Résumé biochimie

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1 BIOCHIMIE Introduction Définition : La biochimie est l’étude des constituants de la matière vivante et de leurs réactions. l’étude des réactions chimiques (complexes et catalysées) donnant naissance à la vie. Vie = agencement de molécules inertes (ADN…) en un édifice capable de se reproduire. ensemble de réactions chimiques coordonnées d’une grande complexité. Caractéristiques fondamentales de la chimie des être vivants : - Présence de macromolécules - Présence d’enzymes (catalyseurs très spécifiques) : extraordinaire efficacité et spécificité : Réaction totale avec un rendement de 100% du produit nécessaire + accélération de la réaction Les enzymes fonctionnent de manière coordonnée régulation et rétrocontrôle possibles. - Grande organisation de la cellule : tout est fonction des structures de la cellule, les réactions dépendent de l’endroit où elles se déroulent (ex : respiration membrane de la mitochondrie). - Système ouvert : échanges de matières et de chaleur (énergie) avec l’extérieur ΔE = ΔH – TΔS, ΔE<0. - Le matériel génétique est commun à tous les être vivants : malgré une grande diversité des êtres vivants, il existe des mécanismes communs (même schéma de fonctionnement chez tous les être vivants), mais avec des variantes spécifiques pour les différents groupes. (ex : le même métabolite, l’isoprène, sert à la constitution du caoutchouc chez l’hévéa et du stérol chez l’homme). Constitution des être vivants : Les êtres vivants sont constitués d’une sélection des différents atomes contenus dans la croûte terrestre. Croûte terrestre : O : 47% Si : 28% Al : 7,9% Fe : 4,5% C,H,N : 1% Espèce humaine : H : 63% O : 25,5% C : 9,5% N : 1,6% Ca, Cl, P <1% Problème de l’origine de la vie : Pourquoi l’être vivant s’est-il construit à partir du C alors que Si est beaucoup plus abondant dans la croûte terrestre ? - Le C a de nombreuses possibilités d’interactions avec O, H, N. (id pour Si) - Le C peut faire des liaisons avec lui-même tandis que Si-Si est instable en milieu aqueux (formation de silicates).
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BIOCHIMIE

IntroductionDfinition : La biochimie est ltude des constituants de la matire vivante et de leurs ractions. ltude des ractions chimiques (complexes et catalyses) donnant naissance la vie. Vie = agencement de molcules inertes (ADN) en un difice capable de se reproduire. ensemble de ractions chimiques coordonnes dune grande complexit. Caractristiques fondamentales de la chimie des tre vivants : Prsence de macromolcules Prsence denzymes (catalyseurs trs spcifiques) : extraordinaire efficacit et spcificit : Raction totale avec un rendement de 100% du produit ncessaire + acclration de la raction Les enzymes fonctionnent de manire coordonne rgulation et rtrocontrle possibles. Grande organisation de la cellule : tout est fonction des structures de la cellule, les ractions dpendent de lendroit o elles se droulent (ex : respiration membrane de la mitochondrie). Systme ouvert : changes de matires et de chaleur (nergie) avec lextrieur E = H TS, E 0 : raction endergonique, qui ne peut se produire spontanment. (endothermique)

64 G = 0 : raction lquilibre. Dans les conditions standard (concentrations = 1mol/l), on dfinit la variation dnergie libre standard G, qui est une constante. Les enzymes ne peuvent catalyser que les ractions spontanes (G 0 = 2 kcal/mol G < 0 = -8 kcal/mol BC AC G < 0 = -6 kcal/mol Cest le couplage des ractions qui rend lensemble possible. Attention: G change au cours de la raction, tandis que G reste constante. Pour les ractions qui se passent dans une cellule, on a dfini G, qui tient compte des protons en solution aqueuse pH=7 : G = G 2,03 RT m log[H+] + si H+ est un ractif, - si H+ est un produit. m est le coefficient des protons (des H+). Exemple : Transformation de glucose-1-phosphate en glucose-6-phosphate par la phosphaglucomutase. On part de [G1P] = 10-1M. A lquilibre, [G1P] = 4,5.10-3M, et [G6P] = 96.10-3M Kq = [G6P]/[G1P] = 96.10-3/4,5.10-3 = 21,3 G = -2,03 RT log(Kq) = -2,03.1,98.298.log(21,3) = -1,8 kcal/mol Sens quilibre

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Transport dnergieLes cellules ont besoin dnergie pour la fabrication des macromolcules et le mouvement en gnral. Lnergie libre libre par les ractions nergtiques est transporte sous une forme particulire, lATP (ou lun des autres nuclosides triphosphates, GTP). ATP :

LATP possde deux types de liens avec les phosphates : 1 liaison ester () et 2 liaisons anhydrides (*). Ces dernires sont dites riches car elles contiennent beaucoup dnergie. ATP + H2O ADP + Pi G = -7,3 kcal/mol Pi = phosphate inorganique ou orthophosphate :

Formes de rsonance du Pi

ATP + H2O AMP + PP PP = pyrophosphate :

G = -7,3 kcal/mol

Lquivalence de la variation dnergie libre pour ces deux ractions est due au fait que cest dans les deux cas une liaison anhydride qui est rompue. ATP + AMP 2 ADPAdnylate kinase

Les molcules dATP, ADP et AMP sont convertibles. Lnergie libre est beaucoup plus basse dans lAMP et lADP que dans lATP, ce qui entrane une redistribution des charges et ces deux molcules sont plus stables.

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Catabolisme : AMP + PP ou ADP + Pi ATP + H2O La reformation dATP est dsavantage cause de la stabilit de lAMP et de lADP, ainsi qu cause des rpulsions lectromagntiques qui existent entre les charges des O ports par les groupements phosphates. En 1940, Fritz Liebmann affirme que les aliments (lipides, oses) peuvent tre transforms par oxydation. Cette oxydation permet le passage ADP ATP. (dfavorable thermodynamiquement) Remarque : Les transports actifs sont des passages slectifs de mtabolites travers les membranes. Ils ncessitent de lnergie (consommation dATP par rupture des liaisons anhydrides).

Ractions permettant la cellule de se procurer de lnergieIl existe plusieurs mcanismes qui fournissent de lATP. - Fermentation lactique : Raction anarobie (sans prsence dO2). Formation de lactate (ou acide lactique) CH3CHOHCOOH - Fermentation alcoolique : Raction anarobie. Formation dthanol C2H5OH. On connat la fermentation depuis lAntiquit par la fabrication du vin et de la bire, mais elle na t comprise que rcemment. Pasteur a t le premier dcouvrir que cest un organisme, la levure qui se trouve sur la peau des raisins, qui est la cause de ce phnomne. Ensuite, ce sont les frres Bruckner qui ont dcouvert par hasard que la fermentation pouvait tre obtenue laide dextraits de levure (pas uniquement de lorganisme tout entier mais des fragments). - Respiration cellulaire : Raction arobie (avec prsence dO2). Cest le cycle de Krebs, qui est utilis par les animaux. Il y a formation de CO2 et deau. Chacun de ces mcanismes commence par un tronc commun, qui est appel glycolyse.

