cahier d'exercice3

FACULTE DE MEDECINEFACULTE DE MEDECINE

PIERRE & MARIE CURIE PIERRE & MARIE CURIE

P C E M 1

CAHIER D'EXERCICESde BIOCHIMIE

2005-2006EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

3. Métabolisme

Energétique

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 2

Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie

CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1

BIOCHIMIE

I I I . M E T A B O L I S M E E N E R G E T I Q U E

S O M M A I R E

Page

1. Bioénergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Chaîne respiratoire mitochondriale . . . . . . . 4

3. Glycolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4. Cycle de Krebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5. QCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6. Annales du concours 2005 . . . . . . . . . . . . . . . 12

Image de couverture:Schéma fonctionnel de l'ATP synthase (Prix Nobel de chimie 1997: schéma tiré dehttp://www.nobel.se/chemistry/laureates/1997/illpres )



1. BIOENERGETIQUE

1.1 Décrire la molécule d'ATP : constituants, type de liaison.

• A quelle classe de molécules biologiques ce composé appartient-il ?

• Quels sont les rôles de l'ATP dans la cellule ? Donner pour l'un d'entre eux un exemple.

1.2 La variation d'énergie libre ( ΔG ) dépent-elle :

a. des caractéristiques (nature, concentration) des réactifs ?

b. des caractéristiques (pH, température) du milieu biologique ?

c. des transformations intermédiaires de la catalyse enzymatique ?

1.3 Valeur probable de la variation d'énergie libre ( ΔG ) pour une réaction

a. exergonique

b. évoluant rapidement

c. à l’équilibre

d. réversible dans les conditions physiologiques

1.4 Indiquer en 3 lignes quelle(s) différence(s) il y a entre la variation de l'énergie libre (ΔG)et l’énergie d'activation d'une réaction.

1.5 Qu'appelle-t-on "couplage énergétique" entre 2 réactions biochimiques ?

Donner 1 exemple de mécanisme de couplage.

1.6 Soient les énergies libres standards d'hydrolyse ΔGo' des molécules suivantes :

ATP - 30,5 kJ/mole

Glucose-6P - 13,8 kJ/mole

a. Quelle est la variation d'énergie libre standard ΔG°' de la réaction :

ATP + Glucose ADP + Glucose-6P

b. Dans quel sens va se produire cette réaction si tous les composants sont présentsinitialement à la même concentration ?

c. De quelle manière évoluerait le déroulement de cette réaction dans des conditionsplus physiologiques caractérisées par les concentrations suivantes : [ATP] 2,25 mM ;[ADP] 0,25 mM ; [Glucose] 3 mM ; [Glucose-6P] 1,5mM.

NB : T = température absolue = 273°K + valeur °C ; R = 8,31 Joules/mole ;

Ln 5,55.10-2 = - 2,89 ; Ln 18 = + 2,89

1.7 Le transfert d'électrons dans la chaîne respiratoire mitochondriale peut-être représentéepar la réaction nette :

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

a. Entre les 2 couples conjugués d'oxydo-réduction, lequel à la tendance la plus grande àperdre ses électrons ? Pourquoi ?

b. Calculer la valeur de la variation du potentiel standard d'oxydo-réduction ∆Eo' pourcette réaction de transfert d'électrons mitochondrial.

c. Calculer la variation d'énergie libre standard ∆Go' associée à cette réaction.



d. Combien de molécules d'ATP pourraient en théorie être formées par molécule de NADHoxydée au cours de cette réaction, si l'on prend l'énergie libre standard de synthèsed'ATP égale à 30,5 kJ/mole ?

e. Combien de molécules d'ATP sont synthétisées dans les cellules en temps ordinaireQuel est donc le rendement de conservation d'énergie au cours de ces réactions ?

NB : T = température absolue = 273°K + valeur °C ; R = 8,31 Joules/mole ;E°’ du couple NAD +/NADH+H+= - 0,32 volts ; E°’ du couple 1/2 O2 / H2O= + 0,81volts F : 96500 J/volt/mole.

