par des enzymes ATPases.
Déshydratation (ou condensation)
Perte d’une molécule d’eau.
Solvatation (dispersion)
La solvatation résulte de :
- l’interaction électrostatique de l’eau avec des solutés ionisables,
- l’interaction dipôle-dipôle ou liaisons hydrogènes dans le cas de solutés non ionisables mais polarisés.
Affirmation 4
Oui.
[A] : Catabolisme : processus division moléculaire exothermique.
Exemples :
- catabolisme du glucose en molécules d’ATP, de CO2, d’H2O,
- catabolisme de la molécule d’ATP en molécule d’ADP
(Catabolisme : perte d’un PI, phosphate inorganique ; voir pages ci-après)
Rappels :
Métabolisme
Le métabolisme est l’ensemble des processus des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent dans les cellules ou l’organisme considéré.
Les deux composantes du métabolisme :
- Le catabolisme, réactions de dégradation et de production d’énergie,
- L’anabolisme, réactions de synthèse de la cellule.
Catabolisme
Le catabolisme est l’ensemble des réactions chimiques de dégradations moléculaires.
Les réactions de catabolisme sont :
- des oxydations chimiques (ou deshydrogénations),
- exoénergétiques (productrices d’énergie).
Anabolisme
L’anabolisme est l’ensemble des réactions chimiques de synthèses qui permettent à une cellule de synthétiser les éléments indispensables à sa vie ou à sa fonction.
Anabolisme = biosynthèse
Les réactions d’anabolisme sont :
- des réductions chimiques,
- endoénergétiques (qui consomment de l’énergie).
Biomolécules
(Molécules biologiques)
Molécules organiques qui composent les cellules du vivant.
Suivant la complexité, la masse moléculaire, on classe les biomolécules en :
- Métabolites (petites molécules),
- Macromolécules, molécules de grandes tailles et de masse moléculaire élevée.
Page 2.
Respiration cellulaire
Sélectionner les deux affirmations exactes :
1- La glycolyse, chaîne d’une dizaine de réactions de catabolisme du glucose, se déroule dans la matrice des mitochondries
2- [A] : le pyruvate pénètre les mitochondries. Le cycle de Krebs, série de réactions chaînées s’effectue dans la matrice mitochondriale
3- En l’absence d’oxygène, et parce que la cellule a toujours besoin d’un minimum d’énergie, la fermentation lactique permet de relancer la glycolyse
4- La glycolyse est la principale fonction de production d’ATP ; l’ATP est principalement crée dans le cytosol
5- La chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative sont réalisées par des protéines de la membrane mitochondriale externe
Les affirmations 2 et 3 sont exactes.
Affirmation 1
Non.
La glycolyse se déroule dans le cytosol.
Affirmation 2
Oui.
Le cycle de Krebs fait partie du catabolisme :
- des glucides (après la glycolyse),
- des lipides,
- ou des acides aminés.
Le cycle de Krebs se déroule :
- dans les matrices des mitochondries des cellules eucaryotes,
- dans le cytoplasme des bactéries.
Affirmation 3
Oui.
La fermentation lactique est lancée lorsque la cellule manque d’oxygènes. Elle est responsable des douleurs musculaires suite à un exercice physique violant.
Fermentation alcoolique : levures et bactéries.
Affirmation 4
Non.
La
production d’ATP se fait principalement dans les mitochondries.
ATP par glycolyse : 2 ATP
ATP produit par cycle de Krebs : 1 ATP
ATP produit par phosphorylation oxydative : 34 ATP environ
Bilan énergétique total :
Environ 37 molécules d’ATP par molécule de glucose.
Page 3.
Étapes de la glycolyse
Sélectionner l’affirmation exacte :
1- La glycolyse s’effectue dans les mitochondries et n’utilise pas d’enzymes
2- [A] : nombre de carbones dans le glucose = 1
3- [B] : Le NAD s’oxyde en NADH et libère un proton H+
4- Dans une oxydation, le « r »éducteur « r »end un ou des électrons ;
Une oxydation est donc une perte d’électron(s) pour le réducteur qui s’oxyde
L’affirmation 4 est exacte.
Affirmation 1
Non.
La glycolyse :
- s’effectue dans le cytosol des cellules,
- utilise des enzymes
Voir liste des enzymes de la glycolyse
- n’utilise pas d’oxygène.
Affirmation 2
Non.
6 carbones dans le glucose
Revoir le thème : chimie organique/introduction/représentations topologiques
Voir aussi Réduction Oxydation
Affirmation 3
Non.
