S L ’ E - Free

D- Oxydations phosphorylantes (phosphorylations oxydatives)

I- Rappels sur l'oxydoréduction

En oxydant est un composé qui a tendance a porter un ou plusieurs électrons, il se transforme en un réducteur suivant l'équation rédox.L'oxydant toujours a gauche.L'agent ne peut pas réduire n'importe quel système. On a un pouvoir réducteur du couple rédox.On détermine le potentiel de réduction du couple rédox, il s'exprime par:Réaction dʼoxydo-réduction : transfert dʼé- dentre 2 entités chimiques ou biochimiques : un oxydant et un réducteur. Lʼoxydant est lʼespèce qui capture 1 ou 2 e-. Le réducteur est lʼespèce qui cède 1 ou 2 e-.

1

D – OXYDATIONS PHOSPHORYLANTES(PHOSPHORYLATION OXYDATIVE)

I – Rappels préliminaires sur l’oxydo-réductionII – IntroductionIII – Organisation de la chaîne respiratoireIV – Mécanisme de formation de l’ATPV – Bilan énergétiqueVI – RégulationVII – Physiologie et pathologie

PRODUCTION DE LPRODUCTION DE L’’ ENERGIEENERGIE I I –– RAPPELS SUR LRAPPELS SUR L’’OXYDOOXYDO--REDUCTION (1)REDUCTION (1)

Oxydant + n e- réducteur

E = E0 - RTnF

ln [red][ox]

Réaction d ’oxydo-réduction : 2 couples rédox (couple 1 est l ’oxydant)

ox1 + red 2 red1 + ox2

Un agent oxydant donné ne peut oxyder que certains systèmesUn agent réducteur donné ne peut réduire que certains systèmes:

Potentiel de réduction:

Réaction d ’oxydo-réduction : transfert d’électrons entre 2 entités chimiques ou biochimiques: un oxydant et un réducteur.

L’oxydant est l’espèce qui capture 1 ou 2 électronsLe réducteur est l’espèce qui cède 1 ou 2 électrons

I I –– RAPPELS SUR LRAPPELS SUR L’’OXYDOOXYDO--REDUCTION (2)REDUCTION (2)

!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF

ln [red1] [ox2][ox1] [red2]

( E01 - E0

2 )

Différence de potentiels de réduction :

Biochimie : Biochimie : !!!!!!!!EE’’00

!!!!E = !!!!E0’ - RTRTnF ln [red1] [ox2]

[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10

[red1] [ox2][ox1] [red2]

La loi de Nernst relie la valeur de La loi de Nernst relie la valeur de !!!!!!!!E et celle de E et celle de !!!!!!!!G :G :

!!!!!!!!G = G = -- n Fn F!!!!!!!!E ou E ou !!!!!!!!GG’’00 = = -- n Fn F!!!!!!!!EE’’00

Les électrons vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) de bas potentiel standard E’0

2 vers le couple rédox 1( l’oxydant) de plus haut potentiel standard E’0

1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0

2 est positif et donc !!!!G’0 est négatif.


Un agent oxydant donné ne peut oxyder que certains systèmes. Un agent réducteur donné ne peut réduire que certains systèmes :

1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



On peut calculer la différence de potentiel de réduction delta E° = E1- E2

1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



En biochimie on utilise delta E'°: pH7 25°C

1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



On peut savoir quel est celui qui va être oxydant ou réducteur.

La Loi de NERNST relie la valeur de delta E a la valeur de delta G:

1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



Les e- vont passer du couple rédox 2 (le réducteur) de bas potentiel standard Eʼ02 vers le couple rédox 1 (lʼoxydant) de plus haut potentiel standard Eʼ01. Il existe une relation entre la valeur de delta G est celle de delta E.

Pour que la réaction puisse avoir lieu dans le sens considéré, il faut que delta G°' soit négatif, donc delta E'° POSITIF.

1





E = E0 - RTnF

ln [red][ox]








!!!!E = E1 - E2 = !!!!E0 - RTnF


( E01 - E0

2 )




[ox1] [red2]

Calcul numérique :

!!!!E = !!!!E0’ - 0,06n log10






1.

!!!!E’0 = E’01 - E’0



2

Potentiels de rPotentiels de rééduction standard des transporteurs dduction standard des transporteurs d’é’électrons lectrons impliquimpliquéés dans la chas dans la chaîîne respiratoirene respiratoire

Réaction redox (demi-réaction) E’0 (V)

2H+ + 2e- H2 - 0,41NAD+ + H+ + 2e- NADH - 0,32

NADH déshydrogénase (FMN) + 2H+ + 2 e-

NADH déshydrogénase (FMN H2) - 0,30Ubiquinone + 2H+ + 2e- ubiquinol 0,04

Cytochrome b (Fe3+) + e- cytochrome b (Fe2+) 0,08

Cytochrome c1 (Fe3+) + e- cytochrome c1 (Fe2+) 0,22

Cytochrome c (Fe3+) + e- cytochrome c (Fe2+) 0,25

Cytochrome a (Fe3+) + e- cytochrome a (Fe2+) 0,29

Cytochrome a3 (Fe3+) + e- cytochrome a3 (Fe2+) 0,551 O2 + 2H+ + 2e- H2O 0,822

I

III

IV

II II -- INTRODUCTION INTRODUCTION Les mitochondries sont le lieu essentiel de la productiond’énergie chimique qui est stockée sous forme d’ATP: elles consomment plus de 90% de l’oxygène utilisée par la cellule.

Les oxydations cellulaires impliquent majoritairementdes deshydrogénations où l’énergie chimique est conservéesous forme de coenzymes réduits:AH2 + FAD A + FADH2 (lié à son apoenzyme)BH2 + NAD+ B + NADH + H+ (coenzyme mobile)Le transfert d’électrons se fait sous la forme:2 H+ + 2 e- ou H- + H+ : Équivalents réducteurs

La chaîne respiratoire est formée de catalyseurs en lignequi transportent les électrons jusqu’à O2 pour former H2O.Cette suite de réactions d’oxydation est couplée à la formation d’ATP: « Oxydations phosphorylantes ».

