cahier d'exercice3

FA C U LT E

DE

MEDECINE

PI ERR E & MARI E CURI E

2005-2006 EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1

M\u00e9tabolisme \u00e9nerg\u00e

CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1 BIOCHIMIE I I I . M E TA B O L I S M E E N E R G E T I Q U E

S OMMAIRE

Pa g e

1.

Bio\u00e9nerg\u00e9tique ............................

2. Cha\u00eene respiratoire mitochondriale 3. Glycolyse

.......4

........ .........................

4. Cycle de Krebs 5. QCM

3

6

...........................

9

.... ......... ........................

11

6. Annales du concours 2005

...............

12

Image de couverture: Sch\u00e9ma fonctionnel de l'ATP synthase (Prix Nobel de chimie 1997: sch\u00e9ma tir\u00e9 de http://www.nobel.se/chemistry/laureates/1997/illpres ) Facult\u00e9 de M\u00e9decine Pierre & Marie Curie


M\u00e9tabolisme \u00e9nerg\u00e

1. BIOENERGETIQUE 1.1 D\u00e9crire la mol\u00e9cule d'ATP : constituants, type de liaison. \u2022 A quelle classe de mol\u00e9cules biologiques ce compos\u00e9 appartient-il ? \u2022 Quels sont les r\u00f4les de l'ATP dans la cellule ? Donner pour l'un d'entre eux un exemple.

1.2 La variation d'\u00e9nergie libre (

\u0394G

) d\u00e9pent-elle :

a. des caract\u00e9ristiques (nature, concentration) des r\u00e9actifs ? b. des caract\u00e9ristiques (pH, temp\u00e9rature) du milieu biologique ? c. des transformations interm\u00e9diaires de la catalyse enzymatique ? 1.3 Valeur probable de la variation d'\u00e9nergie libre (

\u0394G

) pour une r\u00e9action

a. exergonique b. \u00e9voluant rapidement c. \u00e0 l\u2019\u00e9quilibre d. r\u00e9versible dans les conditions physiologiques 1.4 Indiquer en 3 lignes quelle(s) diff\u00e9rence(s) il y a entre la variation de l'\u00e9nergie libre ( \u0394 et l\u2019\u00e9nergie d'activation d'une r\u00e9action. 1.5 Qu'appelle-t-on "couplage \u00e9nerg\u00e9tique" entre 2 r\u00e9actions biochimiques ? Donner 1 exemple de m\u00e9canisme de couplage. 1.6 Soient les \u00e9nergies libres standards d'hydrolyse ATP

- 30,5 kJ/mole

Glucose-6P

- 13,8 kJ/mole

a. Quelle est la variation d'\u00e9nergie libre standard ATP + Glucose

o

\u0394G

' des mol\u00e9cules suivantes :

\u0394G\u00b0'

de la r\u00e9action :

ADP + Glucose-6P

b . Dans quel sens va se produire cette r\u00e9action si tous les composants sont pr\u00e9sents initialement \u00e0 la m\u00eame concentration ?

c. De quelle mani\u00e8re \u00e9voluerait le d\u00e9roulement de cette r\u00e9action dans des conditions plus physiologiques caract\u00e9ris\u00e9es par les concentrations suivantes : [ATP] 2,25 mM ; [ADP] 0,25 mM ; [Glucose] 3 mM ; [Glucose-6P] 1,5mM. NB : T = temp\u00e9rature absolue = 273\u00b0K + valeur \u00b0C ; R = 8,31 Joules/mole ; Ln 5,55.10-2 = - 2,89 ; Ln 18 = + 2,89

1.7

Le transfert d'\u00e9lectrons dans la cha\u00eene respiratoire mitochondriale peut-\u00eatre repr\u00e par la r\u00e9action nette : NADH + H + + 1/2 O 2

H2O + NAD+

a. Entre les 2 couples conjugu\u00e9s d'oxydo-r\u00e9duction, lequel \u00e0 la tendance la plus gra perdre ses \u00e9lectrons ? Pourquoi ? b. Calculer la valeur de la variation du potentiel standard d'oxydo-r\u00e9duction cette r\u00e9action de transfert d'\u00e9lectrons mitochondrial. c. Calculer la variation d'\u00e9nergie libre standard