1.8 Soient les réactions :

a. ATP + Créatine Créatine-P + ADP

b. ATP + Glycérol Glycérol-3P + ADP

c. Phospho-énolpyruvate + ADP Pyruvate + ATP

d. Glucose-6P + ADP Glucose + ATP

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

ATP - 30,5 kJ/mole

Créatine-P - 43,0 kJ/mole

Glycérol-P - 9,2 kJ/mole

PEP - 61,9 kJ/mole

Glucose-6P - 13,8 kJ/mole

Calculer les ∆G°'.

Dans quel sens vont se produire les réactions à 25°C si tous les composants sontprésents initialement à la même concentration ?

1.9 Pour la réaction catalysée par la Triose-P-isomérase : PDHA PGD

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

a. Calculer la variation d'énergie libre standard ( ΔG°' ). La réaction est-elle possible si[PDHA] = [PGD] ?

b. Calculer la variation de l'énergie libre ( ΔG ) lorsque

[PDHA] = 2x10-4 M et [PGD] = 3x10-6 M

(valeurs usuelles pour une cellule utilisant la glycolyse comme voie énergétique).

La réaction est-elle possible ?

2. CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE

2.1 Chaîne respiratoire.

a. Quelle est sa localisation et sa fonction ?

b. D'où vient son énergie de fonctionnement ?

c. Que produit-elle ?

d Quel est le rôle de l‘ oxygène dans la respiration mitochondriale ?

e. Quel est son rendement de conservation d'énergie ?

f. En présence de dinitrophénol, la chaîne respiratoire n'est pas bloquée mais elle perd safonction initiale.

Pourquoi ?



2.2 Décrire les différents transporteurs de la chaîne respiratoire :

• Lesquels transportent 1 électron, 2 électrons ?

• Lesquels sont libres ?

• Lesquels sont associés dans des complexes membranaires ?

• Dans quel ordre interragissent-ils ? Pourquoi ?

2.3 Comment est stockée l'énergie des réactions d'oxydo-réduction au niveau de la chaînerespiratoire ?

• Quelle protéine enzymatique intervient ?

• quels sont ses inhibiteurs directs et indirects?

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

a. Expliquer pourquoi la roténone et l’antimycine sont des poisons mortels.

b. Comparer leur mode d’action.

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

2. Antimycine A

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

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

p Ha

b

c

O2

temps

Que se passe-t-il entre les points :1. a et b ?2. b et c ?

Justifier les réponses en rappelant par un schéma le mécanisme de fonctionnement dela chaîne respiratoire mitochondriale.



3. GLYCOLYSE

3.1 Au cours de la glycolyse, le glucose (C6) est transformé en pyruvate (C3).

a. Quel enzyme est responsable de la scission de la molécule à 6 carbones en moléculesà 3 carbones ?

b. Quelles sont les caractéristiques de ces molécules à 3 carbones ?

c. Cette préparation pour l'hydrolyse a nécessité quel(s) type(s) de modification duglucose ?

d. Une seule de ces molécules à 3C poursuit directement sa transformation dans la voiemétabolique pour être convertie en pyruvate.

• Laquelle ?

• Quel est le devenir de la deuxième ?

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

3.2 Soit la voie métabolique partielle :

NAD+ NADH,H+

CHO — CHOH— CH2 — O — PO3- - -OOC — CHOH — CH2 — O — PO3- -

P ADP ATP

a. Comment le phosphoglycéraldéhyde est-il oxydé ?

b. Quels sont les mécanismes réactionnels permettant de récupérer de l'énergie pourformer l'ATP représenté ci-dessus ?

c. Où et comment le NADH produit, peut-il fournir de l’énergie?

Préciser quelles sont les protéines membranaires de transport requises ?

d. Combien d'ATP seront formés à l'issue de ces réactions en condition aérobie, en absence et en présence d'arséniate de sodium ou de dinitrophénol ? • Pourquoi

l'arséniate est-il donc si toxique ?

3.3 La glycolyse comporte une seule réaction d’oxydo-réduction.

3.3.1 Les 2 électrons produits par cette réaction sont pris en charge par un transporteurpuis par la chaîne respiratoire jusqu’à l’oxygène.