MMEMME

MMIMMI- complexes I à IV- ATP synthase- Translocases

Matrice mitochondrialeMatrice mitochondriale- pyruvate deshydrogénase- enzymes du cycle de Krebs- enzymes de la !!!!-oxydation

EIMEIM

Canaux de Canaux de porineporine

MITOCHONDRIE ET COMPLEXES ENZYMATIQUESMITOCHONDRIE ET COMPLEXES ENZYMATIQUES III III -- ORGANISATION DE LA CHAINEORGANISATION DE LA CHAINE

Succession de complexes multiprotéiques:dont les sous-unités dépendent du génome nucléaire (64) et du génome mitochondrial (13)

- protéines fonctionnant avec le coenzyme soluble NAD+

- flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD- cytochromes : protéines à fer héminique- protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S de CYS- un transporteur non protéique, l’ubiquinone ou coenzyme Q

En condition standard de chimie pour le couple H+/H2 on aurait 0. Lʼoxydant est le composé qui va avoir le potentiel de réduction standard le plus élevé (0,82).

II- Introduction

Cette cellule a pu vivre en aérobiose par rapport aux cellules primitives qui vivaient en anaérobiose.Les mitochondries sont le lieu essentiel de la production d'énergie chimique qui est stockée sous forme d'ATP : elles consomment plus de 90% de l'oxygène utilisé par la cellule. - Les oxydations cellulaire impliquent majoritairement des déshydrogénations où l'énergie chimique est conservée sous forme de coenzyme réduits.

2



2H+ + 2e- H2 - 0,41NAD+ + H+ + 2e- NADH - 0,32








I

III

IV




MMEMME



EIMEIM






"Ces deux équations fournissent les e- à la chaine respiratoire. Le transfert d'électrons se fait sous la forme :

2



2H+ + 2e- H2 - 0,41NAD+ + H+ + 2e- NADH - 0,32








I

III

IV




MMEMME



EIMEIM






- La chaine respiratoire est formée de catalyseurs en ligne qui transportent les électrons jusqu'à O2, pour former H2O. Cette suite de réaction d'oxydation est couplée à la formation d'ATP à partir dʼune molécule dʼADP et dʼun phosphate « oxydations phosphorylantes. »

Suite de complexes protéiques qui sont des catalyseurs qui vont transportés les électrons jusquʼà lʼoxygène moléculaire pour former de lʼeau. En effet NAD ne réagit pas directement avec lʼoxygène.

Mitochondrie et complexe enzymatique

2



2H+ + 2e- H2 - 0,41NAD+ + H+ + 2e- NADH - 0,32








I

III

IV




MMEMME



EIMEIM






Elle est formée d'une membrane mitochondriale externe, interne et d'une matrice.

MME: perméable aux ions et aux petites molécules avec présence de petits canaux: des porines. (poreuses aux ions et aux petites molécules)MMI: imperméables aux ions et en particulier au H+ . nécessité d'un transport actif pour ces différents composés.Les deux membranes sont séparés par un espace intermembranaire.MMI reçoit les différents complexes de la chaines respiratoire (I a IV), de complexe de l'ATP synthase (V) et des translocases.On a également une matrice mitochondriale dans laquelle on retrouve la pyruvate deshydrogénase, les enzymes du cycle de krebs et des enzymes de la béta oxydation.Les mitochondries sont le générateur de la cellules car cʼest au niveau de la mitochondrie que la plus grande partie dʼénergie va etre emmagasinée, provenant des oxydations cellulaires. (des désydrogénations : lʼénergie est conservée sous forme de coenzymes réduits)

III- Organisation de la chaine respiratoire"Succession de complexes multiprotéiques dont les sous unités dépendent du génome nucléaire (64) et du génome mitochondrial (13) Ces différents complexes sont : - protéines qui fonctionnent avec le NAD+ (coenzyme soluble, mobile) - flavoprotéines : coenzymes flaviniques : FMN ou FAD- cytochromes : protéines à fer héminique (fer sous forme Fe2+ ou Fe3+)

- protéines fer-soufre: fer non héminique lié au soufre.

3

III III -- ORGANISATION DE LA CHAINEORGANISATION DE LA CHAINE

Succession de complexes multiprotéiques:- protéines à coenzyme NAD+

- flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD- cytochromes : protéines à fer héminique- protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S

Cys–SCys

SFeFe

S–Cys

SCys

Exemple:Exemple:



- flavoprotéines : coenzymes FMN ou FAD- cytochromes : protéines à fer héminique- protéines fer-soufre : fer non héminique lié à des S- un transporteur non protéique, l’ubiquinone/ubiquinolou coenzyme Q (voir cours coenzymes)

Groupes transporteurs dGroupes transporteurs d ’é’électronslectrons

1°- Complexe I (47 sous-unités): NADH NADH deshydrogdeshydrogéénasenase- plusieurs protéines Fe–S- 1 flavoprotéine à FMN : FP1L’accepteur est l’ubiquinone

RRééaction simple :action simple :red2 ox1 ox2 rered2 ox1 ox2 red1d1

ubiquinoneubiquinone ubiquinolubiquinol

La réaction de transfert d’é est couplée au transfert de 4 protonsde la matrice (N) vers l ’EIM (P):

NADH + H+ + UQ NAD+ + UQH2

Nouvelle rNouvelle rééaction exprimant ce transfert : action exprimant ce transfert : +NADH + 5 HMa + UQ NAD+ + UQH2 + 4 H+

Cy+

!!!!E’0 = E’01 - E’02 = 0,04 - (- 0,32) = + 0,36 V!!!!G’0 = -nF!!!!E’0 = - 69 kJ/mol

4 H4 H++ Glycérol-3-Phosphate( du cytosol)

FAD

Espace Espace IntermembranaireIntermembranaire

Glycérol-3-Pdeshydrogénase

Fe–S(FAD)

ETFP(FAD)

FAD

Acyl-CoA

Acyl-CoAdéshydrogénase

MatriceMatrice

Fe–S

FMN

CI

CII

FAD

Fe–S

Succinate Fumarate

NAD+NADH+ H+

MMIMMIUQUQ

- un transporteur non protéique, l'ubiquinone ou coenzyme Q.

ubiquinone: état oxydéubiquinol: état réduit

Groupes transporteurs d'électrons (complexes qui fonctionnent les uns après les autres).Il existe différents complexes :

1- Complexe 1

NADH deshydrogénase: il récupère les équivalents réducteurs a partir du NADH. Il possède 47 sous unités.Ce complexe comporte par exemple plusieurs protéines fer-soufre et une flavoprotéines à FMN (FP1), et énormément d'autres sous unités. L'accepteur est l'ubiquinone,les équivalents réducteurs passent sur l'ubicuinone.