Facult\u00e9 de M\u00e9decine Pierre & Marie Curie

\u2206G

o

\u2206E

o

' pour

' associ\u00e9e \u00e0 cette r\u00e9acti


Métabolisme énergétique / 4

d. Combien de molécules d'ATP pourraient en théorie être formées par molécule de NADH oxydée au cours de cette réaction, si l'on prend l'énergie libre standard de synthèse d'ATP égale à 30,5 kJ/mole ? e. Combien de molécules d'ATP sont synthétisées dans les cellules en temps ordinaire Quel est donc le rendement de conservation d'énergie au cours de ces réactions ? NB : T = température absolue = 273°K + valeur °C ; R = 8,31 Joules/mole ; E°’ du couple NAD + /NADH+H + = - 0,32 volts ; E°’ du couple 1/2 O2 / H2 O= + 0,81 volts F : 96500 J/volt/mole.

1.8

Soient les réactions : a.

ATP + Créatine

Créatine-P + ADP

b.

ATP + Glycérol

Glycérol-3P + ADP

c.

Phospho-énolpyruvate + ADP

Pyruvate + ATP

d.

Glucose-6P + ADP

Glucose + ATP

Soient les énergies libres d'hydrolyse ∆G°' des molécules suivantes : ATP

- 30,5 kJ/mole

Créatine-P

- 43,0 kJ/mole

Glycérol-P

- 9,2 kJ/mole

PEP

- 61,9 kJ/mole

Glucose-6P

- 13,8 kJ/mole

Calculer les ∆G°'. Dans quel sens vont se produire les réactions à 25°C si tous les composants sont présents initialement à la même concentration ? 1.9 Pour la réaction catalysée par la Triose-P-isomérase :

PDHA

PGD

on a K'eq = [PGD]/[PDHA] = 0.0475 à 25°C et pH 7

a. Calculer la variation d'énergie libre standard ( [PDHA] = [PGD] ?

Δ G°'

) . La réaction est-elle possible si

b. Calculer la variation de l'énergie libre ( ΔG ) lorsque [PDHA] = 2x10-4 M et [PGD] = 3x10 -6 M (valeurs usuelles pour une cellule utilisant la glycolyse comme voie énergétique).

La réaction est-elle possible ?

2. CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE 2.1 Chaîne respiratoire. a. Quelle est sa localisation et sa fonction ? b. D'où vient son énergie de fonctionnement ? c. Que produit-elle ? d Quel est le rôle de l‘ oxygène dans la respiration mitochondriale ? e. Quel est son rendement de conservation d'énergie ? f. En présence de dinitrophénol, la chaîne respiratoire n'est pas bloquée mais elle perd sa fonction initiale. Pourquoi ?

Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie


2.2


Décrire les différents transporteurs de la chaîne respiratoire : • Lesquels transportent 1 électron, 2 électrons ? • Lesquels sont libres ? • Lesquels sont associés dans des complexes membranaires ? • Dans quel ordre interragissent-ils ? Pourquoi ?

2.3

Comment est stockée l'énergie des réactions d'oxydo-réduction au niveau de la chaîne respiratoire ? • Quelle protéine enzymatique intervient ? • quels sont ses inhibiteurs directs et indirects?

2.4

La roténone, un produit toxique naturel issu des végétaux, inhibe de façon importante la NADH déshydrogénase des mitochondries. L'antimycine A est un antibiotique toxique qui inhibe fortement l 'oxydation de l'ubiquinol.

a. Expliquer pourquoi la roténone et l’antimycine sont des poisons mortels. b. Comparer leur mode d’action. 2.5

Quel sera l’effet sur la consommation d’oxygène par les mitochondries de l’addition de : 1. Dinitrophénol 2. Antimycine A

2.6

Citer les quatre différents substrats de la chaine respiratoire. A quel complexe de la chaine est couplée l’oxydation de ces substrats ?.

2.7

Des mitochondries viables sont mises en suspension dans un milieu dégazé et contenant de l’acide succinique. Au temps zéro on fait passer dans la préparation une quantité connue d’O2 et on mesure le pH du milieu extérieur aux mitochondries . On obtient le graphique ci-dessous : O2 pH

a c

b temps

Que se passe-t-il entre les points : 1. a et b ? 2. b et c ? Justifier les réponses en rappelant par un schéma le mécanisme de fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale.