Citer le substrat et le produit de cette réaction en précisant pour chacun d’eux lenombre et le caractère riche en énergie ou non de la ou des liaison(s)phosphate(s).

3.3.2 Les 2 électrons produits par cette réaction sont pris en charge par un transporteurpuis par la chaîne respiratoire jusqu’à l’oxygène.

a. Quel est le transporteur d’électrons en cause ?

b. Citer séquentiellement les éléments de la chaîne respiratoire qui vont prendre encharge ces électrons jusqu’à l’oxygène et citer pour chacun d’eux le ou lesgroupements prosthétiques éventuellement associés.

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

3.4 Pourquoi la réaction catalysée par la Pyruvate Kinase est-elle irréversible ?

Quelles sont les autres réactions irréversibles de la glycolyse ?



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

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

3.7 Quelle va être la destinée finale des hydrogènes provenant de l’oxydation

du phosphoglycéraldéhyde par la phosphoglycéraldéhyde deshydrogénase:

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

3.8 Compléter le schéma de la navette malate en donnant pour :

A, B, C le nom et la formule, et pour X, seulement le nom

CYTOPLASME MITOCHONDRIE

Malate Malate

Oxaloacétate Oxaloacétate

A A

B B

C

X X

C

3.9 Soient les réactions suivantes:

CH2OH

CH2OPO3H2

CH2OH

CH2OPO3H2

C=O C=OXa b

Sachant que les enzymes catalysant les réactions a et b ne sont pas identiques,

a. Ecrire la formule de X

b. Ecrire les noms des coenzymes des réactions a et b.

c Indiquer la signification biochimique du couplage de ces réactions

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

Pourquoi la production de lactate est-elle nécessaire pour que l’utilisation du glucosepuisse se poursuivre ?

Pourquoi pour mesurer le glucose sanguin (glycémie) ajoute t-on du fluorure de sodiumdans les tubes de prélèvement ?.



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

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

a. Quelles sont ces enzymes de la glycolyse régulées allostériquement par l'ATP ?

b. De quelle nature (stimulation ou inhibition) est cette régulation pour chaqueenzyme et quelle en est la conséquence physiologique logique ?

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

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

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

Si le sang est oxygéné on constate que le cœur consomme le glucose à unevitesse faible.

Si le sang n'est pas oxygéné on constate que le cœur consomme le glucose à unevitesse beaucoup plus rapide.

Pouvez-vous expliquer en quelques lignes les raisons de ces constatations ?

3.11.4 Quel est l'effet sur la glycolyse du dinitrophénol en présence d'O2 ?

3.12. Au cours de l'oxydation cytosolique du glucose en pyruvate par la voie de la glycolyse, ilse forme du nicotinamide adénine dinucléotide réduit ( NADH + H+)3.12.1. Citer les substrats et les produits de la (les) réactions au cours de laquelle

(desquelles) se forme du NADH + H+.3.12.2. Combien de molécules de NADH, H+ seront formées à partir d'une molécule de

glucose ?3.12.3. Ce NADH, H+ est formé dans le cytosol au cours de la glycolyse . Sa voie de

réoxydation principale est intramitochondriale. Sachant que la membrane interne dela mitochondrie est imperméable aux nucléotides, un système de navettes seranécessaire pour permettre cette réoxydation.

Deux principaux systèmes ont été décrits; ils sont représentés sur les schémas suivants :

Schéma navette 1 :

Cytosol matrice mitochondriale

1

2

1 4

3

NADH, H+

NAD+

CH2OHC=OCH2O- PO3-

2

Schéma navette 2 :

6'

Cytosol matrice mitochondriale

1'

2' 2'

3' 5'

4'

NADH, H+

NAD+

6'

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



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

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

1 : + ADP + ATP

2 : + ADP + ATP

3.13.1 Quels sont les noms des substrats et des produits de ces deux réactions A, B, C etD, et des enzymes E1 et E2?

3.13.2 Dans quel compartiment cellulaire sont localisées les deux réactions ?3.13.3 Combien de liaisons riches en énergie contiennent les composés A, D et l’ADP ?3.13.4 Ces 2 réactions sont elles réversibles dans une cellule fonctionnant normalement en

aérobiose ? Justifier votre réponse.3.13.5 La vitesse de ces réactions est-elle modifiée en l’absence d’oxygène ? Si oui, de quelle

manière ?