3




Cys–SCys

SFeFe

S–Cys

SCys

Exemple:Exemple:











Cy+

!!!!E’0 = E’01 - E’02 = 0,04 - (- 0,32) = + 0,36 V!!!!G’0 = -nF!!!!E’0 = - 69 kJ/mol


FAD



Fe–S(FAD)

ETFP(FAD)

FAD

Acyl-CoA


MatriceMatrice

Fe–S

FMN

CI

CII

FAD

Fe–S

Succinate Fumarate

NAD+NADH+ H+

MMIMMIUQUQ

Ox 1= ubiquinone reçoit les électronsred 2 = NADH.Transfert des H+ et des électrons sur l'ubiquinone.Le transfert des électrons se fait dans le sens du NADH.Delta E'° = + 0,36 V.On a une variation de delta G°', très forte, négative (réaction exergonique). La réaction de transfert des électrons est couplés au transfert de 4 protons de la matrice vers l'espace intermembranaire (positivement) et négativement du coté de la matrice.

Nouvelle réaction exprimant ce transfert:

3




Cys–SCys

SFeFe

S–Cys

SCys

Exemple:Exemple:











Cy+

!!!!E’0 = E’01 - E’02 = 0,04 - (- 0,32) = + 0,36 V!!!!G’0 = -nF!!!!E’0 = - 69 kJ/mol


FAD



Fe–S(FAD)

ETFP(FAD)

FAD

Acyl-CoA


MatriceMatrice

Fe–S

FMN

CI

CII

FAD

Fe–S

Succinate Fumarate

NAD+NADH+ H+

MMIMMIUQUQ

Cette réaction est la plus importante car la transfert de protons permet la synthèse d'ATP.

Complexe 1: transfert de H+ sur FMN, puis 2 vont sur l'ubiquinone qui est un composé qui peut bouger à l'intérieur de la membrane mitochondriale interne. Et 4H+ vont dans l'espace intermembranaire

3




Cys–SCys

SFeFe

S–Cys

SCys

Exemple:Exemple:











Cy+

!!!!E’0 = E’01 - E’02 = 0,04 - (- 0,32) = + 0,36 V!!!!G’0 = -nF!!!!E’0 = - 69 kJ/mol


FAD



Fe–S(FAD)

ETFP(FAD)

FAD

Acyl-CoA


MatriceMatrice

Fe–S

FMN

CI

CII

FAD

Fe–S

Succinate Fumarate

NAD+NADH+ H+

MMIMMIUQUQ

2- Complexe 2

4 sous unitésSuccinate deshydrogénase : une des enzymes du cycle de Krebs. On a comme substrat de départ le succinate.Cette réaction couple le cycle de krebs et la chaine respiratoireOn a des protéines fer-soufre et des flavoprotéines à FAD (FP2)Les H+ et les électrons passent sur l'ubiquinone pour donner de l'ubiquinol. Delta G0' est relativement faible en valeur absolue, il n'y a pas de possibilité de transfert de protons.

4

2°- Complexe II (4 sous-unités)SuccinateSuccinate deshydrogdeshydrogéénasenase (fait aussi partie du cycle de Krebs)(fait aussi partie du cycle de Krebs)- protéines Fe–S- flavoprotéine à FAD : FP2

RRééaction :action :

red2 ox1 ox2 red1red2 ox1 ox2 red1FADH2 + UQ FAD + UQH2

!!!!E’0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V!!!!G’0 = - 19 kJ/mol

** Deux autres systèmes enzymatiques injectent également des éau niveau de l’ubiquinone (sans passer par CI ni CII):-- acylacyl--coAcoA deshydrogdeshydrogéénasenase-- glycglycéérolrol--33--P P deshydrogdeshydrogéénasenase

FAD + succinate FADH2 + Fumarate

3°- Complexe III (11 sous-unités)

- protéines Fe–S- cytochromes b et c1

RRééaction simple :action simple :

UbiquinolUbiquinol -- cytochrome c oxydorcytochrome c oxydorééductaseductase

UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) UQ + 2 cyt c (Fe2+) + 2 H+

Ce complexe fonctionne comme une pompe à protons :

UQ + 2 cyt c (Fe2+) + 4 H+UQH2 + 2 cyt c (Fe3+) + 2HMa+

Cy

De UQH2 au cyt c : !!!!E’0 = 0,25 - 0,04 = 0,21 V!!!!G’0 = - 41 kJ/mol

LL’’accepteur est le cytochrome caccepteur est le cytochrome c qui est mobile qui est mobile àà la surfacela surfaceexterne de la MMIexterne de la MMI

UQUQ

4 H4 H++ Espace Espace IntermembranaireIntermembranaire

MatriceMatriceMitochondrialeMitochondriale

CI

II

Succinate

NAD+NADH+ H+

CIII CIV

4 H4 H++2H2H++

Fumarate

Cyt c

12 O2 + 2 H+H2O

MMIMMI

CC2e2e--

4°- Complexe IV (13 sous-unités)

Cytochrome oxydaseCytochrome oxydase- cyt a et a3- 2 ions CuA et CuB cruciaux pour le transfert d’électrons

** 2 cyt c (Fe2+) + 4 HMa ++ 1/2 O2 2 cyt c (Fe3+) + 2 HCy + H2O+

- Réduction de 1/2 O2 en H2O implique l’intervention de 2 électrons- Le flux de chaque électron entraîne le mouvement d’1 proton

de la matrice vers l ’EIM : 2 H+

Du cyt c à O2 : !!!!E’0 = 0,81 - 0,25 = 0,56 V!!!!G’0 = - 108 kJ/mol

Il y a d'autres systèmes enzymatique qui vont également transférer des électrons au niveau de l'ubiquinone (sans passer par C I et C II).- acyl-CoA deshydrogénase (fonctionne avec FAD) : béta oxydation des acides gras- glycérol 3 phosphate deshydrogénase (fonctionne avec le FAD) : navette de transfert des e-. Ces systèmes vont injecter des électrons au niveau de l'ubiquinone par leur propre système enzymatique. L'ubiquinone reçoit des électrons du complexe I, II et a partir de différentes flavoprotéines qui correspondent a des réactions enzymatiques qui mettent en jeu principalement des flavoprotéines.

Le complexe 1 va sur l'ubiquinone, le complexe 2 aboutit a l'ubiquinone, et ca va vers le complexe 3

3- Complexe 3

Ubiquinol- cytochrome c oxydoréductase : passage des e- de lʼubiquinone vers le cytochrome c (différent du c1), il sert de transporteur. 11 sous unités.Protéines fer-soufre et cytochrome b et C1

L'accepteur des électrons provenant du complexe 3, c'est le cytochrome c (différent du C1) (ne fait pas partie du complexe 3) qui a la propriété d'être mobile a la surface externe de la membrane mitochondriale interne (navette qui permet le passage des électrons d'un complexe à l'autre (3 à 2).