3. GLYCOLYSE 3.1

Au cours de la glycolyse, le glucose (C6) est transformé en pyruvate (C3). a. Quel enzyme est responsable de la scission de la molécule à 6 carbones en molécules à 3 carbones ? b. Quelles sont les caractéristiques de ces molécules à 3 carbones ? c. Cette préparation pour l'hydrolyse a nécessité quel(s) type(s) de modification du glucose ? d. Une seule de ces molécules à 3C poursuit directement sa transformation dans la voie métabolique pour être convertie en pyruvate. •

Laquelle ?

•

Quel est le devenir de la deuxième ?

e. Quel est le bilan énergétique de cette première phase de la glycolyse, dite phase préparatoire ?

3.2

Soit la voie métabolique partielle : NAD+

NADH,H+

CHO — CHOH— CH2 — O — PO3- -

-OOC — CHOH — CH2 — O — PO3- -

P

ADP

ATP

a. Comment le phosphoglycéraldéhyde est-il oxydé ? b. Quels sont les mécanismes réactionnels permettant de récupérer de l'énergie pour former l'ATP représenté ci-dessus ? c. Où et comment le NADH produit, peut-il fournir de l’énergie? Préciser quelles sont les protéines membranaires de transport requises ?

d. Combien d'ATP seront formés à l'issue de ces réactions en condition aérobie, en absence et en présence d'arséniate de sodium ou de dinitrophénol ? • Pourquoi l'arséniate est-il donc si toxique ? 3.3

La glycolyse comporte une seule réaction d’oxydo-réduction. 3.3.1 Les 2 électrons produits par cette réaction sont pris en charge par un transporteur puis par la chaîne respiratoire jusqu’à l’oxygène. Citer le substrat et le produit de cette réaction en précisant pour chacun d’eux le nombre et le caractère riche en énergie ou non de la ou des liaison(s) phosphate(s).

3.3.2 Les 2 électrons produits par cette réaction sont pris en charge par un transporteur puis par la chaîne respiratoire jusqu’à l’oxygène. a. Quel est le transporteur d’électrons en cause ? b. Citer séquentiellement les éléments de la chaîne respiratoire qui vont prendre en charge ces électrons jusqu’à l’oxygène et citer pour chacun d’eux le ou les groupements prosthétiques éventuellement associés.

3.3.3 Expliquer sommairement le mécanisme de couplage entre transport d’électrons dans la chaîne respiratoire et production d’ATP. 3.4

Pourquoi la réaction catalysée par la Pyruvate Kinase est-elle irréversible ? Quelles sont les autres réactions irréversibles de la glycolyse ?




3.5

Quelles sont les transformations métaboliques possibles du pyruvate produit lors de la glycolyse en conditions aérobie et anaérobie ?

3.6

Quel est l’enzyme clef de la régulation de la glycolyse ? Existe-t-il d’autres enzymes connues soumises à des régulations ?

3.7

Quelle va être la destinée finale des hydrogènes provenant de l’oxydation du phosphoglycéraldéhyde par la phosphoglycéraldéhyde deshydrogénase:

a. dans des conditions d’anaérobiose. b. dans des conditions d’aérobiose. 3.8

Compléter le schéma de la navette malate en donnant pour : A, B, C le nom et la formule, et pour X, seulement le nom CYTOPLASME

MITOCHONDRIE

Malate

Malate

Oxaloacétate

Oxaloacétate

B

B

X

X C

C

A

3.9

A

Soient les réactions suivantes: CH2 OPO3 H 2

a

C=O CH 2 OH

b

X

CH 2 OPO3H 2 C=O CH 2 OH

Sachant que les enzymes catalysant les réactions a et b ne sont pas identiques, a. Ecrire la formule de X b. Ecrire les noms des coenzymes des réactions a et b. c Indiquer la signification biochimique du couplage de ces réactions

3.10

Les globules rouges métabolisent le glucose à vitesse élevée en formant du lactate .

Pourquoi la production de lactate est-elle nécessaire pour que l’utilisation du glucose puisse se poursuivre ? Pourquoi pour mesurer le glucose sanguin (glycémie) ajoute t-on du fluorure de sodium dans les tubes de prélèvement ?.




3.11 Le glucose, apporté par l'alimentation ou par la dégradation du glycogène, est transformé en pyruvate au cours de la glycolyse qui comporte 10 étapes successives . 3.11.1

En dehors de son rôle de substrat pour certaines enzymes de phosphorylation, l'ATP a une action régulatrice allostérique sur certaines enzymes de la glycolyse.

a. Quelles sont ces enzymes de la glycolyse régulées allostériquement par l'ATP ? b. De quelle nature (stimulation ou inhibition) est cette régulation pour chaque enzyme et quelle en est la conséquence physiologique logique ?

