De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d'électrons et bien souvent de protons. Une même molécule va donc être dans un état réduit ou oxydé et ces deux formes de la même molécule s'appelle un couple oxydo-réducteur ou couple rédox








télécharger 162.93 Kb.
titreDe nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d'électrons et bien souvent de protons. Une même molécule va donc être dans un état réduit ou oxydé et ces deux formes de la même molécule s'appelle un couple oxydo-réducteur ou couple rédox
page2/4
date de publication29.01.2017
taille162.93 Kb.
typeDocumentos
c.21-bal.com > documents > Documentos
1   2   3   4

 

6. Respiration cellulaire : la chaîne respiratoire

a) Généralités sur la respiration cellulaire aérobie

De manière shématique, les réactions du catabolisme ont deux finalités :

  • refournir des petites molécules (notamment des squelettes carbonés) aux voies de biosynthèse ;

  • fournir des coenzymes réduits : (NADH + H+) et FADH2 ;

  • ces coenzymes réduits sont à l'origine de la synthèse d'ATP.

La respiration cellulaire correspond donc aux processus suivants :

  • dans une cellule eucaryote, la glycolyse a lieu dans le cytoplasme. Le pouvoir réducteur porté par le (NADH + H+) formé lors de la glycolyse est transféré dans la mitochondrie par des systèmes protéiques de transport ou "navette" ; 

  • le cycle de Krebs produit du (NADH + H+) et du FADH2. Comme le cycle de Krebs a lieu dans la mitochondrie, le pouvoir réducteur porté pas ces deux molécules se trouve immédiatement en place pour être pris en charge par la chaine respiratoire ;

  • en effet, la chaîne respiratoire ou chaîne de transport d'électrons se situe dans la mitochondrie ; 

  • elle convertit le pouvoir réducteur des coenzymes réduits en une forme d'énergie qui alimente la phosphorylation oxydative (ou oxydation phosphorylante). Celle-ci produit la plus grande partie de l'ATP de la cellule, via l'ATP synthase ;

  • chez les plantes un processus analogue a lieu dans les chloroplastes ; enfin, un processus très semblable se déroule chez les bactéries.

b) La mitochondrie et la chaîne respiratoire

La mitochondrie est limitée par deux membranes de propriétés très différentes :

  • la membrane EXTERNE est pauvre en protéines et contient une protéine transmembranaire, la porine, qui permet le passage des ions et des métabolites hydrosolubles de masse molaire < 10.000 Da ;

  • à l'inverse, la membrane INTERNE est très riche en protéines mais elle est quasiment impérméable aux ions et aux métabolites hydrosolubles. Ces substances ne peuvent traverser la membrane qu'à l'aide de protéines membranaires de transport (qu'on appelle "navette") : l'ATP, l'ADP et le Pi sont transportés par ce type de protéines ;

  • l'espace entre ces deux membranes s'appelle l'ESPACE INTERMEMBRANAIRE ;

  • la zone interne de la mitochondrie (bordée par la membrane interne) s'appelle la MATRICE. Elle contient les enzymes du cycle de Krebs et la plupart de celles qui catalysent l'oxydation des acides gras ;

  • La CHAÎNE RESPIRATOIRE EST LOCALISÉE DANS LA MEMBRANE INTERNE des mitochondries. Le nombre des crêtes accroit la surface de cette membrane et ainsi chaque mitochondrie contient des milliers d'exemplaires de la chaîne de transport d'électrons. Les crêtes pénètrent dans la matrice ;

  • certaines protéines mitochondriales sont synthétisées par la mitochondrie, mais la plupart d'entre elles sont codées par le génome nucléaire et importées dans la mitochondrie.

c) Les protéines de la chaîne respiratoire

La chaîne respiratoire est un ensemble de complexes protéiques qui assurent un transfert de protons et/ou d'électrons comme le ferait "une équipe de rugby qui se passe le ballon". Les caractéristiques des quatre complexes protéiques sont les suivants :
 

Complexe

Protomères

Masse molaire (Da)

Composants

complexe I : NADH-coenzyme Q oxydoréductase

25

800 000

  • 1 FMN

  • 22 à 24 atomes Fe - S dans 5 à 8 centres

complexe II : succinate-coenzyme Q oxydoréductase

4

125 000

  • 1 FAD

  • 7 à 8 atomes Fe - S dans 3 centres

  • cytochrome b560

complexe III : coenzyme Q-cytochrome c oxydoréductase

8

220 000

  • 2 centres Fe - S

  • cytochrome b560

  • cytochrome b566

  • cytochrome c1

complexe IV : cytochrome c oxydase

12

200 000

  • cytochrome a

  • cytochrome a3

  • 2 ions cuivre

FAD : flavine adénine dinucléotide






 

d) Mécanismes du transfert des électrons

le complexe I :
 

Le (NADH + H+) cède ses électrons par paire (sous forme d'ion hydrure, H-) alors que le coenzyme Q (ou ubiquinone) les accepte un par un. Le complexe I catalyse la réduction de la FMN ou flavine mononucléotide par le (NADH + H+) selon les étapes suivantes :