4




!!!!E’0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V!!!!G’0 = - 19 kJ/mol










Cy



UQUQ



CI

II

Succinate

NAD+NADH+ H+

CIII CIV

4 H4 H++2H2H++

Fumarate

Cyt c

12 O2 + 2 H+H2O

MMIMMI

CC2e2e--







Delta G0' est élevée en valeur absolueOn va pouvoir faire un transfert de protons de la matrice vers l'espace intermembranaire.Ce complexe fonctionne comme une pompe a protons On a deux composés mobiles qui permettent le transfert des électrons d'un complexe a l'autre, on a aussi la pompe a protons avec le passage de 4 protons dans l'espace intermembranaire.Le cytochrome c va pouvoir donner ses électrons au complexe suivant (complexe 4)

4




!!!!E’0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V!!!!G’0 = - 19 kJ/mol










Cy



UQUQ



CI

II

Succinate

NAD+NADH+ H+

CIII CIV

4 H4 H++2H2H++

Fumarate

Cyt c

12 O2 + 2 H+H2O

MMIMMI

CC2e2e--







4- Complexe 4

Cytochrome oxydase13 sous unités.Il est composé de plusieurs cytochrome a et a3, et de différentes protéines qui possèdent des ions cuivre Cu A et Cu B (qui interviennent dans le transfert des électrons)L'étape finale: réduction de O2 en H2O, ce qui implique l'intervention de 2 électrons.En même temps, on a le flux de chaque électrons qui entraine le mouvement d'un proton de la matrice vers l'espace intermembranaireon a le transfert de 2 protons.Réaction globale:

4




!!!!E’0 = 0,04 - (- 0,06) = 0,10 V!!!!G’0 = - 19 kJ/mol










Cy



UQUQ



CI

II

Succinate

NAD+NADH+ H+

CIII CIV

4 H4 H++2H2H++

Fumarate

Cyt c

12 O2 + 2 H+H2O

MMIMMI

CC2e2e--







Valeur de deltaG0' fortement négative.

Le cytochrome C transfert deux électrons qui vont servir pour la formation de H20 (réaction exergonique) et transfert de 2 protons de la matrice vers l'espace intermembranaire

5- Organisation générale

On a 3 pompes a protons (I, III, IV) qui sont unies par deux transporteurs d'électrons mobiles (l'ubiquinone et le cytochrome c) Jamais de passage de I à II ou de II à I.Comment peut on déterminer l'ordre de ces transporteurs ?

a- Détermination des E'°

On peut comprendre que les différents couples rédox acceptent les électrons à partir d'un couple rédox qui a la même valeur de E. Mesures expérimentales de Eʼ0, on peut donc déterminer un ordre de ces cytochromes : ordre de potentiel de réduction croissant puisque les e- passent dʼun transporteur de bas potentiel standard à un potentiel standard plus élevé.

b- Suivre la vitesse de ré oxydation des transporteurs

Expériences avec des mitochondries isolées, on essai d'étudier l'état d'oxydation des cytochrome. Si on leur fourni du succinate, tout les cytochromes s'accumulent sous forme réduite si il n'y a pas d'oxygène dans le système (première partie de la courbe).

5

5°- Organisation généraleTrois pompes à protons (I, III, IV) unies par 2 transporteursd’électrons mobiles (UQ et le cyt c)

Ordre des transporteurs:a) détermination des E’0

b) suivi de la vitesse de réoxydation des transporteursc) utilisation d’inhibiteurs




00

5050

100100

TempsTemps

Cyt

och r

omes

sous

form

e rC

y toc

h rom

es so

us fo

rme r

éé du i

tedu

ite

Addition de succinate

Addition d’O2 cyt b

cyt c1

cyt c

cyt (a+a3)

b) suivi de la vitesse de réoxydation des transporteurs:expériences sur mitochondries isolées

Ensemble des Ensemble des transporteurstransporteurs




A lʼétat basal on considère quʼil y a autant de forme oxydé que réduite. Les spectres dʼabsorption sont différents les autres des autres et sont modifiés en fonction de lʼétat dʼoxydation. On va avoir transfert dʼe-, transporteurs vont se retrouver à lʼétat réduit, quand on additionne les succinate, tout lʼensemble des transporteurs sont sous forme réduit. Si on rajoute de l'oxygène, les transporteurs qui sont les plus proches de l'oxygène de la chaine respiratoires sont les premiers oxydés (oxydation des transporteurs). C'est le cytochrome (a, a3) qui est oxydé en premier, puis le c, puis le c1, puis le b (le plus loin de lʼoxygène). Grace a la vitesse de réoxydation de ces cytochromes => ordre de fonctionnement de ces cytochromes.

c- Utilisation d'inhibiteurs de la chaine respiratoire

On peut faire fonctionner cette chaine respiratoire en présence d'un substrat et d'oxygène, on rajoute un inhibiteur qui bloque la réaction à une moment spécifique.Principe: le transporteurs qui interviennent avant l'étape inhibée seront réduits, ceux qui interviennent après seront oxydés.

6

c) Utilisation dc) Utilisation d’’inhibiteurs du transfert dinhibiteurs du transfert d’’ éé en pren préésence dsence d’’oxygoxygèènene

XRoténone

NADH UQ Cyt b Cyt c1 Cyt c Cyt a/a3

Antimycine A

NADH UQH2 Cyt b Cyt c1 Cyt c Cyt a/a3X

CN–


Ex: l’antimycine A bloque le transfert des e- du cyt b vers le cyt c1 au niveau du complexe III: NADH, UQH2 et le cyt b sont sous forme réduite, les autres composés sous forme oxydée

IVIV-- MECANISME DE FORMATION DE LMECANISME DE FORMATION DE L’’ATPATP

1°- Le transfert d’é à l ’O2 est fortement exergonique* 2 couples rédox : NAD+/NADH et O2/H2O

NADH + H+ + 1/2O2 H2O + NAD+

!!!!E’0 = !!!!E’0O2 /H2O """" !!!!E’0

NAD+ / NADH = + 0,82 """" (- 0,32) = + 1,14 V

D ’où !!!!G’0 = - nF !!!!E’0

!!!!G’0 = -2 x 96 500 x 1,14 = - 220 000 J/mol = - 220 kJ/mol

*A partir du succinate : !!!!G’0 = - 152 kJ/mol

ConclusionConclusion : une grande partie de cette : une grande partie de cette éénergie est utilisnergie est utiliséée e pour le pompage de protons pour le pompage de protons àà travers la MMI.travers la MMI.