3.11.2

La glycolyse aboutit à la production de pyruvate. Celui-ci peut poursuivre sa dégradation selon 2 voies différentes qui dépendent de l'organisme vivant ou de l'organe pour certains organismes complexes comme les mammifères et enfin de la présence ou de l'absence d'oxygène disponible.

Citez ces deux voies en indiquant pour chacune d'elles le produit final, un organisme ou un organe utilisant cette voie et enfin si la voie a besoin ou non d'oxygène pour fonctionner. 3.11.3

L'expérience suivante est réalisée pour mesurer l'intensité de la glycolyse dans le muscle cardiaque : on fait circuler du sang de façon artificielle à travers un cœur intact mais isolé. La concentration de glucose dans le sang est mesurée avant et après que le sang soit passé à travers le cœur.

Si le sang est oxygéné vitesse faible.

on constate que le cœur consomme le glucose à une

Si le sang n'est pas oxygéné on constate que le cœur consomme le glucose à une vitesse beaucoup plus rapide. Pouvez-vous expliquer en quelques lignes les raisons de ces constatations ? 3.11.4

Quel est l'effet sur la glycolyse du dinitrophénol en présence d'O 2 ?

3.12. Au cours de l'oxydation cytosolique du glucose en pyruvate par la voie de la glycolyse, il se forme du nicotinamide adénine dinucléotide réduit ( NADH + H + ) 3.12.1. Citer les substrats et les produits de la (les) réactions au cours de laquelle (desquelles) se forme du NADH + H+ . 3.12.2. Combien de molécules de NADH , H+ seront formées à partir d'une molécule de glucose ? 3.12.3. Ce NADH, H + est formé dans le cytosol au cours de la glycolyse . Sa voie de réoxydation principale est intramitochondriale. Sachant que la membrane interne de la mitochondrie est imperméable aux nucléotides , un système de navettes sera nécessaire pour permettre cette réoxydation. Deux principaux systèmes ont été décrits; ils sont représentés sur les schémas suivants : Schéma navette 1 : C C

C

NADH, H+

Schéma navette 2 :

H2OH =O H2O- PO3-

1

1

6'

4 NADH, H+

NAD+

NAD+ C

2

ytosol

2

3

matrice mitochondriale

C

6'

1'

3'

5

'

2'

2'

4

'

ytosol

matrice mitochondriale

Citer les composés représentés par les chiffres 1 à 4 pour la navette 1 et les chiffres 1’ à 6’ pour la navette 2 :




3.12.4. Quel est le nombre maximum de liaisons riches en énergie obtenues par molécule de NADH,H+ lorsque les hydrogènes sont transférés par la navette 1 ? • Même question pour la navette 2 ? • Même question en l'absence d'oxygène (anaérobiose) pour les 2 types denavette Dans ce cas (en anaérobiose) par quel mécanisme le NADH,H + cytosolique formé au cours de la glycolyse est-il réoxydé ?

3.13. La voie de dégradation de glucose en pyruvate ou glycolyse comporte deux étapes qui permettent de synthétiser directement une molécule d’ATP à partir d’ADP selon les réactions :

1: 2:

A

+ ADP

C

+ ADP

E1

B

+ ATP

D

+ ATP

E2 3.13.1 Quels sont les noms des substrats et des produits de ces deux réactions A, B, C et D, et des enzymes E1 et E2? 3.13.2 Dans quel compartiment cellulaire sont localisées les deux réactions ? 3.13.3 Combien de liaisons riches en énergie contiennent les composés A, D et l’ADP ? 3.13.4 Ces 2 réactions sont elles réversibles dans une cellule fonctionnant normalement en aérobiose ? Justifier votre réponse. 3.13.5 La vitesse de ces réactions est-elle modifiée en l’absence d’oxygène ? Si oui, de quelle manière ?