GlycolyseLa glycolyse est un processus qui permet la cellule, par la transformation du glucose en pyruvate par une srie dtapes, de rcuprer de lnergie.

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Glucose (6C)

pyruvate (3C) Ou

fermentation lactique (ou alcoolique)

cycle de Krebs CO + H O + ATP (= cycle de lacide citrique) Lors de la glycolyse, il y a production dATP. Pour cellule eucaryote : glycolyse dans cytosol et cycle de Krebs dans mitochondries. La glycolyse peut tre dcompose en 2 parties : - les tapes prparatoires - les tapes o il y a formation de liaisons riches, donc rcupration dnergie (ATP) La formule finale de la glycolyse est la suivante :

Bilan ractionnel de la glycolyse

Etapes prparatoires de la glycolyse

(schma de Embder Meyerhof 1925)

Elles mettent en forme les molcules pour la rcupration dnergie. 1. ATP + -D-glucose ADP + -D-glucose-6-P

o o o o

G trs ngatif. On ajoute un phosphate au glucose, ce qui cote un ATP. Enzymes : hexokinase (dans le cas de la levure) ou glucokinase (dans le cas du foie). L-D-glucose est un aldose. 2. -D-glucose -D-fructose-6-P ( = isomrisation )

o L-D-fructose-6-P est un ctose. On passe donc dun cycle 6C un cycle o Enzyme : une isomrase, la glucoisomrase.

5C.

68 3. -D-fructose-6-P + ATP -D-fructose-1-6-diphosphate + ADP ( = phosphorylation )

o G ngatif. o Catalys par la 6-phosphofructokinase. o La 6-phosphofructokinase est une enzyme qui est rgulateur : son activit dpend de faon complexe de la vitesse de la raction. Son activit augmente en prsence dAMP et dADP mais diminue sil y a un excs dATP. 4. -D-fructose-1-6-diP glycraldhyde-3-P + dihydroxyactone-3-P.

o Clivage du fructose-1-6-diP en 2 trioses phosphate au niveau des C3 et C4. o Des 2 trioses phosphate, seul le glycraldhyde-3-P est directement dgrad dans les tapes suivantes de la glycolyse. o Enzyme : aldolase. 5. dihydroxyactone-3-P glycraldhyde-3-P. ( = isomrisation des trioses )

o Le dihydroxyactone-3-phosphate est rversiblement transform en glycraldhyde-3-P par un enzyme. Il est alors utilisable par la glycolyse. o Enzyme : triose phosphate isomrase. o Cette raction a t dcouverte par le marquage radioactif dun des carbones du glycraldhyde-3-P. Si on lajoute de la levure, on remarque la formation de fructose-1-6-diphosphate possdant 2C marqus (la raction 4 peut se faire dans les deux sens).

69 Les tapes qui ont t dcrites jusquici taient des tapes de prparation. On y a consomm deux ATP sans produire dnergie. Etapes nergtiques de la glycolyse :

Seul le glycraldhyde-3-P y est utilis, mais comme il y a transformation du dihydroxyactone en glycraldhyde, il faut compter toutes les ractions qui vont suivre en double. 6. glycraldhyde-3-P + Pi + NAD+ NADH + H+ + 1-3-diphosphoglycrate.

oxydation-phosphorylation du GAP

o Cest la premire raction o on rcupre une partie de lnergie. o Il y a formation dun intermdiaire portant 2 P non quivalents (liaisons ester et anhydre). La liaison anhydre dacide est riche en nergie. o Cest une raction rdox : la raction de phosphorylation est oxydative, tandis que le NAD+ est rduit en NADH. o Le NAD+ (nicotinamide adnine dinuclotide) intervient comme accepteur dlectrons. Cest un coenzyme doxydorduction. (Rem : un coenzyme est une molcule indispensable au fonctionnement de la raction. Il agit au niveau du site actif de lenzyme. Il est transform par la raction mais sera rgnr un autre moment. Il faut aussi noter que les enzymes nont pas tous besoin dun coenzyme) o Enzyme : D-glycraldhyde phosphate dshydrognase (GAPDH)

NAD+

NADH

70 7. 1-3-diphosphoglycrate + ADP 3-phosphoglycrate + ATP

o Le clivage de la liaison anhydride libre beaucoup dnergie. o Lnergie venant du clivage est suffisante pour former une liaison riche dans lATP. ADP + Pi ATP + H2O G = 7,3 kcal/mol Il y a donc couplage entre le clivage de la liaison anhydride et la formation dATP. Cest la premire molcule dATP forme dans le processus de glycolyse. Mais comme on avait 2 trioses, on a rcupr dj deux ATP. o Enzyme : phosphoglycrate kinase. 8. 3-phosphoglycrate 2-phosphoglycrate

o Transfert du P de la position 3 la position 2. o Enzyme : phosphoglycerate mutase. 9. 2-phosphoglycrate phosphonol pyruvate + H2O

o Donne naissance une liaison phosphate riche en nergie par perte dune molcule deau. o Raction rdox lintrieur de la molcule : C2 est oxyd tandis que C3 est rduit. o Enzyme : nolase.

71 10. phosphonol pyruvate + ADP pyruvate + ATP

o o o o

Tautomrie nol-ctone (la ctone est le plus stable). Clivage dune liaison riche librant beaucoup dnergie, permettant de former lATP. Enzyme : pyruvate kinase. Remarque : ??? Bilan global de la glycolyse :Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

-

Remarque : puisquil y a utilisation des deux triglycrides dans les tapes nergtiques de la glycolyse, il faut y multiplier par 2 les quations 6 10. Pour 2 ATP consomms, il y a donc 4 ATP produits. Ce nest donc pas un processus trs efficace. De plus, le NAD+ utilis dans diverses tapes de la glycolyse est prsent en petites quantits dans la cellule. Il doit tre rgnr sans arrt partir de NADH. Ce processus sera diffrent selon quon se trouve en milieu arobie ou anarobie. Fermentations : Les fermentations sont obligatoires en milieu anarobie. Cest dailleurs uniquement dans ces milieux quelles interviennent. Il en existe plusieurs, mais nous ntudierons que les deux plus importantes. Elles ont pour objet de roxyder le NADH en transformant le pyruvate. - La fermentation lactique : pyruvate + NADH + H+ lactate (acide lactique) + NAD+

La rduction du pyruvate en lactate est dans ce cas la dernire tape de la glycolyse. Elle permet de rgnrer le NADH en NAD+, mais aussi dutiliser le pyruvate, donc de tirer la raction n10 vers la droite. Enzyme : lactate dshydrognase.