NADH + 11H+ + 1/2O2 NAD+ + 10H+ + H2OMa Cy

FADH2 + 6H+ + 1/2 O2 FAD + 6H+ + H2OMa Cy

2°- Le transfert d ’e- à l ’O2 est étroitement coupléà la synthèse d ’ATP

Expériences avec mitochondries isolées :• ajouts de différents S et I en présence d’ O2

mesure de la consommation d ’O2

mesure de la #### d ’ATP

AdditionAddition de de CNCN--

Addition de Addition de succinatesuccinate

AdditionAdditiondd‘‘ADP et de PiADP et de Pi

OO22 consommconsommééATP synthATP synthéétistiséé

Temps Temps

Mitochondries isolMitochondries isoléées en pres en préésence dsence d’’OO22

L'antimycine A bloque le transfert d'électrons du cytochrome b au cytochrome c1 au niveau du complexe 3. La roténone: on bloque le transfert d'électrons entre NADH et UQ. NADH sous forme réduit, les autres composés sous forme oxydée.On peut reconstruire une chaine respiratoire avec un ordre des différents transporteurs. Le cyanure est un poison violent si on en avale, on bloque la chaine respiratoire => on ne peut plus respirer car incapable dʼutiliser lʼoxygène. IV- Mécanisme de formation de l'ATP

1- Le transfert d'électrons à l'oxygène est fortement exergonique

6


XRoténone


Antimycine A


CN–





NADH + H+ + 1/2O2 H2O + NAD+

!!!!E’0 = !!!!E’0O2 /H2O """" !!!!E’0

NAD+ / NADH = + 0,82 """" (- 0,32) = + 1,14 V

D ’où !!!!G’0 = - nF !!!!E’0

!!!!G’0 = -2 x 96 500 x 1,14 = - 220 000 J/mol = - 220 kJ/mol













Temps Temps


On part d'un substrat pour aboutir a un transfert d'électrons et à de l'oxygène.On peut calculer delta G0' et E'°Conclusion : une grande partie de cette énergie est utilisée pour le transfert des électrons et pour le pompage de protons à travers la membrane mitochondriale interne.

6


XRoténone


Antimycine A


CN–





NADH + H+ + 1/2O2 H2O + NAD+

!!!!E’0 = !!!!E’0O2 /H2O """" !!!!E’0

NAD+ / NADH = + 0,82 """" (- 0,32) = + 1,14 V

D ’où !!!!G’0 = - nF !!!!E’0

!!!!G’0 = -2 x 96 500 x 1,14 = - 220 000 J/mol = - 220 kJ/mol













Temps Temps


2- Le transfert d'électrons à l'oxygène est couplé à la synthèse d'ATP

Expériences avec des mitochondries isolées :On rajoute des inhibiteurs et des substrats en présence d'oxygène On mesure la consommation d'oxygène et la formation d'ATP.

6


XRoténone


Antimycine A


CN–





NADH + H+ + 1/2O2 H2O + NAD+

!!!!E’0 = !!!!E’0O2 /H2O """" !!!!E’0

NAD+ / NADH = + 0,82 """" (- 0,32) = + 1,14 V

D ’où !!!!G’0 = - nF !!!!E’0

!!!!G’0 = -2 x 96 500 x 1,14 = - 220 000 J/mol = - 220 kJ/mol













Temps Temps


Si je démarre en mettant de l'ADP et du phosphate, Il n'y a pas de consommation d'oxygène et pas d'ATP.Si je rajoute du succinate, consommation de l'oxygène et formation d'ATP.

Avec un inhibiteur, de la chaine, je bloque le transfert d'électrons il n'y a plus de consommation d'oxygène, et la synthèse d'ATP s'arrête. Couplage très important entre lʼoxygène et lʼATP.

7

AdditionAdditiondd’’oligomycineoligomycine(inhibiteur de(inhibiteur de

ll’’ATP ATP synthasesynthase))




TempsTemps Agent dAgent déécouplant : couplant : dinitrophdinitrophéénolnol

Certains composCertains composéés permettent s permettent àà la respiration de continuer,la respiration de continuer,mais il y a absence de synthmais il y a absence de synthèèse dse d’’ATP:ATP:

!""#!""#!!

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TempsTemps

Addition Addition de DNPde DNP DDéécouplagecouplage

Système physiologique de découplage :thermogénineProduction de chaleur

• graisse brune (nouveau-nés des mammifères et hibernants)mitochondries +++ (cyt)

On rajoute du succinate, pas de fonctionnement.On rajoute ADP et Pi, consommation d'oxygène et fabrication d'ATP.

Avec un inhibiteur de l'ATP synthase : (complexe qui fabrique l'ATP à partir d'ADP), oligomycine plus de formation d'ATP et plus de consommation d'oxygèneLes deux systèmes sont couplés.On peut faire un découplage entre la respiration et la synthèse d'ATP: certains composés permettent à la respiration de continuer. Ici l'agent découplant est le dinitrophénol.

7








!""#!""#!!

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TempsTemps




Agent découplant : dinitrophénol

Certains composés permettent à la respiration de continuer, mais il y a absence de la synthèse d'ATP : ce sont les agents découplants qui le permettent.

Si j'ajoute le dinitrophénol (agent découplant), la chaine respiratoire fonctionne, car consommation d'oxygène, mais pas de formation d'ATP.Les protons ont été pris en charge par le dinitrophénol. Il est capable de transporter les protons au travers de la membrane interne. Il existe un système physiologique de découplage : thermogénine pour la production de chaleur.

7








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TempsTemps




Lorsque les protons reviennent vers le cytosol : dégagement de chaleur.Il sert pour les mammifères qui ont de la graisse brune par opposition a la graisse blanche : production de chaleur si l'organisme en a besoinGraisses brune (riche en mitochondries et des cytochrome qui sont coloré). "Schéma global

8

H+ H+

EspaceEspaceintermembranaireintermembranaire MatriceMatrice

Protéine de découplage(thermogénine)

F0 F1

Chaleur

I

II

IIICyt c

IV

33°° Complexe enzymatique de lComplexe enzymatique de l’’ATP ATP synthasesynthase (complexe V)(complexe V)

Deux composants F0 et F1

F0 : canal transmembranaire

F1 = 6 sous-unités formant une protubérance dans la matrice

4°- Théorie chimio-osmotique de formation de l’ATP

Ancienne hypothAncienne hypothèèse se :Couplage de nature chimique (comme 3PGA est transformé en 1,3-BPG et

l’énergie emmagasinée dans ce composé est utilisée pour la synthèse d’ATP).

