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Eléments de Bioénergétique. Pour vivre et croître, organismes ont besoin de synthétiser Mière organique, se déplacer, réparer et substituer tissus endommagées..

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1 Eléments de Bioénergétique

2 Pour vivre et croître, organismes ont besoin de synthétiser Mière organique, se déplacer, réparer et substituer tissus endommagées.. Besoin d Doù cellules tirent-elles cette ? Comment cellules utilisent et synthétisent composants cellulaires ? Comment cellules transforment (chimique, radiante) pour métabolisme? Ens. de ces processus forme 1 réseau très complexe de réactions enzymatiques organisées en voies métaboliques BIOENEGETIQUE

3 Vivant (cellules et organismes) = machines, sièges de : – Transformations ou dutilisation d – Synthèse des biomolécules : anabolisme (biogenèse) – Dégradation des biomolécules : catabolisme Métabolisme (cellule, tissu, organe,.. ) = synthèses + dégradations. déchanger en permanence et Mière avec Environnement Bioénergétique : lois régissant production d / cellule, échanges énergétiques avec environnement et réactions chimiques qui y sont impliquées. Cellule vivante : ne peut crée d mais a faculté de lextraire, de la transformer, de lutiliser et de léchanger (conservation dE ; 1 er principe). crée de lordre et le maintient par sa faculté de fabriquer des biomolécules. ( entropie de lunivers; 2 ème principe)

4 Enthalpie Totale H : totale contenue /composé Enthalpie libre G : partie H susceptible de fournir travail entropique ( du désordre du syst) TS: différence entre H et G Willard GIBBS : relation fondamentale liant ces : G = H - T S 0 G = H - T S 0 (G : énergie libre de Gibbs) G G 0 exergonique (spontanée). G G 0 endergonique (apport d ). G G = 0 état d équilibre (sans consommation d )

5 A retenir G : * disponible pour faire du travail G : * disponible pour faire du travail * 0 qd réaction sapproche de léquilibre * Permet de prévoir sens d1 réaction H : * Chaleur dissipée ou absorbée dans 1 réaction H : * Chaleur dissipée ou absorbée dans 1 réaction * Permet pas prédire sens de lévolution de réaction S : * Mesure létat de désordre au sein du système. S : * Mesure létat de désordre au sein du système. * Permet pas prédire sens de lévolution de réaction

6 Energie libre et cste déquilibre: A + B C + D K eq = [C][D] /[A][B] G ° = - RT LnK eq G ° = - RT LnK eq R : Cste des gaz parfaits = 1,99 cal/mo/degré Conditions standards : P =1 atm ; T 298 ° K ; 1 mol/L °° Biologie : G ° = G ° pH 7

7 Liaison riche en énergie : Par hydrolyse, libèrent qtité d (> 6 kcal/mole) càd : liaisons avec un potentiel énergétique élevé. G au cours dhydrolyse de liaisons riche en ATP ADP + orthophosphate 7,3 Kcal/mol ATP AMP + pyrophosphate 8,6 PPi 2 orthophosphate 6,7 Phosphoénolpyruvate 12,7 -A. glycérique1,3-bisP A.glycérique3-P+P 13,6 Acétyl-CoA 8,2 /conditions aires typiques, hydrolyses ATP G réel -12 Kcal/mol, dépend de force ionique, [Mg2+ ]

8 Potentiel doxydoréduction: Très fréquentes/cellules vivantes : espèces moléculaires peuvent gagner ou perdre réversiblement des e - –Oxydation = perte d'électrons –Réduction = gain d'électrons («redox») Système d'oxydoréduction («redox») se représente : OX + ne - ---> RED OX + ne - ---> RED Aucune subst. ne peut perdre e - sans qu1 autre en reçoive Réactions rencontrées : Ared Aox +ne BH 2 B + 2H + + 2e- Réducteur (oxydé) : composé donneur de- Oxydant (réduit) : composé accepteur de- Couple REDOX (A/A + ) : formes oxydée et réduite du A.

9 Aptitude du A à perdre ou à recevoir des e - est caractérisée par : K : Cste de dissociation E : potentiel redox Ared Aox + ne- K = [Aox] / [Ared] E A = E A ° + (RT/nF) ln ([Aox] / [Ared]) (eq. NERNST) E A : potentiel redox (Volt) du couple Aox/Ared E A ° : potentiel redox standart (Volt) N : nombre de- échangés R : cste des gaz parfaits T : température en °K F : cste de Faraday

10 Potentiel et enthalpie libre Connaissance du potentiel doxydoréduction est 1 mesure directe de G : G° = - n. F. E 0 (n : nbre de- transférés, F : charge électrique par mole)

11 ATP Sa production constitue meilleure mesure dutilisation d Représente monnaie circulante d / organisme. / cellules vivantes avec [ ] de mol/l. Thermodynamiquement instable Rapidement hydrolysé. 95% produite par phosphorylation dans Ch. Resp. ATP continuellement formé et consommé principal donneur d libre/systémes biologiques plutôt que forme de stockage à long terme. /cellule-type, 1 ATP consommée dans la minute qui suit sa formation : – Homme au repos consomme ~ 40 kg dATP en 24 h. – Lors dexercice intense 0,5 Kg ATP/ minute Mvt, Transport, Biosynthèse ATP continuellement régénérer : –Phototrophes : lumière ATP –Chimiotrophes : oxydation molécules carburants (Glu, AG) ATP

12 Eau Constituant inorganique le + important des Vivants. Constitue (Homme) 71-73% de masse corporelle délipidée. (cas de Méduse, teneur atteint 98%). Constitue milieu fondamental de solut. de subst. organique; et indispensable au déroulement des processus métab. intracellulaires. Joue rôle de véhicule en milieu intercellulaire (++ sang) Agent de régulation thermique ; son évaporation est le moyen le plus important dévacuation de chaleur.

13 Ch. Resp.: lun des processus énergétiques + importants produisant constamment de leau (~ g/jour, chez un Homme normalement alimenté) Equilibre du bilan en eau assuré par 2 systèmes : –Sensation de soif : absorption accrue de liquide –Activité des reins : retient leau ou la libère. 180 L durine sont formés quotidiennement / reins ; Activité rénale soumise au contrôle de ladiurétine (H. neurohypophysaire). Sa carence diabète insipide caractérisé par forte de capacité de réabsorption donnant lieu à une élimination durine très élevée causant une soif intense L éliminées /jour diabète insipide grave ; traité par injection de lH.

14 Composés minéraux : Métabolisables, ingérés au cours dalimentation normale et éliminés / produits dexcrétion (fèces, urine). A linverse des P, L et G, les M x ne sont ni produits ni consommés par lorganisme. Nbreux sont nécessaires quen faible dose : oligoéléments Circonstances déterminées états carencés : cas de la carence en Iode goitre endémique (ex. le + connu). M x nécessaires à lélaboration de la M. vivante : * anions phosphate, chlorure, iodure, fluorure. * cations sodium, potassium, calcium, fer, zinc, cuivre, magnésium, manganèse, cobalt,...


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