72 Remarque : en cas deffort musculaire important et de courte dure, tout lO2 environnant est consomm, on se retrouve en milieu anarobie et la fermentation lactique a lieu qui permet davoir tout de mme de lnergie. Le lactate diffuse travers la membrane et correspond un dchet qui est limin par le sang. Si leffort est trop intense, la concentration de lactate dans le sang est trs leve et on a une crampe. Le lactate est retransform ultrieurement en glucose au niveau du foie. - La fermentation alcoolique : Ce type de fermentation a lieu dans des organismes comme la levure de bire. Ils fermentent le glucose (pyruvate) en thnanol et CO2. Cest une raction enzymatique. Premire tape : raction de dcarboxylation. pyruvate CO2 + actaldhyde (thanal)

o Comme le CO2 se dgage, la raction est pousse vers la droite. Elle est irrversible. o Enzyme : dcarboxylase pyruvique. Seconde tape : transformation de laldhyde en alcool. actaldhyde + NADH + H+ thanol + NAD+

o Lthanol est excrt par la cellule, ce qui tire la raction vers la droite. o Lactaldhyde est rduit en thanol aux dpens de NADH. o Enzyme : alcool dshydrognase. Lthanol et le CO2 remplacent lacide lactique comme produit finaux de la fermentation par rapport la fermentation lactique. La raction globale peut scrire :

Remarques sur la glycolyse : 1. Dmarrage de la raction : La raction n6 ne peut se faire quen prsence dune quantit suffisante de NAD+. En cours de glycolyse, le NAD+ est rgnr par fermentation, mais, au dbut, il ny a pas encore de pyruvate pour la fermentation. Il doit donc exister un autre moyen de fabriquer du NAD+. Il sagit dune amorce latrale.

73 Cette amorce utilise le dihydroxyactone phosphate form en 4. Dihydroxyactone-3-P + NADH + H+ glycrophosphate + NAD+

Lenzyme qui catalyse cette raction est la dshydrognase du glycrophosphate (glycrophosphate-3-Pdshydrognase). Il est peu actif et ne fonctionne que quand la concentration de dihydroxyactone est leve. Cet enzyme est contrl par le taux de NAD+ form. Ds que le NAD+ est prsent en quantit suffisante, la raction sarrte (= rtrocontrle). 2. Dtours emprunts par la glycolyse pour rcuprer de lnergie : 1) Lquation globale des ractions 6 et 7 est : glycraldhyde-3-P 3 phosphoglycrate

La cellule ne fait pas cette raction directement, bien quelle soit thermodynamiquement trs favorable. Elle passe par un dtour qui lui permet de rcuprer de lATP. Raction n6 : G = 1,5 kcal/mol Raction n7 : G = (-11,5 + 7,3) kcal/mol = 4,2 kcal/mol On pourrait faire lanalogie entre ces ractions chimiques et lutilisation de lnergie dune chute deau. Plutt que de laisser passer leau par son trajet normal (10 kcal), on prfre la faire monter un petit peu (1,5 kcal) pour lamener vers une chute beaucoup plus brusque (11,5 kcal) dont on pourra utiliser lnergie. Le couplage entre ces deux ractions : oxydation du groupement aldhyde en groupement carbonyle formation dATP est indispensable au bon fonctionnement de la glycolyse.

74 2) On observe le mme type de couplage dans les ractions 9 et 10. Il y a oxydation dans la raction n9, mais cest une raction doxydorduction interne : le C2 est oxyd tandis que le C3 est rduit. ( voir raction n9 page 70 ) Raction n10 : rupture dune liaison riche. Preuve quil y a une liaison riche dans le phosphonol pyruvate : lhydrolyse de celui-ci en nolpyruvate a un G = -14 kcal/mol. Phosphonol pyruvate + H2O nolpyruvate + H2PO4

Ce dgagement dnergie est d linstabilit de lnolpyruvate qui donne immdiatement du pyruvate par tautomrie nol-ctone. On pourrait donc dcomposer la raction n10 en deux ractions. 3. Couplage de ractions : Il y a couplage lorsque deux ractions ont lieu simultanment. Un dcouplant est un agent qui interfre avec ce couplage. Il y a un couplage entre llimination du P sur le 1,3 diphosphoglycrate et la fixation dATP (raction n7). Il existe des agents dcouplant cette raction. Exemple : le groupement arsenic peut prendre la place du groupement P . En solution, il y a formation darsniate : HAsO42- est trs semblable HPO42-. Dans la raction n6, partir de laldhyde, on a formation dun driv ressemblant au driv normal, mais qui nest pas capable de former de lATP par aprs. Lenzyme qui catalyse cette raction est le glycraldhyde-3-P-dshodrygnase. Cela prouve que, malgr sa spcificit, un enzyme peut se tromper. glycraldhyde-3-P + HAsO42- + NAD+ CH2O P -CHOH-COOAsO42- + NADH + H+

Le CH2O P -CHOH-COOAsO42 est instable et se dcompose naturellement en CH2O P -CHOH-COO-.

75 4. Bilan nergtique de la glycolyse + la fermentation lactique : Comparaisons : a) Combustion totale du glucose (oxydation totale) : C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -686 kcal/mol b) Transformation du glucose en lactate : C6H12O6 2 CH3CHOHCOOG = -47 kcal/mol soit ~7% du maximum c) Glycolyse + fermentation : C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2 CH3CHOHCOO- + 2 ATP + 2 H2O Rcupration de 2 ATP ou 14,6 kcal/mol, soit ~30% du rendement de la transformation en lactate ou 2% du rendement de la combustion. Lnergie est dissipe en chaleur. Le processus vu ici nest donc pas trs efficace puisque seulement 2% du maximum sont rcuprs. 5. Voies dentre de diffrents oses dans la glycolyse :

1. Le glycogne : Cest un matriel de rserve. Il est transform en glucose 1P par la phosphorylase, et ensuite en glucose 6P par la phosphoglucomutase. Il peut alors entrer dans la glycolyse.