4. CYCLE DE KREBS4.1 Le Cycle de Krebs comprend entre autres, diverses étapes d'hydratation , de

déshydratation, de décarboxylation et d'oxydation.

a. Citer un exemple pour chaque type réactionnel, en précisant l'enzyme, les coenzymeset les réactifs.

b. Ecrire une réaction nette équilibrée pour le catabolisme de l'acétyl-CoA en CO2 ?

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

a. Citez, sans les décrire, les 5 enzymes importants pour la production d'énergie dansl'ordre de leur mise en jeu au cours de ce cycle.

Citez aussi le substrat, le produit et le type de réaction catalysée (décarboxylation,oxydation, ...) par chacun de ces 5 enzymes.

b. Une des cinq étapes enzymatiques impliquées dans le cycle catalyse une réaction dedécarboxylation oxydative.

Quels en sont les caractéristiques structurales et les coenzymes impliqués

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

4.3 Au cours d'un tour de cycle, la mise en jeu de certains enzymes permet la production de12 molécules d'ATP.

Justifiez ce bilan en expliquant brièvement pour chacune des étapes le mécanisme deproduction d'ATP et la quantité de molécules d'ATP produite.

4.4 Le fonctionnement du Cycle de Krebs est dépendant d'un bon fonctionnement de lachaîne respiratoire mitochondriale.

• Quelles sont les molécules cytosolubles impliquées dans cette dépendance ?

• Quelles sont les réactions du Cycle qui produisent ces intermédiaires ?

A

C

B

DE1

E2



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

4.5 Bien que l'oxygène ne participe pas directement au cycle de l'acide citrique, le cyclefonctionne seulement quand O2 est présent. Pourquoi ?

4.6 Combien de moles d'ATP obtient-on lors de l'oxydation complète dans l'organisme de20 g de glucose ? (PM Glucose = 180 g)

Qu’en serait-il en condition anaérobie ?

Justifier vos réponses.

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

Par quel agent cet effet pourrait être supprimé ?

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

a. Quelles sont les valeurs du rapport P/O (nombre de phosphate utilisé/nombre oxygèneconsommé) ?

b. Quels sont les éléments de la chaîne de transfert qui sont oxydés ?

c. En présence de dinitrophénol, quelles seront les valeurs du rapport P/O ?

Quels sont les éléments de la chaîne de transfert qui sont oxydés ?

d. Quel est le rendement en ATP de l’oxydation du succinate en fumarate par l’oxygènemoléculaire dans la mitochondrie intacte ?

NB : ΔG°’ = –30,5 kJ/mole pour l’hydrolyse de l’ATP ;

E°’ du coupleNAD+/NADH+H+= - 0,32 volts ; T (°K) = 273°K + valeur °C ;R = 8,31 Joules/mol.

4.9 Une préparation de mitochondries de muscle en présence d’oxygène est capable dedégrader complètement l’acide pyruvique en CO2 + H2O.

a. Que se passe-t-il si l’on ajoute des concentrations efficaces d’acide malonique ?b. On peut supprimer les effets de l’acide malonique en ajoutant en plus de l’acide

malique. Expliquer pourquoi.

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

A B C D E Enzyme 1 Enzyme 2 Enzyme 3 Enzyme 4

Et sachant que :- A est un composé à trois carbones, dont la synthèse constitue l’étape finale d’une voie

catabolique.- B contient de l’acide pantothénique et comprend une fonction thioester.- C est un composé à six carbones formé au cours d’une réaction irréversible.- E est un composé à cinq carbones4.10.1 Donner le nom des composés A, B, C, D et E4.10.2 Donner le nom des enzymes 1, 2, 3 et 4.4.10.3 Le nom de chacun des coenzymes et substrat nécessaire à chacune de ces réactions4.10.4 Quels enzymes catalysent une réaction d’oxydo-réduction ?4.10.5 Quels enzymes catalysent une réaction de décarboxylation ?4.10.6 Combien de molécules d’ATP pourra-t-on obtenir à partir de la transformation de A

en E dans des cellules cardiaques en condition aérobies (l’ADP n’étant pas limitant) ?