+H+, + H                                   -H+ , - e                                   -H+ , - e-
FMN    ------------------------>    FMNH2    ---------------------->   FMNH.    ---------------------->    FMN


La FMN est donc une sorte de "convertisseur" d'un flux bi-électronique en un flux mono-électronique. Elle cède ses électrons à un ensemble de centres Fe - S, accepteurs mono-électroniques, qui eux-même les cèdent au coenzyme Q qui est réduit en passant par un intermédiaire semi-quinone :
 

+e-                                +2H+ , + e-
Q    ---------------------->    Q.-    ---------------------->    QH2

  • lors du déplacement des électrons au sein du complexe I, celui-ci EXPULSE 3 ou 4 PROTONS DE LA MATRICE VERS L'ESPACE INTERMEMBRANAIRE, CE QUI CRÉE UN GRADIENT DE CONCENTRATION DE PROTONS.

le complexe II :

  • le complexe II accepte deux électrons du succinate et catalyse la réduction du coenzyme Q en QH2, le succinate étant transformé en fumarate (c'est l'une des réactions du cycle de Krebs)

  • la réaction met en jeu le FAD, des centres Fe - S et un cytochrome b560 attaché au complexe II

  • la variation d'énergie libre de la réaction est faible du fait d'une FAIBLE différence de potentiel de réduction entre les donneurs et les accepteurs d'électrons. En conséquence, le complexe II NE CONTRIBUE PAS à l'expulsion de protons

Cependant, le complexe II joue un autre rôle puisque c'est par lui qu'entrent les électrons :

  • du FADH2 issu du cycle de Krebs ;

  • porté par le (NADH + H+) formé lors de la glycolyse est transféré sous forme de FADH2 dans la mitochondrie par des systèmes de "navette".

le complexe III (lien vers l'excellent site de Alain Bienvenüe Professeur, Université Montpellier II) :

  • le complexe III est constitué entre autre d'une protéine Fe - S, d'un cytochrome b qui porte les groupes hème b560 et b566 et du cytochrome c1 ;

  • les électrons sont cédés par le complexe III au cytochrome c (attention : différent du cytochrome c1) qui les amène au complexe IV ;

  • le tracé des électrons n'a été résolu que quand un trajet circulaire, appelé CYCLE Q, fût suggéré par Peter Mitchell puis détaillé entre autres par Bernard Trumpower ;

  • le coenzyme Q et le coenzyme QH2 diffusent d'une face à l'autre de la membrane mitochondriale interne et l'ensemble des deux hèmes du cytochrome b occupe toute l'épaisseur de cette membrane ;

  • la variation d'énergie libre liée au parcours des électrons au sein du complexe III est légèrement plus faible que celle générée par le complexe I. Cependant, 2 x 2 PROTONS SONT EXPULSÉSVERS L'ESPACE INTERMEMBRANAIRE, LE COMPLEXE III CONTRIBUE DONC ÉGALEMENT à la formation du gradient de concentration de protons.

le complexe IV :

  • le complexe IV est le dernier de la chaîne de transport d'électrons :il catalyse la réduction de l'oxygène moléculaire (O2) en eau (H2O) ;

  • quand les électrons traversent les cytochromes a et a3, les atomes de fer et de cuivre des hèmes changent d'état d'oxydation ;

  • le complexe IV CONTRIBUE à la formation du gradient de concentration de protons en expulsant 2 PROTONS vers l'espace intermembranaire et, du fait de la formation de molécule d'eau, en soustrayant des protons de la matrice.
1   2   3   4

similaire:

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Stockage energie éolienne
«oxydant-réducteur», (par exemple Plomb/Oxyde de plomb, Nickel/Cadmium ) échangeant des électrons. L'association de deux plaques...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Même si elle a la même structure, une molécule de vitamine e de synthèse...
«composition analytique». Car l'analyse témoigne de la présence de nutriments (vitamines, minéraux, acides gras, sucres, etc.) mais...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Hybridation d’orbitales
«pures» quand on retrouve un électron libre occupant la même orbitale, sur deux atomes ayant une liaison (π empêche la libre rotation...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Dans un magasin de vêtements haut de gamme, j’ai trouvé trois pulls...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Royaume du Maroc
«Terra Madre 2012» se déroulera en même temps que le «Salon international du goût». Pour la première fois, ces deux rendez-vous dédiés...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Royaume du Maroc
«Terra Madre 2012» se déroulera en même temps que le «Salon international du goût». Pour la première fois, ces deux rendez-vous dédiés...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Le blog d’un couple dans le mur

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\1050 pour donner du maltose 2 molécules de glucose unies par une...
«découpé» par des enzymes pour donner plusieurs molécules simples de glucose. Ainsi, l’amylase (enzyme provenant des glandes pré-pharyngiennes,...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Les réactions d'oxydoréduction ou redox sont un échange d'électrons...

De nombreuses réactions du métabolisme mettent en jeu des transferts d\Ème L «De l’air qui nous entoure à la molécule». Lisez bien les questions...








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
c.21-bal.com