76 2. Le fructose : Il y a deux possibilits : a. fructose + ATP fructose 6P + ADP Cest une raction qui se produit dans les muscles et dont lenzyme est lhexokinase. b. fructose + ATP fructose 1P + ADP Raction qui se fait dans le foie. Fructose 1P glycraldhyde (non phosphoryl) + dihydroxactone 3P. Le dihydroxyactone 3P peut entrer dans la glycolyse, mais le glycraldhyde doit encore tre transform. Glycraldhyde + ATP glycraldhyde 3P + ADP Enzyme : kinase. 3. Le mannose : Le mannose est un pimre du glucose (il diffre de celui-ci par la position dun OH). Mannose mannose 6P Mannose 6P fructose 6P 4. Le galactose : Le galactose a une voie trs particulire dentre dans la glycolyse. Cest un pimre du glucose. Le galactose sera transform en galactose 1P. Galactose + ATP galactose 1P + ADP (hexokinase) Le galactose 1P est lui-mme transform en glucose 1P par un processus cyclique faisant intervenir lUMP, lUDP galactose et lUDP glucose. UMP (undine monophosphate)

UDP galactose UDP glucose Le cycle : ???

Ensuite, le glucose 1P est transform en glucose 6P (isomrase) qui peut rentrer dans la glycolyse. Remarque : ce processus est fort compliqu. On pourrait imaginer un chemin direct depuis le galactose 1P jusquau glucose 1P, mais lenzyme ncessaire cette raction nexiste pas.

77 Le cycle de Krebs ou oxydation arobie du glucose : Comme nous lavons vu, en milieu anarobie, la production dATP partir de glucose est modeste. Nous allons voir que loxydation arobie du glucose (aussi appele respiration cellulaire ou cycle de Krebs) produit beaucoup plus dATP. En milieu arobie, la dgradation du glucose ne sarrte pas au stade lactate, mais continue jusqu ce que les produits de la glycolyse soient compltement oxyds. Loxydation arobie consomme videmment de loxygne (O2) et produit du CO2 et de lH2O. Dans ce processus, on va produire 38 ATP, ce qui constitue bien sr un meilleur rendement que celui de la fermentation. Expriences qui ont montr que lon avait affaire un processus cyclique : En 1935, Szent-Gyorgyi tudie la consommation dO2 par des fragments de muscles de pigeons. Il obtient la courbe suivante : aprs 20 minutes, la consommation dO2 cesse daugmenter. Par contre, sil ajoute un jus de muscle press, la consommation reprend. Szent-Gyorgyi analyse alors le jus pour trouver la molcule qui est la base de ce phnomne. Il dtecte du succinate, un acide 4C. Il en ajoute ses morceaux de muscles et la consommation dO2 reprend, mais de faon beaucoup trop importante pour que ce soit simplement d une oxydation du succinate. A la place de 3/2 O2, il constate une consommation de 70 100 oxygnes. Il en dduit que le succinate a un rle catalytique. Szent-Gyorgyi continue ses recherches et trouve quon peut avoir le mme type de phnomne avec des sels de : l'acide fumarique : lacide oxaloactique (= oxaloactate) : lacide malique :

Szent-Gyorgyi montre quil existe un rapport entre la quantit doxygne consomme et la production de CO2 : CO2/O2 = 1. Ce rapport est caractristique de loxydation des glucides : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Hans Krebs recherche des autres molcules ayant un rle catalytique dans cette raction. Il dcouvre le citrate (sel de lacide citrique), qui possde 6C. Pyruvate + oxaloactate + muscle citrate. Krebs dcouvre des inhibiteurs, en particulier le malate (sel de lacide malique). En prsence de malate, il ny a plus consommation dO2 mais accumulation dactoglutarate :

78 Il dcouvre aussi une srie denzymes qui sont capables de transformer tous ces acides les uns en les autres. De toutes ces informations, Krebs va dduire que le processus de transformation du pyruvate est cyclique et que tous les acides nomms plus haut y interviennent. Le citrate fait la jonction entre la glycolyse et la respiration. Le cycle de Krebs : Le cycle de Krebs se droule dans la mitochondrie de la cellule. Glucose pyruvate CO2 + H2O + ATP Entre du pyruvate dans le cycle : Le pyruvate doit subir une oxydation avant de pouvoir entrer dans le cycle. pyruvate + NAD+ +CoASH CO2 + thioster + NADH +H+glycolyse cycle de Krebs

-

actyl coenzyme A cofacteur. Il est form dun acide amin, dun nuclotide diphosphate et dun groupement thiol. Il y a une liaison riche (thioester). on crit CoA-SH parce que le SH est ractif (on le met en vidence). rappel : lien ester = limination deau entre un alcool et un acide : ROH RCOOH RCOOR + H2O cest une dcarboxylation oxydative pyruvate acide actique actyl Co Adcarboxylation-oxydation lien thiester avec thiol

cette raction est irrversible. Elle constitue une tape obligatoire pour faire rentrer les glucides (par la voie du pyruvate) dans le cycle. ici, le pyruvate est encore oxyd, tandis que dans les fermentations, le pyruvate tait rduit. enzyme : dshydrognase pyruvique (enzyme trs complexe et crucial pour la rgulation du cycle).

Le cycle : Il comporte 9 tapes : Les C marqus dune toile sont marqus radioactivement, afin que lon puisse les suivre la trace au fil des ractions. 1. oxaloactate + actyl Co A + H2O citrate + CoASH + H+

79 o Condensation de lactyl CoA et de loxaloactate o On remarque que le CoA-SH est rgnr. Il y a eu utilisation de lnergie du lien thioester pour former une liaison covalente. o Le citrate est une molcule symtrique. o Enzyme : citrate synthase o Cette raction se dcompose en deux tapes : i. oxaloactate + actyl CoA citryl CoA ii. hydrolyse de la liaison thioester : citryl CoA + H2O citrate + CoASH + H+ 2. citrate cis-aconitate isocitrate

o Formation en deux tapes de lisocitrate. o Une molcule deau a chang de place pour former une molcule asymtrique. o Lquilibre aurait tendance privilgier le citrate, mais lutilisation de lisocitrate pousse la raction vers la droite. o Enzyme : aconitase pour les deux tapes. o Laconitase possde un atome de fer qui joue un rle important dans la reconnaissance du groupement carbonyl. Laconitase manipule le citrate comme sil tait asymtrique, alors quil est symtrique. Cela est d la prsence de sites prochiraux dans le citrate. o Le produit final est un seul des 4 isomres possibles de lisocitrate. 3. isocitrate + NAD+ oxalsuccinate + NADH + H+

o Raction doxydorduction. Lisocitrate est oxyd en prsence de NAD+. o Enzyme : isocitrate dshydrognase. 4. oxalsuccinate + H+ CO2 + -ctoglutanate

80

o Raction de dcarboxylation. On passe dune molcule 6C une molcule 5C. o Enzyme : isocitrate dshydrognase. o Premier CO2 limin dans le cycle. Ce CO2 ne provient pas du pyruvate nouvellement entr dans le cycle mais bien de loxaloactate. 5. -ctoglutanate + NAD+ + CoASH CO2 + NADH + H+ + succinyl CoA

o o o o o

Dcarboxylation oxydative. Formation dun lien riche (thioester). 2 cofacteurs : NAD+ et CoASH. Raction irrversible. Enzyme : ctoglutarate dshydrognase. Le second CO2 limin ne provient pas non plus dun pyruvate.