4. CYCLE DE KREBS 4.1

Le Cycle de Krebs comprend entre autres, diverses étapes d' h y d r a t a t i o n , de déshydratation, de décarboxylation et d'oxydation.

a. Citer un exemple pour chaque type réactionnel, en précisant l'enzyme, les coenzymes et les réactifs. b. Ecrire une réaction nette équilibrée pour le catabolisme de l'acétyl-CoA en CO 2 ? 4.2

Le cycle de Krebs utilise 8 enzymes pour cataboliser l'acétyl CoA.

a. Citez, sans les décrire, les 5 enzymes importants pour la production d'énergie dans l'ordre de leur mise en jeu au cours de ce cycle. Citez aussi le substrat , le produit et le type de réaction catalysée (décarboxylation, oxydation, ...) par chacun de ces 5 enzymes.

b. Une des cinq étapes enzymatiques impliquées dans le cycle catalyse une réaction de décarboxylation oxydative. Quels en sont les caractéristiques structurales et les coenzymes impliqués

c. Le Coenzyme A joue un rôle important au cours du cycle. Décrivez succinctement ses principales fonctions. 4.3

Au cours d'un tour de cycle, la mise en jeu de certains enzymes permet la production de 12 molécules d'ATP. Justifiez ce bilan en expliquant brièvement pour chacune des étapes le mécanisme de production d'ATP et la quantité de molécules d'ATP produite.

4.4

Le fonctionnement du Cycle de Krebs chaîne respiratoire mitochondriale.

est dépendant d'un bon fonctionnement de la

• Quelles sont les molécules cytosolubles impliquées dans cette dépendance ? • Quelles sont les réactions du Cycle qui produisent ces intermédiaires ?




• Si la chaîne respiratoire était inhibée, quelle serait la production de liaisons dites riches en énergie par le Cycle de Krebs ? 4.5

4.6

Bien que l'oxygène ne participe pas directement au cycle de l'acide citrique, le cycle fonctionne seulement quand O 2 est présent. Pourquoi ? Combien de moles d'ATP obtient-on lors de l' oxydation complète dans l'organisme de 20 g de glucose ? (PM Glucose = 180 g) Qu’en serait-il en condition anaérobie ? Justifier vos réponses.

4.7

Quel serait l'effet de l'oligomycine, inhibiteur du complexe V de la chaîne respiratoire, sur la vitesse des réactions du Cycle de Krebs ?

Par quel agent cet effet pourrait être supprimé ? 4.8

On étudie au niveau de la mitochondrie, la transformation du succinate en fumarate, en absence ou en présence d'antimycine, inhibiteur du complexe III de la chaîne respiratoire.

a. Quelles sont les valeurs du rapport P/O (nombre de phosphate utilisé/nombre oxygène consommé) ? b. Quels sont les éléments de la chaîne de transfert qui sont oxydés ? c. En présence de dinitrophénol, quelles seront les valeurs du rapport P/O ? Quels sont les éléments de la chaîne de transfert qui sont oxydés ?

d. Quel est le rendement en ATP de l’oxydation du succinate en fumarate par l’oxygène moléculaire dans la mitochondrie intacte ? NB : ΔG°’ = –30,5 kJ/mole pour l’hydrolyse de l’ATP ; E°’ du coupleNAD+ /NADH+H + = - 0,32 volts ; T (°K) = 273°K + valeur °C ; R = 8,31 Joules/mol.

4.9

Une préparation de mitochondries de muscle en présence d’oxygène est capable de dégrader complètement l’acide pyruvique en CO2 + H 2O. a. Que se passe-t-il si l’on ajoute des concentrations efficaces d’acide malonique ? b. On peut supprimer les effets de l’acide malonique en ajoutant en plus de l’acide malique. Expliquer pourquoi.

4.10

Si l’on considère la voie métabolique (partielle) suivante :

A

Enzyme 1

B

Enzyme 2

C

Enzyme 3

D

Enzyme 4

E

Et sachant que : - A est un composé à trois carbones , dont la synthèse constitue l’étape finale d’une voie catabolique. - B contient de l’acide pantothénique et comprend une fonction thioester. - C est un composé à six carbones formé au cours d’une réaction irréversible. - E est un composé à cinq carbones 4.10.1 Donner le nom des composés A, B, C, D et E 4.10.2 Donner le nom des enzymes 1, 2, 3 et 4. 4.10.3 Le nom de chacun des coenzymes et substrat nécessaire à chacune de ces réactions 4.10.4 Quels enzymes catalysent une réaction d’oxydo-réduction ? 4.10.5 Quels enzymes catalysent une réaction de décarboxylation ? 4.10.6 Combien de molécules d’ATP pourra-t-on obtenir à partir de la transformation de A en E dans des cellules cardiaques en condition aérobies (l’ADP n’étant pas limitant) ?