La coenzyme NAD, (accepteur d’électrons) fixe l’hydrogène (gain d’électron) provenant des substances organiques pour donner du NADH. Le NADH est la coenzyme forme réduite du NAD.
Le NAD
ne s’oxyde pas en NADH mais se réduit en NADH.
En fin de la respiration cellulaire aérobie, l’hydrogène du NADH sera combiné avec l’oxygène pour donner de l’eau et NADH s’oxydera en NAD.
Rappels :
NAD &
NADH2 : nicotinamide adénine dinucléotide; coenzymes
La glycolyse :
- Transformation du glucose (6 carbones) en 2 molécules de pyruvate (3 carbones),
- Production de 2 molécules d’ATP (ceci sans utiliser O2),
- Succession de 10 réactions chimiques accélérées/régulées par des enzymes,
- Se prolonge par le cycle de Krebs.
Oxydation
Une oxydoréduction (au sens large) n’implique pas forcément de l’oxygène.
Oxydation (d’un atome ou une molécule) = perte d’électron(s).
L’électron perdu provient souvent de la perte d’un hydrogène
Hydrogène = proton H+ plus électron e-
Perte d’un hydrogène = perte d’un électron = oxydation.
L’inverse : une molécule qui gagne des hydrogènes se « réduit ».
Réactions globales de la glycolyse
La glycolyse est l’oxydation du glucose en pyruvate :
C6H12O6 + 2 NAD+ => 2 CH3-CO-COOH + 2 NADH + 2 H+
(Le glucose perd des hydrogènes = il s’oxyde)
Réaction couplée à:
2 ADP + 2 Pi => 2 ATP + 2 H2O
Page 4.
Phosphorylation du glucose
Sélectionner l’affirmation exacte :
1- [A] : les kinases sont des enzymes qui interviennent dans toutes les étapes de la glycolyse pour catalyser et accélérer la réaction
2- [B] : Une réaction chimique endergonique ne nécessite pas un apport d’énergie pour démarrer
3- [B] : Réduction du glucose. Le glucose s’est réduit en glucose 6-phosphate (OH en moins = moins d’hydrogène = réduction)
L’affirmation 1 est exacte.
Affirmation 3
Non.
Une réduction est un gain d’électron(s).
Une oxydation est une perte d’électron(s).
L’électron perdu provient souvent de la perte d’un hydrogène (proton H+ plus un électron e-) : une molécule qui perd de l’hydrogène perd un électron, et donc s’oxyde.
La synthèse du glucose 6-phosphate est une oxydation du glucose.
Rappels :
Réactions de phosphorylation : ajout d'un ion phosphate à une molécule cible.
La molécule cible, appelée le substrat, peut être un sucre, une protéine, un lipide, ou encore une kinase.
Etape 1 de la glycolyse [A]
L’étape 1 de la glycolyse comporte une hydrolyse de L’ATP et une phosphorylation du glucose ; le tout en présence de l’enzyme hexokinase.
Une hydrolyse correspond à une rupture d’une molécule sous l’effet de l’eau (à ne pas confondre avec une hydratation qui est un ajout d’eau).
Ici il s’agit de la séparation en Pi et en ADP, de la molécule d’ATP sous l’effet de l’eau.
Le Pi, Phosphate inorganique, s’attache au glucose pour former le glucose 6-phosphate.
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Respiration cellulaire. NAD/NADH
Sélectionner les deux affirmations exactes :
1- [A] : Le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative se font dans la matrice des mitochondries
2- Les 10 étapes de la glycolyse, dégradation du glucose en 2 molécules de pyruvate, se font dans les mitochondries
3- Les formes réduites NADH, FADH, des coenzymes NAD et FAD, sont utilisées dans les chaînes de transporteur d’électrons
4- Les enveloppes des mitochondries sont imperméables au pyruvate mais perméable au glucose
Les affirmations 1 et 3 sont exactes.
Affirmation 4
Non.
C’est l’inverse :
Les enveloppes des mitochondries sont imperméables au glucose mais perméables au pyruvate.
Rappels :
NAD, FAD, NADH, FADH2 , voir site de référence :
La respiration cellulaire se décompose en trois quatre étapes :
- La glycolyse,
- Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique),
- La chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative.