6. succinyl CoA + GDP + Pi GTP + CoASH + succinate

o On rcupre lnergie de la liaison thioester pour former une molcule quivalente lATP, le GTP (formation dun lien anhydride). o Enzyme : succinate thiokinase ou succinyl CoA synthtase selon quon regarde cette raction dans un sens ou dans lautre, mais cest bien sr le mme enzyme.

81 o On peut imaginer de dcomposer cette raction en deux tapes couples : i. clivage : G = -8 kcal/mol ii. GDP + Pi GTP + H2O G = 7,3 kcal/mol G = -0,7 kcal/mol o La conversion du GTP en ATP est possible : GTP + ADP GDP + ATP 7. succinate + FAD fumarate + FADH2

o Le succinate subit une raction doxydorduction. o Enzyme : succinate dshydrognase. o Le FAD (flavine adnine dinuclotide) est un accepteur de protons, un cofacteur oxydant. Il a une structure similaire au NAD : nuclotide + pseudo-nuclotide (car ose linaire au lieu de cyclique). Il possde deux doubles liaisons, ce qui lui permet de fixer effectivement deux H. Le FAD peut tre considr comme attach lenzyme, et nest donc pas libre comme le NAD. 8. fumarate + H2O L-malate

o On passe dune molcule symtrique une molcule asymtrique par addition deau. o Enzyme : fumarase. Lactivation de lenzyme est strospcifique car elle ne forme et ne dshydrate que le stroisomre L du malate. 9. L-malate + NAD+ NADH + H+ + oxaloactate

o G > 0. Cette raction ne se fait donc pas spontanment en milieu libre, mais comme loxaloactate est directement consomm, la raction est pousse vers la droite. o Enzyme : malate dshydrognase.

82 Bilan du cycle :

Ceci est le bilan dun tour du cycle de Krebs. Pour chaque groupe actyl entrant dans le cycle, 2C sont limins sous forme de CO2. Ces C ne sont pas ceux introduits par le groupement actyl (observ grce au marquage). Quatre paires datomes dhydrogne sont fournies par les dshydrognations enzymatiques (3 sont utilises pour rduire le NAD+ et une pour rduire le FAD).

Remarques : - Il faut plusieurs tours de cycle pour que tous les C de lactyl CoA soient sous forme de CO2. - La raison de ce mcanisme compliqu est quil permet de rcuprer de lnergie (ATP, GTP) mais aussi quil permet des ractions chimiques complexes (oxydation du pyruvate, du mthyl) dans des conditions mnages. - On na pas encore vu le rle de lO2 dans la respiration qui doit pourtant tre arobie. Les atomes doxygne du CO2 produit ne sont pas ceux de lO2 inspir. - Les cofacteurs doivent encore tre rgnrs. Il y a production dun NADH ds lentre du cycle et de trois autres ensuite, plus un FADH2 . - La rcupration dnergie parat faible jusquici : seulement 1 GTP et 2 ATP de la glycolyse rcuprs, alors quon sait que 38 ATP sont produits. En fait, la rponse tous ces problmes (utilisation de lO2, rgnration des cofacteurs, formation dATP) se situe dans des mcanismes annexes au cycle.

83 Mcanismes annexes au cycle de Krebs : Nous nallons en voir quun seul : Chane respiratoire, chane de transport dlectrons : Ces mcanismes nous permettront de comprendre la rgnration (roxydation) des cofacteurs et la rcupration de lnergie. Il existe un couplage trs troit entre le cycle de Krebs et la chane de Warburg. Engelhardt : Comment expliquer la production dATP par loxydation arobie du glucose ? Il tudie la respiration sur des globules rouges, et observe la production dATP in vivo, mais seulement en prsence dO2. Il tablit donc un paralllisme entre la ventilation et la production dATP. Par contre, in vitro, si les globules rouges sont lys, il nobserve pas de production dATP, mme en prsence dO2. De plus, si on ajoute de lATP, celui-ci est consomm. En fait, en lysant les globules rouges, il a libr des ATPases qui clivent lATP. Kalckar : Quand on lyse, on a dans lextrait une ATPase. Kalckar va dtruire lactivit biologique de cet enzyme. Pour cela, il va utiliser un enzyme qui ragit plus vite que lATPase. On prend lhexokinase dont le Km (= 10-6M) est plus petit que le Km de lATPase (= 10-2M). Si son Km est plus petit, il aura consomm tout lATP avant que lATPase naie le temps de interagir. Km = concentration la demi vitesse maximum. Lhexokinase est facilement dosable. Sa prsence empche le masquage de la production dATP, car elle catalyse la raction suivante : glucose + ATP glucose 6 P + ADP Kalckar montre ainsi quil y a une grande production dATP, mme in vitro. En mesurant la concentration de glucose 6 P, il a tabli un rapport P(fix sur glu)/O(absorb) = 2,5 Or on connat loxydation du pyruvate : pyruvate + 5/2O2 2 H2O + 3CO2 G = -280 kcal/mol Kalckar observe la production de 12,5 ATP (= 2,5 P par O 5/2 O2) par pyruvate, donc 25 par glucose. Thermodynamiquement, plus de 12,5 ATP pourraient tre produits : 12,5 7,3 = 91 kcal/mol. Pourtant, si on nobserve que le cycle de Krebs, on voit la formation que dun GTP. Do viennent les autres ? Keelin : Keelin tait un parasitologue. Etudiant les moustiques, il les colle avec de la glu sur une lame de microscope. Il constate alors que les pattes changent de couleur quand le moustique se dbat. Il fait des observations au microspectroscope (anctre du spectrophotomtre, compos dun microscope et dun prisme) et remarque des bandes dans le spectre dabsorption. Au repos : Le muscle est oxygn (prsence dO2) la molcule colore est sous la forme oxyde

