Eléments de Bioénergétique

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1 Eléments de Bioénergétique

2 Besoin d’ BIOENEGETIQUE
Pour vivre et croître, organismes ont besoin de synthétiser Mière organique, se déplacer, réparer et substituer tissus endommagées.. Besoin d’ D’où 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 d’utilisation d’ Synthèse des biomolécules : anabolisme (biogenèse) Dégradation des biomolécules : catabolisme Métabolisme (cellule, tissu, organe,.. ) = synthèses + dégradations.  d’échanger 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 l’extraire, de la transformer, de l’utiliser et de l’échanger (conservation d’E ; 1er principe). crée de l’ordre et le maintient par sa faculté de fabriquer des biomolécules. ( entropie de l’univers; 2ème 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 : énergie libre de Gibbs) G  0  exergonique (spontanée). G  0  endergonique (apport d’). G = 0  état d ’équilibre (sans consommation d’)

5 A retenir G : *  disponible pour faire du travail
*  0 qd réaction s’approche de l’équilibre * Permet de prévoir sens d’1 réaction H : * Chaleur dissipée ou absorbée dans 1 réaction * Permet pas prédire sens de l’évolution de réaction S : * Mesure l’état de désordre au sein du système.

6 Energie libre et cste d’équilibre:
A + B  C + D Keq= [C][D] /[A][B] G° = - RT LnKeq 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 d’hydrolyse de liaisons “riche en ” ATPADP + orthophosphate ,3 Kcal/mol ATPAMP + pyrophosphate ,6 PPi  2 orthophosphate ,7 Phosphoénolpyruvate ,7 A. glycérique1,3-bisP A.glycérique3-P+P ,6 Acétyl-CoA ,2 /conditions aires typiques, hydrolyses ATP  G réel -12 Kcal/mol, dépend de force ionique, [Mg2+ ]

8 Potentiel d’oxydoréduction:
Très fréquentes/cellules vivantes : espèces moléculaires peuvent gagner ou perdre réversiblement des e- Oxydation = perte d'électrons Réduction = gain d'électrons Système d'oxydoréduction («redox») se représente : OX + ne- ---> RED Aucune subst. ne peut perdre e- sans qu’1 autre en reçoive Réactions rencontrées : Ared  Aox +ne BH2  B + 2H+ + 2e- Réducteur (oxydé) : composé donneur d’e- Oxydant (réduit) : composé accepteur d’e- Couple REDOX (A/A+) : formes oxydée et réduite du A.

9 K : Cste de dissociation E : potentiel redox
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] EA = EA° + (RT/nF) ln ([Aox] / [Ared]) (eq. NERNST) EA : potentiel redox (Volt) du couple Aox/Ared EA° : potentiel redox standart (Volt) N : nombre d’e- échangés R : cste des gaz parfaits T : température en °K F : cste de Faraday

10 (n : nbre d’e- transférés, F : charge électrique par mole)
Potentiel et enthalpie libre Connaissance du potentiel d’oxydoréduction est 1 mesure directe de G : G° = - n. F. E0 (n : nbre d’e- transférés, F : charge électrique par mole)

11 ATP Sa production constitue meilleure mesure d’utilisation d’
Représente monnaie circulante d’ / organisme.  / cellules vivantes avec [ ] de 10-4 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 d’ATP en 24 h. Lors d’exercice 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 d’évacuation de chaleur.

13 Equilibre du bilan en eau assuré par 2 systèmes :
Ch. Resp.: l’un des processus énergétiques + importants produisant constamment de l’eau (~ 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 l’eau ou la libère.  180 L d’urine sont formés quotidiennement / reins ; Activité rénale soumise au contrôle de l’adiurétine (H. neurohypophysaire). Sa carence  diabète insipide caractérisé par forte  de capacité de réabsorption donnant lieu à une élimination d’urine très élevée causant une soif intense.  20-30L éliminées /jour  diabète insipide grave ; traité par injection de l’H.

14 Composés minéraux : Métabolisables, ingérés au cours d’alimentation normale et éliminés / produits d’excrétion (fèces, urine). A l’inverse des P, L et G, les Mx ne sont ni produits ni consommés par l’organisme. Nbreux sont nécessaires qu’en faible dose : oligoéléments Circonstances déterminées  états carencés : cas de la carence en Iode  goitre endémique (ex. le + connu). Mx nécessaires à l’élaboration de la M. vivante : * anions phosphate, chlorure, iodure, fluorure * cations sodium, potassium, calcium, fer, zinc, cuivre, magnésium, manganèse, cobalt,...