Cycle de l’acide citrique
(Cycle de Krebs)
- Décarboxylation de l’acétyl-Coenzyme A et extraction de son énergie,
- Formé de 8 réactions ordonnées dans un cycle,
Figure : Le détail n’est pas précisé et l’ordre de ces réactions n’est pas respecté.
- Les 8
étapes sont catalysées par 8 enzymes,
- Nécessite la présence d’oxygène et d’eau = aérobie.
Création d’ATP
Une trentaine de molécules d’ATP sont formées lors de la respiration cellulaire.
Glycolyse :
2 molécules de pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Fig. (1) : Les NADH et H+ issus de la glycolyse ne peuvent pas pénétrer dans les mitochondries. Ils sont utilisés pour former de l’ATP.
Par cycle de Krebs :
1 ATP + 3 NADH + 1 FADH2 + 2 CO2
Chaîne de transport & chimiosmose:
La chaîne de transport d’électrons et la création d’ATP lors de la phosphorylation oxydative sont présentées ultérieurement.
Fermentation lactique
Fig. (2) : En l’absence d’oxygène, et parce que la cellule a toujours besoin d’ATP, la fermentation lactique ne produit pas d’ATP mais permet de relancer la glycolyse qui, elle, en produit un peu.
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Chaîne de transport & ATP synthéase
Sélectionner l’affirmation exacte :
1- [A] : L’accroissement de la concentration proton H+ dans l’espace inter-membranaire en accroît le pH
2- [B] : La faible concentration de proton H+ = matrice des mitochondries pH faible
3- Les réactions internes aux mitochondries sont des réactions anaérobies
4- [C] : Phosphorylation oxydative : NADH, FADH2 provenant du cycle de Krebs sont oxydés en NAD+ et FAD+, et l’ADP est phosphorylé en ATP
L’affirmation 4 est exacte.
Affirmation 1 & 2
Non.
Le pH, potentiel Hydrogène, mesure l’acidité, ou la basicité (alcanité), d’une solution aqueuse.
Solution neutre : pH =7
Beaucoup d’ions oxonium H3O+, (beaucoup de H+ + H2O), = pH inférieur à 7 = acide
Faible concentration de H3O+ (de H+) = pH supérieur à 7 = base
Plus le pH est fort, plus la solution est basique.
Donc :
[A] : L’accroissement de la concentration proton H+ dans l’espace inter-membranaire en diminue le pH
[B] : La faible concentration de proton H+ = matrice des mitochondries pH élevé
Affirmation 3
Non.
Les réactions dans la matrice mitochondriale sont des réactions aérobie (en présence d’oxygène.
La glycolyse, ou la fermentation lactique, se réalisent dans le cytosol des cytoplasmes cellulaire ; respiration cellulaire anaérobie, sans oxygène.
Affirmation 4
Oui.
[C] : Phosphorylation oxydative : NADH, FADH2 provenant du cycle de Krebs sont oxydés en NAD+ et FAD+, et l’ADP est phosphorylé en ATP
Affirmation 5
Oui.
L’espace inter-membranaire est plus acide que la matrice mitochondriale. Les différences de pH créent un gradient de concentration de protons.
Rappels :
Les mitochondries sont les usines de production d’énergie des cellules.
Chaîne respiratoire/chaîne de transport d’électrons
La chaîne de transport d’électrons est enchâssée dans la membrane interne de la mitochondrie.
Elle est composées de protéines regroupées en complexes appelés « Complexes I, II, III, IV ».
Le Cytochrome C est un coenzyme entre les complexes III et IV.
- Le NADH et le FADH2 d’entrée de chaîne proviennent de la réduction des NAD et FAD lors du cycle de Krebs.
. Réduction : gain d’un hydrogène ; d’un électron,
. Oxydation : perte d’un hydrogène ; d’un électron.
- Les NADH et FADH2 sont oxydés en NAD+/FAD par les transporteurs de la chaîne.
Les atomes d’hydrogène perdus :
- Les électrons e- sont transférés aux complexes de protéines de la chaîne de transporteurs,
- Les protons H+ sont pompés hors de la matrice de la mitochondrie,
- En fin de chaîne, l’oxygène est réduit en eau.
ATP synthétase/phosphorylation oxydative (Chimiosmose)
Le nombre
de protons H+ augmente dans l’espace inter-membranaire (le pH s’abaisse).
Les protons H+ diffusent dans la matrice en passant par l’ATP
synthétase de la membrane interne.