84 Agitation : Le muscle nest pas fort oxygn forme rduite de la molcule 3 raies nettes dans le vert. Keelin met ainsi en vidence des protines (les cytochromes c ) prsentes dans les mitochondries des cellules du muscle. Ces cytochromes ont un petit poids molculaire et comportent un groupement hme apparent lhme de lhmoglobine. La dcouverte des cytochromes a permis la comprhension des phnomnes doxydorduction de la rcupration dnergie. Ce sont des lments capitaux de la rcupration dnergie. Les cytochromes sont oxyds lors de la respiration cellulaire. Ils sont placs dans la membrane interne de la mitochondrie (la majorit des enzymes du cycle de Krebs sont situs dans la matrice). On peut facilement isoler les cytochromes c dans les muscles de pigeon. Spectre dabsorption du cytochrome : oxyd : rduit : -----Oxyd : pic 400 nm et bandes 600 nm. Rduit : pics 400, 500 et 600 nm. Rem : la troisime bande prsente in vivo est due un autre cytochrome. Dans lhme, on a un changement de ltat doxydation du fer. On passe de Fe2+ Fe3+. Le cytochrome va donc permettre de faire des ractions rdox grce aux hmes. La structure et les fonctions du cytochrome sont trs diffrentes de celles de la myoglobine malgr la prsence dun groupement hme. En effet, dans la myoglobine, latome de Fe ne change pas dtage doxydation. Il existe plusieurs sortes de cytochromes , c, c1, a, b, a3, qui diffrent par leur groupement hme. Lensemble forme les diffrents lments de la chane respiratoire, ou chane de transfert dlectrons. La chane respiratoire est donc un difice complexe de protines, mais aussi un ensemble de processus qui contiennent des cytochromes de tous types. La chane permet la roxydation de NADH et FADH2 (produits dans le cycle de Krebs et la glycolyse), et rgnrent donc NAD+ et FAD, qui sont ncessaires loxydation arobie du glucose. A lautre extrmit de la chane, on a la rduction de loxygne molculaire : O2 H2O On voit enfin o se situe le rle de lO2. Il intervient dans loxydation du NADH en NAD+ et donc dans la chane de transport dlectrons (chane respiratoire).

85 Nous avons affaire un processus indirect, rversible. Toutes ces ractions ont lieu dans la mitochondrie, o sont situs les cytochromes. La mitochondrie est un organite cellulaire de environ 1m de large. Il en existe ~2000 dans chaque cellule, et plus dans les cellules musculaires. Elle possde une membrane externe et une membrane interne formant des crtes, le tout entourant une matrice. Les deux membranes ont des rles diffrents. Les ractions de la chane respiratoire ont lieu au niveau de la membrane interne tandis que les enzymes du cycle de Krebs se trouvent dans la matrice et ceux de la glycolyse dans le cytosol.

Membrane externe : La membrane externe est constitue de lipides et de protines. Elle a une permabilit slective due ses lipides pores : elle est permable aux ions et aux molcules de petit poids molculaire (PM < 10000). La composition du cytosol et de lespace inter-membranaire est ainsi quasi id membranaire identique. Membrane interne : La membrane interne a une grande teneur en protines (80%), et contient peu de lipides (20%). Elle est impermable aux ions et aux petites molcules, sauf quand elles sont transportes de manire active. La chane respiratoire fait partie intgrante de cette membrane. Matrice : La matrice contient, outre les enzymes du cycle de Krebs, lADN de la mitochondrie ainsi que les ribosomes, des acides amins et tous les enzymes ncessaires la synthse des protines.

86 La chane respiratoire : Pour se reprsenter les chanes respiratoires, on imagine des ensembles complexes. La structure fine de ces complexes est encore mal connue et on la reprsentera par une bote noire. Complexe I : NADH-ubiquinone rductase. Roxydation du NADH par un transfert de protons sur le coenzyme Q. Dans ce complexe, on a un cofacteur : FMN (flavine mononuclotide diphosphate, autre forme du FAD). Il est aussi important de remarquer la prsence du FeS. Au sein du complexe, on a donc :

Enzyme : NADH rductase. Le complexe FMN-FeS est ancr dans le membrane tandis que Q et QH2 sont libres. Le Q peut donc passer dun complexe lautre. Q est un coenzyme, il est ncessaire au bon fonctionnement du complexe I et sera rgnr par le complexe III. Ubiquinol : QH2 Ubiquinone : QComplexe III : Ubiquinol-cytochrome c rductase. Latome de Fe change dtage doxydation : il passe de +2 +3. Au sein du complexe, on a :

On rduit le cytochrome c1. Cela se fait par un transport dlectrons et non plus de protons comme dans les complexes I et II. En effet, le Fe change dtat doxydation. Cest ce phnomne qui donne son nom la chane de transport dlectrons. Il faut remarquer ici que 2 protons sont librs. Complexe IV : Cytochrome oxydase. Roxydation du cytochrome et rduction de lO2 en H2O. Au sein du complexe, on a :

Complexe II : Succinate-ubiquinone rductase. Oxydation du FAD en FADH2 par lintermdiaire de Q qui sert donc de charnire. Le cofacteur FAD fait luimme partie du complexe, mais il est reprsent sparment pour simplifier. En fait, on a :

87 La succinate dshydrognase (enzyme du cycle de Krebs, tape n7) intervient ici. Remarques : - La chane respiratoire constitue une grande partie des protines qui se trouvent dans la membrane mitochondriale interne. - Le complexe IV est le seul possdant des molcules capables de ragir avec loxygne molculaire. - Il est important que le processus ne gnre pas dion superoxyde : O2 + e- O2- qui est trs rducteur. Cest l lavantage dun passage direct de O2 H2O. Bilan au niveau des chanes respiratoires : NADH + H+ NAD+ + H2O (complexes I, III et IV) FADH2 + O2 FAD + H2O (complexes II, III et IV) Pourquoi parle-t-on de transfert dlectron ? FADH2 FAD + 2H+ + 2e- (cfr ce qui se passe aux complexes II et III)

Comme on transfre 2H+, on doit aussi transfrer 2e-. On peut calculer lnergie que reprsente un tel phnomne : G = -nFE o n est le nombre dlectrons transfrs. On a deux couples doxydorduction :

