Place du métabolisme oxydatif et de la photosynthèse eucaryote et implications


Catabolisme oxydatif = dégradation caractérisée par des réactions redox.

La photosynthèse est une réaction anabolique.

Les sources d’énergies où les êtres vivants prélèvent leur énergie sont peu variées : soit la lumière, soit l’énergie chimique. Pourtant les travaux réalisés sont très important, en d’autres termes, il doit nécessairement y avoir conversion des formes d’énergies.

Comment se réalisent ces conversions ? Quelles sont les couplages ?

On s'intéressera au rôle des enzymes dans le catabolisme en tant qu’agents de couplage fondamentaux entre des réactifs endergoniques et exergoniques.

Les coenzymes, lorsqu’elles sont des cosubstrats jouent un rôle important comme agent de couplage.



  1. I)Un flux d’énergie des autotrophes aux hétérotrophes


    1) Origine de l’énergie


  1. •Pour construire leur organisme les êtres vivants ont besoin d’une source d’énergie, d’une source d’électron et d’une source de carbone.

  2. •Les principaux types trophiques sont distingués sur la base de l’utilisation de l’énergie. Les êtres vivants prélèvent leur enthalpie libre dans leur environnement.

  3. •Leurs sources sont peut diversifiées:

    1. •Energie lumineuse ( = photonique) : phototrophes

    2. •Energie chimique : chimiotrophes


    1. 2)Diversité des types trophiques


                A/ Les autotrophes


  1. •Les organismes autotrophes utilisent une source d’énergie inorganique, une source d’électron minéral et une source de carbone minéral. Les autotrophes sont des producteurs de matière organique, et ce sont pour la majorité des cas des photolithotrophes (source d’énergie = lumière, source d'électron et de carbon = minéral), il existe aussi des photo-organotrophes (source d’électron et de carbone d’origine minéral).



  1. •Les phototrophes




  1. •Les chimiotrophes








                B/ Les hétérotrophes










  1. •Bilan :








II) Nécessité de couplages énergétiques


    1. 1)La notion de réaction couplées


  2. •Partie entièrement schématique.


    1. 2)La chaleur dégagé par une réaction exothermique est inutilisable par la cellule


  2. •Il faut une autre «machine» que thermique pour transférer le groupe phosphoryle directement de l’ATP au glucose.
    Cette «machine» est une enzyme qui transfère le groupe phosphoryle sans que celui-ci soit libéré.

  3. •Grâce à l’enzyme, le potentiel d’hydrolyse de l’ATP est transformé en un potentiel de transfert de groupe phosphoryle ( ainsi une partie de l’énergie n’est pas perdue sous forme de chaleur et est transférée au glucose)

  4. •Le groupe phosphoryle n’est pas libéré pendant le couplage.


    1. 3)Détermination du caractère réversible / irréversible d’une réaction


  3. •Entraînement par effet de masse.

  4. •Relation entre ΔG°’ et ΔG

  5. •Un réaction ne peut avoir lieu que si elle est exergonique : ΔG < 0. Néanmoins la détermination expérimentale des concentrations intracellulaires est souvent très difficile à réaliser. Comme en général l’écart entre ΔG°’ et ΔG n'excède pas 12 kJ.mol-1 on peut admettre par approximation qu’un chaînon métabolique est possible si ΔG°’ est < à ± 12 kJ.mol-1, ça signifie que dans les conditions physiologiques on peut avoir un ΔG < 0.

  6. •Si ΔG°’ est très négatif ou très positif (> à 12 kJ.mol-1) ➞ la réaction est irréversible, elle ne sera possible que dans un seul sens.

  7. •Si ΔG°’ est proche de 0 (< à 12kJ.mol-1) le signe de ΔG dépendra des concentrations intracellulaires à un instant donné ➞ réaction réversible.



ZONE DE COURS QUE JE N’AI PAS




  1. III)Propriétés et place des coenzymes d’oxydo- réduction dans le métabolisme énergétique

   

    1. 1)Organisation et propriétés des coenzyme d’oxydo-reduction


  3. •Co-substrats fixant 2 électrons et 1 proton :

    1. •NAD+ / NADH,H+

    2. •NADP+ / NADPH,H+

  4. •Groupement prosthétique fixant 2 électrons et 2 protons :

    1. •FAD / FADH₂




  1. •NAD et NADP sont les coenzymes de plus de 200 enzymes ( déshygrogénase et oxydo-réductase) : domaine particulier qui reconnaît ce nucléotide (140 AA appelés motif de ROSSMANN).

  2. •NADP et NADH semblent avoir les mêmes propriétés (transporteurs d’électrons et de protons, même énergie de -0,32V). Mais [NAD+] / [NADH] >> 1 tandis que [NADP+] / [NADPH]<< 1. (Le E° du FAD / FADH₂ Dépend de la structure de l’enzyme à laquelle il est lié : compris entre -1,5V et 0V)

  3. •Dans les conditions physiologique:

    1. •E = E°’ + RT / nF . ln([NAD(P)+]/[NAD(P)H]
      Quand on considère les concentrations un vivo leurs E sont différents:

      1. •NADP/NADPH : E = -0,40V

      2. •NAD/NADH : E = -0,25V


    1. 2)Places respectives des coenzymes d’oxydo-reduction dans le métabolisme


  6. •In vivo :

    1. •NADPH est utilisé dans les synthèses réductrices (anabolisme)

    2. •NADH est utilisé comme source d’énergie redox pour fournir de l’ATP (catabolisme)