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Catabolisme du glucose
Sélectionner l’affirmation exacte :
1- Le cycle de Krebs et la chimiosmose ne nécessitent pas d’oxygène
2- Les 10 étapes de la glycolyse, dégradation du glucose en 2 molécules de
pyruvate, se font dans les mitochondries
3- Les formes réduites NADH, FADH, des coenzymes NAD et FAD, sont utilisées dans les chaînes de transporteur d’électrons
4- En cas d’insuffisance d’oxygène, la respiration ne peut pas se faire, la glycolyse ne peut plus se continuer par manque de NAD+ = perte totale d’énergie
L’affirmation 3 est exacte.
Affirmation 4
Oui et Non.
Oui :
la respiration aérobie dans les mitochondries ne peut plus se faire.
Si, la glycolyse peut se continuer grâce à la
fermentation lactique à partir du pyruvate qui reproduit du NAD+
Rappels :
Oxydation du glucose
(Le glucose perd des hydrogènes = il s’oxyde)
La respiration cellulaire est formée de quatre étapes :
- La glycolyse, oxydation et phosphorylation,
(L’oxygène
n’est pas utilisé ; respiration anaérobique),
Étapes en aérobie (consommation d’oxygène), réalisées
dans les matrices mitochondriales :
- Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique),
- La chaîne de transport d’électrons
(membrane interne mitochondrie), et la
phosphorylation oxydative aboutissant à la création d’ATP.
Production d’énergie
L’oxydation et la phosphorylation du glucose peuvent se traduire par l’équation :
C6H12O6 + 6O2 + ~37 ADP + ~37 Pi --à 6CO2 + 6H2O + ~37 ATP
L’énergie produite est stockée dans des molécules d’ATP.
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Nutrition et métabolismes
Sélectionner les trois affirmations exactes :
1- Les cellules des muqueuses intestinales sont capables d’absorber des triglycérides ou des protéines.
2- Le glucose est stocké sous forme de glycérol (par la suite, facilement dégradable en glucose), dans les cellules du foie ou des muscles
3- Le glucose de l’organisme est forcément d’origine exogène
4- Les triglycérides stockés dans les tissus adipeux ne peuvent pas produire de l’énergie s’il n’y a plus assez de glucose
5- Les triglycérides peuvent pas être convertis en glucose ; l’inverse, glucose en acides gras, n’est pas non plus possible
6- Les protéines sont hydrolysées par le système digestif en acides aminés pour être absorbées par l’organisme
7- Les cellules reconstituent les nombreuses protéines dont elles ont besoin, à partir des acides aminés circulant dans le sang
8- Les protéines ne peuvent jamais être utilisées pour produire du glucose ou de l’énergie
Les affirmations 2, 6 et 7 sont exactes.
Affirmation 1
Non.
Les entérocytes de l’intestin ne peuvent pas absorber les macromolécules.
Par exemple, les triglycérides sont d’abord hydrolysés, avant d’être absorbés, puis reconstitué en triglycérides et envoyés dans le sang.
Affirmation 3
Non.
Le glucose d’origine exogène n’est disponible qu’en période post prandiale (après un repas).
S’il n’y a pas assez de glucose circulant, le foie utilise le glycogène stocké pour produire du glucose.
S’il n’y a plus de glycogène, les triglycérides peuvent aussi être utilisés pour produire du glucose.
S’il n’y a plus de glycogène, le foie peut produire des corps cétoniques utilisable par certains organes en substitut du glucose.
Affirmation 8
Si.
En cas de régime trop riche en protéine, ou dans des cas exceptionnels (jeûne prolongé, vieillesse, etc.), les AA peuvent être utilisés pour produire de l’énergie ou du glucose.
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Métabolisme glucide/lipide/protéine
Sélectionner l’affirmation exacte :
1- L’hydrolyse des graisses (lipides) et l’oxydation des acides gras qui en découlent ne produisent pas d’acétyl-CoA
2- Le cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs) participe au catabolisme des lipides, glucides, protéines
3- Le cycle de Krebs représenté fait bien ressortir la chronologie des 8 étapes qui le composent
4- Les diverses réactions ne sont pas régulées par des enzymes spécifiques
L’affirmation 2 est exacte.
Rappels :
Chronologie
Le glucose est la source d’énergie principale des cellules [1].
En cas d’excès, le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les muscles.
Le
glycogène est un polysaccharide polymère du glucose.
Il est très facilement dégradable en glucose.
Les lipides [2], puis les protides [3], sont
utilisés pour alimenter le cycle de Krebs et fournir de l’énergie en
cas d’insuffisance de la voie
métabolique principale.