88 NAD+ + H+ + 2e- NADH O2 + 2H+ + 2e- H2O E = -0,32V E = +0,82V

E = 0,82V (-0,32V) = 1,14V G = -23,062 1,14 2 = -52,6 kcal/mol Pour chaque production dune mole de NAD+ (par roxydation de NADH), on a libration de 52,6 kcal. Dans le cas du FAD, (roxydation du FADH2), G = -43,4 kcal/mol. Nous avons donc affaire un processus qui libre beaucoup dnergie, ce qui permet bien sr une rcupration dnergie. NADH/NAD+ 0,42V cyt b 0,18V cyt c 0,54V O2 Dans chacun des complexes, on a libration dnergie production dATP formation de 3 ATP par NADH + H+ roxyd. Dans le cas du FADH2, on a seulement 2 ATP, qui sont produits au niveau des complexes III et IV, mais pas du complexe II (G est trop faible). Le bilan est donc : Roxydation de 4 NADH + H+ et de 1 FADH2 G = -251 kcal/mol. On peut comparer cela avec loxydation complte du pyruvate (G = -280 kcal/mol) Il y a donc rcupration denviron 90% de lnergie au niveau des chanes respiratoires. En fait, cest un gradient de protons qui permet de rcuprer de lATP. Comment les ATP sont-ils produits ? Hypothse chimiosmotique de Mitchell : Il explique la production dATP partir de ractions doxydorduction et de la structure des mitochondries. 24,9 kcal/mol 1 ATP 8,3 kcal/mol 1 ATP 18 kcal/mol 1 ATP

89 Il y a un pompage des protons par les complexes et ils sont envoys dans lespace inter-membranaire grce lnergie libre par loxydation. Il y a accumulation des protons cet endroit puisque la membrane interne est permable aux petites molcules et aux ions : [H+] augmente. Au niveau du complexe II, deux protons sont expulss. En fait, tous les complexes en expulsent. Lnergie ncessaire la synthse dATP est produite par lapparition dun gradient de protons entre lespace inter-membranaire et la matrice. Ce gradient permet la synthse dATP grce un systme appel ATP synthtase. Les protons repassent dans la matrice et il y a rquilibrage des charges. Loxydation du NADH expulse 11H+, tandis que celle du FADH2 expulse 8H+. Pour synthtiser une molcule dATP, il faut fournir entre 3 et 4 protons. En entrant dans la matrice, ces protons permettront de former respectivement 3 et 2 ATP. LATP synthtase est constitue de deux lments : F0 et F1. F0 : 3 sous-units. Cest une pompe protons, qui transporte activement les H+ dans la matrice. F1 : 5 sous-units. Synthtise lATP (ADP + Pi ATP + H2O). Laccumulation des protons (apparition dun gradient) correspond donc une accumulation dnergie. Il y a apparition dune force proton-motrice . Processus de transfert : nH+int nH+ext. G = RT ln([H+]nint/[H+]next) = 2,03 nRT (pHext pHint) Il apparat la membrane un potentiel puisquon a un appauvrissement de H+ lintrieur (apparition dune charge -) et un enrichissement lextrieur. Cest un potentiel de membrane : G = -nF o = ext - int GT = -nF 2,03 nRT pH p = (2,03 RT/F)pH = 0,050pH = 0,14 0,059(-1,4) = 224V p : variation dnergie pas mole de protons (valeurs 25C)

G = -5,2 kcal/mol. Cest lnergie quil faut fournir pour amener les protons dans lespace intermembranaire. Donc, lnergie rcuprable lorsquils passent dans lautre sens. Or, il faut 7,3 kcal/mol pour produire 1 ATP. Donc, pour produire 3 ATP, il faut au moins 4 lectrons. Arguments en faveur de lhypothse de Mitchell : 1) On isole les mitochondries et on les traite au dtergent. Il y a perturbation des bicouches lipidiques de la membrane interne et elle est partiellement dissoute. Les H+ accumuls dans lespace inter-membranaire peuvent donc traverser la membrane sans passer par lATP synthtase et on observe effectivement que lATP nest plus produit.

90 b) Utilisation dun dcouplant comme le dinitrophnol.

Le dinitrophnol est une molcule lipophile (peut donc se dissoudre dans la membrane) qui peut tre charge (capable de fixer des protons). En prsence du dcouplant, la synthse dATP cesse car le dinitrophnol peut transporter des H+ et passer travers la membrane interne de la mitochondrie. Remarque : Il existe des dcouplants naturels qui ont le mme rle. Exemple : un animal qui hiberne na pas besoin de beaucoup dnergie mais doit tout de mme maintenir sa temprature. Une protine est prsente dans les mitochondries pendant lhibernation qui dissipe le gradient de protons en chaleur. Cette protine disparat une fois lhiver pass. c) Raker montre les rles respectifs de F0 (transport des H+) et F1 (synthse dATP). Il utilise pour cela les utlrasons : en agitant violemment la membrane par ultrasons, on parvient cliver des parties de cette membrane. Ces petits morceaux de membrane se ressoudent pour former de petites vsicules. Ces vsicules, isoles, sont traites par de lure (agent dnaturant doux, qui respecte lactivit locale), ce qui a pour effet de sparer les entits F0et F1.

Les F0 ont encore un rle de transporteur dH+ tandis que les F1 qui sont isols peuvent jouer le rle dATPases. En effet, puisquil ny a plus dnergie pour faire aller la raction dans le sens de la production dATP, il y a dgradation de lATP jusqu atteinte de lquilibre entre ATP et ADP. On peut reconstituer lentit complte F0/F1 et montrer quelle a nouveau un rle dATP synthtase.

91 Remarques : La mitochondrie sert de lieu de synthse de lATP (ATP qui servira dans le cytosol) partir de lADP provenant du cytosol. Il faut donc faire circuler lADP dans un sens et lATP dans lautre. LATP et lADP sont transfrs au travers de la membrane interne par des translocases. Ce sont des protines spcialises qui ont aussi un rle rgulateur. Il sagit dun transport actif car il ncessite lintervention dune protine. La translocase se trouve dans la membrane interne. Elle peut fixer lADP ou lATP et subit alors une permutation qui amne lATP lextrieur ou lADP lintrieur. Elle a une affinit diffrente pour lADP ou lATP selon sa position. Cela est d la polarit de la membrane et la charge diffrente de lATP et lADP. Ainsi, on vite quune molcule ne traverse la membrane dans le mauvais sens. Lchange est quitable : il y a autant dADP qui rentrent que dATP qui sortent. Bilan total de la synthse dATP au cours de loxydation arobie du glucose : glucose glycolyse pyruvate actyl CoA

G + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 pyruvate + 2 ATP + 2(NADH + H+) + 2H2O 2 (NADH + H+) + 2 (1/2 O2) + 6Pi + 6 ADP 2 NAD+ + 6 ATP + 2H2O

cycle de Krebs + chanes resp.

pyruvate + 5(1/2 O2) + 15 Pi + 15 ADP 3CO2 + 15 ATP + 17 H2O en effet : 4 NADH 12 ATP 1 FADH2 2 ATP 1 GTP 1 ATP 2 car il y a 2 pyruvate par glucose

30 ATP !

CO2 + H2O Le bilan global est donc de 38 ATP ! Bilan global (glycolyse cycle de Krebs chanes respiratoires) C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP + 38 Pi 6CO2 + 38 ATP + 44 H2O La combustion du glucose : Glucose + 6O2 6CO2 + 6H2O produit 686 kcal/mol. Loxydation arobie du glucose permet de rcuprer 38 ATP, soit 272 kcal/mol. Le rendement est donc de 40%. La rcupration dnergie est partielle, le reste de lnergie est dissipe en chaleur. Pourtant, si on ne considre que loxydation du pyruvate, G = -280 kcal/mol et 30 ATP sont rcuprs, soit 251 kcal/mol. Le rendement est de ~90%, ce qui est exceptionnel !