Mais dans le cas de la chaîne respiratoire, intermédiaires chimiques ?

HypothHypothèèse se chimiochimio--osmotiqueosmotique de Mitchellde Mitchell ::Le transport dLe transport d’é’électrons et la synthlectrons et la synthèèse dse d’’ATPATP sont couplsont coupléésspar un gradient de protons par un gradient de protons àà travers la MMI.travers la MMI.Succession de 2 couplages:Succession de 2 couplages:LL’’un chimioun chimio--osmotique puis losmotique puis l’’autre autre osmoosmo--chimiquechimique

4°- Théorie chimio-osmotique de formation de l’ATP (suite)

DeuxiDeuxièème couplageme couplage de nature de nature osmoosmo--chimiquechimique::Transport des protons de lTransport des protons de l’’EIM vers la matrice EIM vers la matrice et phosphorylation det phosphorylation d’’ADP en ATP.ADP en ATP.LL’é’élléément de couplage est lment de couplage est l’’ATP ATP synthasesynthaseLa force protonLa force proton--motrice qui entramotrice qui entraîîne lne l’é’écoulement des protonscoulement des protonsàà travers F0 vers la matrice fournit ltravers F0 vers la matrice fournit l’é’énergie nnergie néécessairecessaireàà la synthla synthèèse dse d’’ATP catalysATP catalyséée par le complexe F1e par le complexe F1

Premier couplagePremier couplage de nature chimiode nature chimio--osmotique:osmotique:Oxydation du NADH et transport actif de protons vers lOxydation du NADH et transport actif de protons vers l’’EIM. EIM. LL’é’élléément de couplage est la chament de couplage est la chaîîne membranaire de transfert ne membranaire de transfert dd’é’électronslectrons

Au niveau matriciel, les protons sont transférés au niveau du complexe 1, 3 et 4 vers l'espace intermembranaire.Les protons sont intermembranaire et passe dans le complexe d'ATP synthase qui permet la synthèse d'ATP. Ou soit ils reviennent dans l'espace matriciel par la thermogénine avec un dégagement de chaleur.

3- Complexe enzymatique de l'ATP synthase (complexe V)

Deux composants (en MO): - F0: qui est un canal transmembranaire, canal à travers la membrane mitochondriale

interne- F1= 6 sous unités qui forme une protubérance dans le matrice (mise en évidence en ME)

4- Théorie chimio-osmotique de la formation de l'ATP.

Durant longtemps on a pensé que la formation de l'ATP, était un couplage de nature chimique (comme 3PGA est transformé en 1,3 BPG et l'énergie emmaganisée dans ce composé est utilisé pour la synthèse d'ATP). Mais au niveau de la chaine respiratoire, on a jamais trouvé d'intermédiaire chimiques.

Hypothèse de MITCHELL: c'est un gradient de protons qui couple le flux d'électrons par la phosphorylation de l'ATP en ADP à travers la membrane mitochondriale interne.

Succession de 2 couplages- chimio-osmotique- puis osmo-chimiqueCouplage chimio-osmotique.

Premier couplage de nature chimio-osmotique : Composante chimique qui correspond a l'oxydation du NADH. Et composant osmotique: transport actif de protons vers l'espace intermembranaire, l'élément de couplage entre le deux est la chaine membranaire de transferts d'électrons.

Deuxième couplage : Couplage de nature osmo-chimique: On a d'abord la composante osmotique transport de protons de l'espace intermembranaire vers la matrice et puis la composante chimique qui est la phosphorylation d'ADP en ATP (du point de vue chimique) ces deux éléments sont couplés grâce au complexe de l'ATP synthase. C'est la force proton motrice qui entraine les protons à travers F0 vers la matrice, qui va fournir l'énergie nécessaire a la synthèse de l'ATP catalysé par le complexe F1 qui se situe à lʼextrémité du canal transmembranaire.

Schéma final

9


MatriceMatrice

I

II

NAD+NADH+ H+

III IV

4 H4 H++ 2H2H++

Cyt c

12

O2 + 2 H+ H2O

UQ

F0

F1H+

M M

IM

M I

ADP+ Pi

ATP

M M EM M E

SynthSynthèèse dse d’’ATPATPdirigdirigéée pare par

la force protonla force proton--motricemotrice

2e2e--

5°- Transports actifs indispensables aux oxydationsphosphorylantes - ADP et Pi vers la matrice- ATP vers le cytosol

Deux systèmes de transport:• Adénine nucléotide translocase• Phosphate translocase

ATPATP44--

ADPADP33--

ATPATP44--

ADPADP33--

3 H3 H++ 3 H3 H++

HH++HH++

HH22POPO44--

HH22POPO44--

EspaceEspaceIntermembranaireIntermembranaire

(cytosol)(cytosol)

MatriceMatrice

AdAdéénineninenuclnuclééotideotidetranslocasetranslocase(antiport)(antiport)

ATPATPsynthasesynthase

PhosphatePhosphateTranslocaseTranslocase((symportsymport))

VV-- BILAN ENERGETIQUEBILAN ENERGETIQUE

11°°-- Bilan Bilan éénergnergéétiquetique- NADH mito : : 2,5 ATP- FADH2 mito : : 1,5 ATP- NADH cyto : : 1,5 ATP (navette du glycérol-3-phosphate)

ou 2,5 ATP (navette du malate/aspartate)

Les oxydations phosphorylantes fournissent la majeure partie Les oxydations phosphorylantes fournissent la majeure partie de lde l’’ATP synthATP synthéétistiséé dans les cellulesdans les cellules

• Nombre de protons traversant la MMI :10 à partir de NADH6 à partir du succinate

• Nombre de H+ nécessaires pour la synthèse d ’une moléculed’ATP : 4 dont 1 pour le transport de Pi, ATP et ADP

Les protons vont pouvoir utiliser le complexe de l'ATP synthase pour revenir au niveau de la matrice et en même temps, coupage de la synthèse d'ATP.D'une manière globale, on a une quantité de protons qui est transférée, qui est de l'ordre de 10 protons.