4.10.7

Que deviendra la formation de E en l’absence d’oxygène (inchangée, augmentée, diminuée) ? 4.10.8 La localisation cellulaire de chacune de ces réactions.

5. QCM 5.1.

La s ynthès e de l ' ATP dans l e s mitochondries: quelles sont la ou les propositions exactes ?

5.5.

a. L'ATP synthase est formée de deux parties : l'une, ancrée dans la membrane interne est appelée F0, l'autre, formant une tête sphérique tournée vers la matrice, est appelée F1. b. Le mécanisme biochimique responsable de la synthèse de l'ATP au niveau de la membrane mitochondriale interne est un mécanisme d'oxydoréduction phosphorylante comme celui qui se déroule au cours de la glycolyse, dans le cytoplasme.

Parmi les affirmations suivantes relatives à l'ATP, lesquelles sont exactes

a. Il contient 2 liaisons dites "riches en énergie". b. Il contient deux liaisons anhydride phosphoriques.

c. La variation Δ G’o de sa réaction d'hydrolyse est de –30,5kJ/Mole. d. Il possède un Δ G’o de sa réaction d’hydrolyse inférieur à celui du G6P.

e. Sa réaction d'hydrolyse favorise par couplage, le déroulement favorable de réactions endergoniques.

f. Il est susceptible de transférer un groupement phosphate et une liaison riche en énergie .

c. Le pH intermembranaire est plus basique que celui de la matrice, qui devient acide, au cours du 5.6. Parmi les composés ci-dessous quel est celui fonctionnement de la chaîne respiratoire. qui agit directement sur l'ATP-synthase a. Le cyanure d. L'énergie chimique contenue dans les molécules de glucose ou de lipides est en fin de b. La roténone compte convertie dans les mitochondries en un c. L'antimycine A. gradient transmembranaire de protons. d. L'oligomycine e. Le rendement énergétique de l'oxydation e. Le 2,4 dinitrophénol complète d'une molécule de glucose atteint 100 %.

Parmi les coenzymes suivants, quel est (quels sont) celui(ceux) qui est (sont) utilisé(s) par les 5.2. Dans la liste des affirmations suivantes réactions de la chaîne d'oxydoréduction relatives au NAD, lesquelles sont exactes ? mitochondriale a. C'est un coenzyme lié . a. NAD+ /NADH + H + b. Il intervient dans les réactions d'oxydoréduction. b.coenzyme A c. Sous la forme oxydée, son cycle nicotinamide c. acide lipoïque possède un atome d'hydrogène de moins par d. FAD /FADH2 rapport à la forme réduite d. Sous la forme réduite, le cycle nicotinamide a e. pyrophosphate de thiamine accepté un ion hydrure. Parmi les propositions concernant l'ATP e. C'est le coenzyme utilisé par la succino-5.8. synthase lesquelles sont vraies déshydrogénase.

5.3.

Parmi les affirmations suivantes relatives à l'ATP, lesquelles sont exactes?

5.7.

a. Il contient deux liaisons anhydride d’acide phosphorique.

a. L'ATP synthase est localisée dans la membrane interne des mitochondries

b. Les sites catalytiques pour la synthèse d'ATP sont situés dans le complexe F1.

c .L'ATP synthase est un dispositif de couplage transformant l'énergie d'un gradient de protons en b. Il est susceptible de transférer un groupement phosphate et une liaison riche en énergie . énergie de liaison. c. Son turn-over intracellulaire est très élevé. d. L'ATP synthase utilise l'énergie d'un gradient de phosphate pour synthétiser de l'ATP. d. Il peut être régénéré dans le muscle. e. Son hydrolyse en ADP est une réaction e. Fait partie de la famille des ATPases endergonique. 5.9. Parmi les propositions concernant la chaîne respiratoire, lesquelles sont vraies : 5.4. Le FAD possède des propriétés paticulières, lesquelles sont exactes ? a. Dans la chaîne respiratoire, il existe des transporteurs d'hydrogène, des transporteurs d'ion a. Il contient de la riboflavine hydrure et des transporteurs d'électrons. b. C'est le coenzyme de la succinob. Les électrons vont des couples redox à potentiel déshydrogénase. d'oxydoréduction les plus positifs vers les couples c. Au cours de la réaction de réduction du redox à potentiel d'oxydoréduction les plus négatifs. substrat, deux atomes d'hydrogène sont transférés vers le coenzyme.