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On voit donc que la partie glycolyse du processus est peu efficace, lessentiel des ATP tant rcuprs partir du cycle de Krebs. Le processus efficace (cycle de Krebs) se serait ajout par aprs au processus de glycolyse primitif au cours de lvolution. Cependant, le processus de fermentation est toujours prsent dans les cellules pratiquant la respiration. En effet, dans certaines conditions (effort musculaire trs violent), la cellule peut se retrouver en anarobie, et cest alors que la fermentation lactique intervient. Tous ces processus (glycolyse, cycle de Krebs, oxydation arobie) sont parfaitement rguls. Ils font appel des rtrocontrles dont laction est rversible. Rgulation des processus de glycolyse et de dsoxydation arobique : Glucose Fructose 1-6 diP Pyruvate Actyl CoA Citrate Cycle de Krebs Succinyl CoA NADH FADH2 Chane respiratoire ATP Ce systme subit un rtrocontrle et lATP sert dlment rgulateur au niveau de plusieurs enzymes.(1) est inhib par un excse dATP : son activit ralentit, et donc lensemble du processus ralentit. (2) est aussi inhib par un excs dATP. Son activit diminue aussi en prsence dun excs dactyl CoA. Le + (2) est en fait un complexe enzymatique qui est sensible la concentration en ATP et au rapport NADH/NAD

phosphofructukinase (1) dshydrognase pyruvique (2) Citrate synthtase (3)

(reflet de la saturation des chanes respiratoires) par la phosphorylation dune srine. est contrl par la concentration de succinyl CoA (problme au niveau du cycle de Krebs) et de NADH (problme au niveau de la chane respiratoire).(3)

Les navettes :

93 La glycolyse est localise dans le cytosol et le cycle de Krebs dans la mitochondrie. Cependant, le NADH ne va jamais passer la membrane interne de la mitochondrie. Il existe un systme de navettes qui permettent de faire passer le pouvoir rducteur du NADH du cytosol la matrice. Il en existe plus exactement de 2 types, suivant le type de cellule. - Navette du glycrophosphate : Cette navette se rencontre dans les cellules de muscle, de cerveau Dans le cytosol, on a : dihydroxyactone-3-P + NADH + H+ NAD+ + glycrophosphate-3-P

Enzyme : glycrophosphate dshydrognase. Remarque : cest la mme raction qui permet de lancer la glycolyse en anarobie en absence de NAD+ et jusqu obtention dune concentration suffisante de celui-ci. En arobie, on a le transfert du glycrophosphate (du cytosol vers la matrice) et oxydation lintrieur de la matrice. Dans la matrice : glycrophosphate + FAD FADH2 + dihydroxyactone ( voir schma prcdent ) Enzyme : glycrophosphate dshydrognase. Ce nest pas le mme enzyme que plus haut : celui-ci utilise le FAD comme cofacteur. Ensuite, il y a retour du dihydroxyactone dans le cytosol et roxydation du FADH2 par les chanes respiratoires dans la matrice. Rappel : FADH2 2ATP alors que NADH 3ATP. Dans les tissus utilisant ce type de navette, on rencontre donc un bilan dficient de 2 ATP (ici, le bilan total est de 36 ATP). - Navette malate-aspartate : Prsente dans les cellule de foie.

94 Loxaloactate ne peut pas passer travers la membrane, ce qui complique le mcanisme. On a une transamination. Oxydo-rduction : oxaloactate + NADH + H+ NAD+ + malate Transamination : (passage amine ctone et en mme temps ctone amine) glutamate + oxaloactate -ctoglutarate + aspartate

On a une transamination dans le cytosol et dans la mitochondrie. Dans le bilan total de la glycolyse, il faut tenir compte de cette navette mais pas au point de vue de lATP car ici, on nutilise plus du FAD mais bien du NAD. Le bilan est donc bien de 38 ATP Transformation des lipides : Le cycle de Krebs ne fonctionne pas qu base doses. Cest un processus gnral qui peut transformer dautres molcules, par exemple les lipides. En effet, notre rserve nergtique est essentiellement constitue de graisses. Les lipides peuvent fournir les ATP dont la cellule a besoin (lipide ~9 kcal/g ; ose ~4kcal/g). Un adulte possde ~130000 kcal sous forme de graisses et 600 kcal sous forme doses. Les lipides de rserve sont des triglycrides (glycrol + acides gras) :

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- 1re tape : clivage du lipide en glycrol et acides gras. Se produit au niveau de lintestin qui produit des lipases (clivent des liaisons ester). Il existe 3 types de lipases : celles qui clivent au niveau du C1, celles qui clivent au niveau du C2, et celles qui clivent au niveau du C3. Les acides gras sont vhiculs vers le foie, o ils sont oxyds en CO2. Le glycrol sintgre au processus de glycolyse. 2me tape : oxydation de lacide gras.Loxydation se fait par tapes : limination de 2C la fois.

Exprience de Kraft : Il donne manger des lapins des drivs dacides gras contenant des groupements facilement reconnaissables et observe les rsidus dans les excrments. Si n est pair, on retrouve dans lurine du phenylactate : Si n est impair, on retrouve du benzoate : Ceci ne sexplique que par le fait que les acides gras sont clivs par 2C. Exemples : ??? n=3 n=4 Soit un acide gras contenant nC et un groupement acide. 1) formation dun Actyl CoA : molcule active. Pour faire cette raction, on a bien assez dnergie provenant de ATP AMP + PP Or, H2O + PP 2Pi (enzyme : pyrophosphatase) On obtient de lAMP et pas de lADP. Pourquoi ? Dcomposons la raction : a) b) 2) Formation dune double liaison. 3) On ajoute de leau, suppression de la double liaison. 4) Raction doxydation avec comme cofacteur NADH.