5- Transport actifs indispensables aux oxydation

Les substrats et produits obtenus sont utilisés pour les besoins de la cellule, l'ATP de la matrice mitochondriale a besoin d'être exportée, de changer de compartiment, vers le cytosol. Il faut remmener le substrat ADP + Pi vers la mitochondrie.

Deux systèmes de transport:- adénine nucléotide translocase (antiport) passage de 3 protons qui permettent la synthèse d'ATP. Cet ATP doit passer de la matrice ver l'espace intermembranaire, on utilise ce transporteur. On a en sens inverse le transport de l'ADP+Pi. - phosphate translocase (symport), deux composés vont traverser la membrane dans le

même sens. (un proton et H2PO4-) nécessité de la consommation d'un protons pour ce transport.

9


MatriceMatrice

I

II

NAD+NADH+ H+

III IV

4 H4 H++ 2H2H++

Cyt c

12

O2 + 2 H+ H2O

UQ

F0

F1H+

M M

IM

M I

ADP+ Pi

ATP

M M EM M E



2e2e--



ATPATP44--

ADPADP33--

ATPATP44--

ADPADP33--

3 H3 H++ 3 H3 H++

HH++HH++

HH22POPO44--

HH22POPO44--


(cytosol)(cytosol)

MatriceMatrice










V- Bilan énergétique"

Le nombre de protons traversent la membrane est égale à 10 à partir de NADH et de 6 à partir du succinate.Le nombre de protons nécessaires pour la synthèse d'une molécule d'ATP: 4 dont 1 pour le transport de PI, ADP et ATP. (3 pour la force proto motrice)

Fourniture en ATP (valeurs a retenir):

9


MatriceMatrice

I

II

NAD+NADH+ H+

III IV

4 H4 H++ 2H2H++

Cyt c

12

O2 + 2 H+ H2O

UQ

F0

F1H+

M M

IM

M I

ADP+ Pi

ATP

M M EM M E



2e2e--



ATPATP44--

ADPADP33--

ATPATP44--

ADPADP33--

3 H3 H++ 3 H3 H++

HH++HH++

HH22POPO44--

HH22POPO44--


(cytosol)(cytosol)

MatriceMatrice










→ les oxydation phosphorylantes fournissent la majeure partie de l'ATP synthétisé dans les cellules.

VI- Régulation de la chaine respiratoire

L'intensité de la respiration cellulaire dépend étroitement de la concentration intracellulaire en ADP et ATP.D'une façon plus générale, l'utilisation des substrats énergétiques est contrôlé par le besoin énergétique de la cellule.

Ex: lorsque la cellule musculaire est au repos, sa consommation en glucose est fortement ralentie: (le cycle de Krebs va ralentir)- ATP/ADP élevé: la phosphorylation est ralentit- NADH/NAD+ élevé: le cycle de krebs est ralentit- la PDH est inhibée- l'ATP cytosolique est inhibé par PK et PFK 1- le glucose 6 phosphate s'élève et inhibe l'HK→ ceci entraine une inhibition de l'utilisation du glucose.

VII- Formation et élimination des dérivés toxiques de lʼoxygène moléculaire

- Lʼoxygène est lʼaccepteur terminal dʼe- au niveau de la chaine respiratoire selon la réaction :

10

VI VI -- RRéégulation:gulation:LL’’intensitintensitéé de la respiration cellulaire dde la respiration cellulaire déépendpend étroitement de la concentration intracellulaire en ADP et ATP

D’une façon plus générale: l’utilisation des substrats énergétiquesest contrôlée par le besoin énergétique de la cellule.

ExEx : Lorsque la cellule musculaire est au repos, : Lorsque la cellule musculaire est au repos, sa consommation en glucose est fortement ralentie:sa consommation en glucose est fortement ralentie:** ATP/ADP ATP/ADP éélevlevéé: la phosphorylation ralentit: la phosphorylation ralentit** NADH/NADNADH/NAD++ éélevlevéé: le cycle de Krebs ralentit: le cycle de Krebs ralentit** La PDH est inhibLa PDH est inhibéée (sous forme e (sous forme phosphorylphosphorylééee))** LL ’’ATP ATP cytosoliquecytosolique inhibe PK et PFKinhibe PK et PFK--11** Le GlcLe Glc--66--P sP s’é’éllèèveve et inhibe let inhibe l ’’HKHK

Inhibition de lInhibition de l’’utilisation du utilisation du GlcGlc

VIIVII-- 1 FORMATION ET ELIMINATION DES DERIVES 1 FORMATION ET ELIMINATION DES DERIVES TOXIQUES DE LTOXIQUES DE L’’OXYGENE MOLECULAIRE OXYGENE MOLECULAIRE

-- LL’’OO22 est lest l’’accepteur terminal daccepteur terminal d’é’électrons au niveau lectrons au niveau de la chade la chaîîne respiratoire selon la rne respiratoire selon la rééaction:action:O2 + 4 H+ + 4 e- !!!! 2 H2O

Mais une rMais une rééduction partielle dduction partielle d’’ O2 ggéénnèère des composre des composéés dangereux:s dangereux:-- Transfert dTransfert d’’un seul eun seul e-- !!!!!!!! anion anion superoxydesuperoxyde O2

-

-- Transfert de deux eTransfert de deux e-- !!!!!!!! peroxyde peroxyde O22-

LL’’anion anion superoxydesuperoxyde, le peroxyde d, le peroxyde d’’hydroghydrogèène et les intermne et les interméédiairesdiairesqui peuvent être gqui peuvent être géénnéérréés (tels que le radical OHs (tels que le radical OH..) sont connus sous) sont connus sousle nom de dle nom de déérivrivéés rs rééactifs de lactifs de l’’oxygoxygèène ou ROS.ne ou ROS.

DiffDifféérentes stratrentes stratéégies de dgies de dééfense de la cellule, en particulier 2 enzymes:fense de la cellule, en particulier 2 enzymes:* 2 O2

- + 2 H+ !!!! O2 + H2O2 Superoxyde dismutase ou SOD* 2 H2O2 !!!! O2 + 2 H2O Catalase

NB: la glutathion peroxydase joue le même rôle que la catalase.NB: la glutathion peroxydase joue le même rôle que la catalase.

VIIVII-- CYTOPATHIES MITOCHONDRIALESCYTOPATHIES MITOCHONDRIALES

Maladies très polymorphes neurologiques ou neuromusculairesMutations de protéines de la chaîne respiratoiredont l’origine provient du génome nucléaire ou biendu génome mitochondrial

Génome mitochondrial : DNA double brin circulaire de 16,5 kpb

13 gènes 13 protéines mitochondriales (complexes I à V)

Transmission maternelle !