4.10.7 Que deviendra la formation de E en l’absence d’oxygène (inchangée, augmentée,diminuée) ?

4.10.8 La localisation cellulaire de chacune de ces réactions.

5. QCM

5.1. La synthèse de l 'ATP dans lesmitochondries: quelles sont la ou lespropositions exactes ?

a. L'ATP synthase est formée de deux parties :l'une, ancrée dans la membrane interne estappelée F0, l'autre, formant une tête sphériquetournée vers la matrice, est appelée F1.

b. Le mécanisme biochimique responsable de lasynthèse de l'ATP au niveau de la membranemitochondriale interne est un mécanismed'oxydoréduction phosphorylante comme celui quise déroule au cours de la glycolyse, dans lecytoplasme.

c. Le pH intermembranaire est plus basique quecelui de la matrice, qui devient acide, au cours dufonctionnement de la chaîne respiratoire.

d. L'énergie chimique contenue dans lesmolécules de glucose ou de lipides est en fin decompte convertie dans les mitochondries en ungradient transmembranaire de protons.

e. Le rendement énergétique de l'oxydationcomplète d'une molécule de glucose atteint100 %.

5.2. Dans la liste des affirmations suivantesrelatives au NAD, lesquelles sont exactes ?

a. C'est un coenzyme lié . b. Il intervient dans les réactions d'oxydoréduction. c. Sous la forme oxydée, son cycle nicotinamide

possède un atome d'hydrogène de moins parrapport à la forme réduite

d. Sous la forme réduite, le cycle nicotinamide aaccepté un ion hydrure.

e. C'est le coenzyme utilisé par la succino-déshydrogénase.

5.3. Parmi les affirmations suivantes relatives àl'ATP, lesquelles sont exactes?

a. Il contient deux liaisons anhydride d’acidephosphorique.

b. Il est susceptible de transférer un groupementphosphate et une liaison riche en énergie .

c. Son turn-over intracellulaire est très élevé. d. Il peut être régénéré dans le muscle. e. Son hydrolyse en ADP est une réaction

endergonique.

5.4. Le FAD possède des propriétés paticulières,lesquelles sont exactes ?

a. Il contient de la riboflavine b. C'est le coenzyme de la succino-

déshydrogénase. c. Au cours de la réaction de réduction du

substrat, deux atomes d'hydrogène sonttransférés vers le coenzyme.

d. C'est un dinucléotide. e. C'est un transporteur d'ion hydrure.

5.5. Parmi les affirmations suivantes relatives àl'ATP, lesquelles sont exactes

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

c. La variation ΔG’o de sa réaction d'hydrolyse est de–30,5kJ/Mole.

d. Il possède un ΔG’o de sa réaction d’hydrolyseinférieur à celui du G6P.

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

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

5.6. Parmi les composés ci-dessous quel est celuiqui agit directement sur l'ATP-synthase

a. Le cyanure b. La roténone c. L'antimycine A. d. L'oligomycine e. Le 2,4 dinitrophénol

5.7. Parmi les coenzymes suivants, quel est (quelssont) celui(ceux) qui est (sont) utilisé(s) par lesréactions de la chaîne d'oxydoréductionmitochondriale

a. NAD+/NADH + H+

b.coenzyme A c. acide lipoïque d. FAD /FADH2 e. pyrophosphate de thiamine

5.8. Parmi les propositions concernant l'ATPsynthase lesquelles sont vraies

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

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

c .L'ATP synthase est un dispositif de couplagetransformant l'énergie d'un gradient de protons enénergie de liaison.

d. L'ATP synthase utilise l'énergie d'un gradient dephosphate pour synthétiser de l'ATP.

e. Fait partie de la famille des ATPases

5.9. Parmi les propositions concernant la chaînerespiratoire, lesquelles sont vraies :

a. Dans la chaîne respiratoire, il existe destransporteurs d'hydrogène, des transporteurs d'ionhydrure et des transporteurs d'électrons.

b. Les électrons vont des couples redox à potentield'oxydoréduction les plus positifs vers les couplesredox à potentiel d'oxydoréduction les plus négatifs.