d. C'est un dinucléotide. e. C'est un transporteur d'ion hydrure. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie

c. Le potentiel d'oxydoréduction présente 1 variation importante le long de la chaîne respiratoire.



d. La chaîne respiratoire est couplée à la formation d'ATP grâce à un transfert de protons d'un côté à l'autre de la membrane interne. e. Le taux d'ADP est un facteur limitant des oxydoréductionsde la chaîne respiratoire. 5.10. La transformation du fructose 6 phosphate en fructose 1,6 bis phosphate: a. consomme une molécule d'ADP b. est une réaction réversible c. constitue l'étape limitante de la glycolyse

d. est catalysée par une phosphofructo-kinase e. est une réaction d'oxydoréduction

5.11. La réaction suivante:

COO -

COO

CO – PO 3H2

CO

-

d. Parce que plusieurs réactions enzymatiques sont couplées au cours d’une voie métabolique. e. Parce que les réactions enzymatiques cellulaires utilisent de l’ATP comme source d’énergie.

5.15. L’ATP synthase :

a. Synthétise de l’ATP à partir d’ADP. b. Se comporte comme une ATPase en l’absence d’un gradient de protons.

c. Est formée de plusieurs sous unités localisées dans la membrane externe de la mitochondrie.

d. Son activité ne dépend pas directement de la concentration en oxygène. e. Transforme d’oxygène.

les

protons

en

eau

en

présence

5.16. La vitesse à laquelle fonctionne la chaîne respiratoire mitochondriale augmente : a. Lorsque la concentration en ADP augmente. b. Lorsque la concentration en oxygène augmente. c. En présence d’atractyloside. a. est localisée dans la matrice mitochondriale d. En présence de dinitrophénol. b. est couplée à la formation d'une molécule de + + e. Lorsque l’ATP synthase est inhibée. NADH,H à partir de NAD .

CH2 phosphoénol pyruvate

CH3 Pyruvate

c. est couplée à la formation d'une molécule d'ATP 6. Annales du Concours 2005 d. ralentit en l'absence d'oxygène Les étapes du cycle de Krebs sont représentées cie. catalyse la dernière étape de la glycolyse. dessous par les lettres A à H 5.12. Les cinq premières étapes de la glycolyse Acétyl CoA transforment le glucose en glycéraldéhyde phosphate. Cette "phase de préparation" de la glycolyse : a. comporte deux réactions de phosphorylation Oxaloacétate b. comporte deux réactions irréversibles Citrate c. aboutit à la formation de deux trioses phosphates à partir d'une molécule de glucose d. comportent deux réactions d'oxydo-réduction H B e. consomme deux ATP par molécule de glucose Isocitrate 5.13 La succinate déshydrogénase : C a. est un des enzymes du cycle de Krebs L-Malate b. est associée au complexe III (cytochrome c r édu ctase) de la ch aîn e r espir atoir e G D mitochondriale. α cétoglutarate c. contient un Coenzyme lié, le FAD (flavine adénine dinucléotide) Fumarate E F d. est inhibée de façon compétitive par le malonate Succinyl CoA e. catalyse une étape irréversible du cycle d e Succinate Krebs.

Donner la (les) lettre(s) répondant aux questions suivantes : 1 – Etape(s) catalysée(s) par un / des enzyme(s) situé(s) dans la membrane mitochondriale 2 – Etape(s) conduisant à la synthèse de GTP 3 – Etape(s) qui met en jeu 5 coenzymes 4 – Etape(s) irréversible(s) a. Parce que les concentrations en substrats ne5 – Etape(s) inhibée(s) par le malonate 6 – Etape(s) produisant du NADH, H + sont pas égales à 1M dans la cellule. 7 – Etape(s) produisant de l’ATP par couplage avec la b. Parce que la température est de 37°C. chaîne respiratoire mitochondriale c. Parce que la vitesse de la réaction est 8 – Etape(s) produisant du CO2 accélérée par l’enzyme. 9 – Etape(s) régulée(s) par le NADH 10 – Etape(s) utilisant comme coenzyme le FAD

La variation d’énergie libre réellement 5.14. observée au cours d’une réaction enzymatique dans une cellule est différente de la variation d’énergie libre standard de la réaction chimique équivalente:


cahier d'exercice3

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