Ex : La Neuropathie Optique de Ex : La Neuropathie Optique de LeberLeber::-- mutation au niveau du gmutation au niveau du gèène ND4 du complexe Ine ND4 du complexe I-- transfert des etransfert des e-- du NADH du NADH àà UQ dUQ dééfectueuxfectueux-- retentissement au niveau des neuronesretentissement au niveau des neurones

!!


II

IIII

NAD+NADH+ H+

IIIIIIIVIV

4 H4 H++ 2H2H++Cyt c

H2O

UQ

12

O2 + 2 H+

M M EM M E

ATP

FF00

FF11H+

ADP+ Pi

M M EM M ELipidesLipides PyruvatePyruvate

M M IM M I

!!!!!!!!--oxydationoxydation

AcCoAAcCoA

Cycle de Cycle de KrebsKrebs

FADH2

FAD FADH2

2e2e--

Mais une réduction partielle dʼO2 génère des composés dangereux : - Transfert dʼun seul e- => anion superoxyde 02-- Transfert de deux e- => peroxyde de 022-Lʼanion superoxyde, le peroxyde dʼhydrogène et les intermédiaires qui peuvent etre dégénés (tels que le radical OH-) sont connus sous le nom de dérivés réactifs de lʼoxygène ou ROS. Différentes stratégies de défense de la cellule, en particulier 2 enzymes :

10

VI VI -- RRéégulation:gulation:LL’’intensitintensitéé de la respiration cellulaire dde la respiration cellulaire déépendpend étroitement de la concentration intracellulaire en ADP et ATP

D’une façon plus générale: l’utilisation des substrats énergétiquesest contrôlée par le besoin énergétique de la cellule.

ExEx : Lorsque la cellule musculaire est au repos, : Lorsque la cellule musculaire est au repos, sa consommation en glucose est fortement ralentie:sa consommation en glucose est fortement ralentie:** ATP/ADP ATP/ADP éélevlevéé: la phosphorylation ralentit: la phosphorylation ralentit** NADH/NADNADH/NAD++ éélevlevéé: le cycle de Krebs ralentit: le cycle de Krebs ralentit** La PDH est inhibLa PDH est inhibéée (sous forme e (sous forme phosphorylphosphorylééee))** LL ’’ATP ATP cytosoliquecytosolique inhibe PK et PFKinhibe PK et PFK--11** Le GlcLe Glc--66--P sP s’é’éllèèveve et inhibe let inhibe l ’’HKHK

Inhibition de lInhibition de l’’utilisation du utilisation du GlcGlc

VIIVII-- 1 FORMATION ET ELIMINATION DES DERIVES 1 FORMATION ET ELIMINATION DES DERIVES TOXIQUES DE LTOXIQUES DE L’’OXYGENE MOLECULAIRE OXYGENE MOLECULAIRE

-- LL’’OO22 est lest l’’accepteur terminal daccepteur terminal d’é’électrons au niveau lectrons au niveau de la chade la chaîîne respiratoire selon la rne respiratoire selon la rééaction:action:O2 + 4 H+ + 4 e- !!!! 2 H2O

Mais une rMais une rééduction partielle dduction partielle d’’ O2 ggéénnèère des composre des composéés dangereux:s dangereux:-- Transfert dTransfert d’’un seul eun seul e-- !!!!!!!! anion anion superoxydesuperoxyde O2

-

-- Transfert de deux eTransfert de deux e-- !!!!!!!! peroxyde peroxyde O22-

LL’’anion anion superoxydesuperoxyde, le peroxyde d, le peroxyde d’’hydroghydrogèène et les intermne et les interméédiairesdiairesqui peuvent être gqui peuvent être géénnéérréés (tels que le radical OHs (tels que le radical OH..) sont connus sous) sont connus sousle nom de dle nom de déérivrivéés rs rééactifs de lactifs de l’’oxygoxygèène ou ROS.ne ou ROS.

DiffDifféérentes stratrentes stratéégies de dgies de dééfense de la cellule, en particulier 2 enzymes:fense de la cellule, en particulier 2 enzymes:* 2 O2

- + 2 H+ !!!! O2 + H2O2 Superoxyde dismutase ou SOD* 2 H2O2 !!!! O2 + 2 H2O Catalase

NB: la glutathion peroxydase joue le même rôle que la catalase.NB: la glutathion peroxydase joue le même rôle que la catalase.

VIIVII-- CYTOPATHIES MITOCHONDRIALESCYTOPATHIES MITOCHONDRIALES

Maladies très polymorphes neurologiques ou neuromusculairesMutations de protéines de la chaîne respiratoiredont l’origine provient du génome nucléaire ou biendu génome mitochondrial

Génome mitochondrial : DNA double brin circulaire de 16,5 kpb

13 gènes 13 protéines mitochondriales (complexes I à V)

Transmission maternelle !

Ex : La Neuropathie Optique de Ex : La Neuropathie Optique de LeberLeber::-- mutation au niveau du gmutation au niveau du gèène ND4 du complexe Ine ND4 du complexe I-- transfert des etransfert des e-- du NADH du NADH àà UQ dUQ dééfectueuxfectueux-- retentissement au niveau des neuronesretentissement au niveau des neurones

!!


II

IIII

NAD+NADH+ H+

IIIIIIIVIV

4 H4 H++ 2H2H++Cyt c

H2O

UQ

12

O2 + 2 H+

M M EM M E

ATP

FF00

FF11H+

ADP+ Pi

M M EM M ELipidesLipides PyruvatePyruvate

M M IM M I

!!!!!!!!--oxydationoxydation

AcCoAAcCoA

Cycle de Cycle de KrebsKrebs

FADH2

FAD FADH2

2e2e--

Réaction de dismutation : un composé se retrouvera sur deux autres molécules après la réaction.

VIII- Cytopathies mitochondriales

Maladies très polymorphes neurologiques ou neuromusculaires => Mutations de protéines de la chaine respiratoire dont lʼorigine provient du génome nucléaire ou bien du génome mitochondrial. Génome mitochondrial : DNA double brin circulaire de 16,5 kpb13 gènes => 13 protéines mitochondriales (complexe I et V)Transmission maternelle !!!! Attention Ex : La neuropathie optique de leber : - mutation au niveau du gène ND4 du complexe I- transfert des e- du NADH à UQ (ubiquinone) défectueux - retentissement au niveau des neurones

Schéma bilan :

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