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



COO - COO -

CO – PO3H2 CO

CH2 CH3phosphoénol Pyruvatepyruvate

d. La chaîne respiratoire est couplée à laformation d'ATP grâce à un transfert de protonsd'un côté à l'autre de la membrane interne.

e. Le taux d'ADP est un facteur limitant des oxydo-réductionsde la chaîne respiratoire.

5.10. La transformation du fructose 6 phosphate enfructose 1,6 bis phosphate:

a. consomme une molécule d'ADP b. est une réaction réversible c. constitue l'étape limitante de la glycolyse d. est catalysée par une phosphofructo-kinase e. est une réaction d'oxydoréduction

5.11. La réaction suivante:

a. est localisée dans la matrice mitochondriale b. est couplée à la formation d'une molécule de

NADH,H+ à partir de NAD+. c. est couplée à la formation d'une molécule

d'ATP d. ralentit en l'absence d'oxygène e. catalyse la dernière étape de la glycolyse.

5.12. Les cinq premières étapes de la glycolysetransforment le glucose en glycéraldéhydephosphate. Cette "phase de préparation" de laglycolyse :

a. comporte deux réactions de phosphorylation b. comporte deux réactions irréversibles c. aboutit à la formation de deux trioses

phosphates à partir d'une molécule de glucose d. comportent deux réactions d'oxydo-réduction e. consomme deux ATP par molécule de glucose

5.13 La succinate déshydrogénase : a. est un des enzymes du cycle de Krebs b. est associée au complexe III (cytochrome c

réductase) de la chaîne respiratoiremitochondriale.

c. contient un Coenzyme lié, le FAD (flavineadénine dinucléotide)

d. est inhibée de façon compétitive par lemalonate

e. catalyse une étape irréversible du cycle d eKrebs.

5.14. La variation d’énergie libre réellementobservée au cours d’une réaction enzymatiquedans une cellule est différente de la variationd’énergie libre standard de la réaction chimiqueéquivalente:

a. Parce que les concentrations en substrats nesont pas égales à 1M dans la cellule.

b. Parce que la température est de 37°C. c. Parce que la vitesse de la réaction est

accélérée par l’enzyme.

d. Parce que plusieurs réactions enzymatiques sontcouplées au cours d’une voie métabolique.

e. Parce que les réactions enzymatiques cellulairesutilisent de l’ATP comme source d’énergie.

5.15. L’ATP synthase : a. Synthétise de l’ATP à partir d’ADP. b. Se comporte comme une ATPase en l’absence

d’un gradient de protons. c. Est formée de plusieurs sous unités localisées dans

la membrane externe de la mitochondrie. d. Son activité ne dépend pas directement de la

concentration en oxygène. e. Transforme les protons en eau en présence

d’oxygène.

5.16. La vitesse à laquelle fonctionne la chaînerespiratoire mitochondriale augmente :

a. Lorsque la concentration en ADP augmente. b. Lorsque la concentration en oxygène augmente. c. En présence d’atractyloside. d. En présence de dinitrophénol. e. Lorsque l’ATP synthase est inhibée.

6. Annales du Concours 2005Les étapes du cycle de Krebs sont représentées ci-dessous par les lettres A à H

Donner la (les) lettre(s) répondant aux questionssuivantes :1 – Etape(s) catalysée(s) par un / des enzyme(s) situé(s)dans la membrane mitochondriale2 – Etape(s) conduisant à la synthèse de GTP3 – Etape(s) qui met en jeu 5 coenzymes4 – Etape(s) irréversible(s)5 – Etape(s) inhibée(s) par le malonate6 – Etape(s) produisant du NADH, H+

7 – Etape(s) produisant de l’ATP par couplage avec lachaîne respiratoire mitochondriale8 – Etape(s) produisant du CO2

9 – Etape(s) régulée(s) par le NADH10 – Etape(s) utilisant comme coenzyme le FAD

Succinate

Isocitrate

α cétoglutarate

Succinyl CoA

L-Malate

B

C

D

EF

G

H

Acétyl CoA

Fumarate

CitrateOxaloacétate

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cahier d'exercice3