La chaîne respiratoire ou oxydations phosphorylantes

Résumé du document

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 utilisée par la cellule.
Les oxydations cellulaires impliquent majoritairement des déshydrogénations où l'énergie chimique est conservée sous forme de coenzymes réduits (...)

Extraits

[...] Le flux de chaque électron entraine le mouvement d'un proton de la matrice vers l'espace intermembranaire : 2H+ Soit : 2cyt c + 4HN+ + 1/2 O2 2cyt c + 2H+ + H20 On a une valeur de ΔG très fortement négative : la réaction est très exergonique Organisation générale On a 3 pompes à protons au niveau des complexes et 4 unies par 2 transporteurs d'électrons mobiles (UQ et cytochrome ORDRE DES TRANSPORTEURS Détermination des E'0 Suivi de la vitesse de réoxydation des transporteurs Expérience sur des mitochondries isolées : si on leur fournit du succinate : les cytochromes s'accumulent sous forme réduit en absence d'oxygène. En présence d'oxygène : les cytochromes seront oxydés selon leur proximité avec l'oxygène. [...]

[...] Utilisation d'inhibiteurs du transfert d'électrons en présence d'oxygène Les inhibiteurs bloquent la chaine respiratoire à une étape qui leur est très spécifique. Les transporteurs qui interviennent avant l'étape inhibée seront totalement réduits alors que les transporteurs qui interviennent après l'étape inhibée : ils seront oxydés. IV. MECANISME DE FORMATION DE L'ATP 1. Le transfert d'électrons à l'oxygène est fortement exergonique On peut considère l'équation globale du NADH jusqu'à l'oxygène : NADH + + O2 H20 + NAD+ Une grande partie de cette énergie va être utilisée pour le pompage des protons à travers la membrane mitochondriale interne Le transfert d'électrons à l'oxygène est étroitement couplé à la synthèse d'ATP On peut le démontrer par des expériences sur des mitochondries isolées. [...]

[...] CYTOPATHIES MITOCHONDRIALES Si on a une chaine respiratoire déficiente : retentissement sur tout l'organisme. Ainsi : ce sont des maladies très polymorphes neurologiques ou neuromusculaires. On peut retrouver des mutations au niveau des protéines de la chaine respiratoire dont l'origine provient du génome nucléaire ou bien du génome mitochondrial. Exemple du génome mitochondrial : ADN double brin circulaire de transmission maternelle. - La neuropathie Optique de Leber due à une mutation au niveau du gène ND4 du complexe I : le transfert du NADH à UQ est défectueux et entraine un retentissement au niveau des neurones. [...]

[...] L'élément de couplage est la chaine membranaire de transfert d'électrons. - Le deuxième couplage est de nature osmo-chimique : Transport des protons de l'espace inter membranaire vers la matrice et phosphorylation d'ADP en ATP. L'élément de couplage est ici l'ATP synthase. La force proton-motrice qui entraine l'écoulement des protons à travers F0 vers la matrice fournit l'énergie nécessaire à la synthèse d'ATP catalysée par le complexe F Transports actifs indispensables aux oxydations Il y a nécessité de transport actif et il faut ramener ADP-Pi vers la matrice et ATP vers le cytosol : on a 2 systèmes : une adénine nucléotide translocase (antiport) et une phosphate translocase (symports). [...]

[...] Un agent réducteur donné ne peut réduire que certains systèmes. Le potentiel de réduction est tel que E=E0 - Une réaction d'oxydoréduction est réalisée avec un couple oxydant et un couple de réducteurs : Oxydant1 + Réducteur2 Réducteur1 + Oxydant2 Différence de potentiel de réduction est donné par : ΔE = E1 E2 = ΔE° - En biochimie, on utilise ΔE'0 soit ΔE = ΔE'° - Loi de Nernst : Il existe une relation entre la valeur de ΔG et de ΔE : ΔG= -nFΔE (ou ΔG'0 = -nFΔE'0) Les électrons vont passer du couple redox2 (réducteur) de bas potentiel standard E' vers le couple rédox1 (oxydant) de plus haut potentiel standard E' L'accepteur final des électrons est l'oxygène qui va donner H20. [...]