Comparez le DG°’ de l’oxydation du succinate par le NAD+ ou le FAD Comparez le DG°’ de l’oxydation du succinate par le NAD+ ou le FAD. Pourquoi le FAD, de préférence au NAD+, est il l’accepteur d’électrons dans la réaction catalysée par la succinate deshydrogénase? Ox + ne Red E’0(V) ½ O2 + 2H+ +2e- H2O +0.82 SO4 2- + 2H+ + 2e- SO32- + H2O +0.48 NO3- +2H+ + 2e- NO2- + H2O +0.42 Cytochrome a3(Fe3+) + e- cytochrome a3(Fe2+) +0.385 O2(g) + 2H+ +2e- H2O +0.295 Cytochrome a(Fe3+) + e- cytochrome a(Fe2+) +0.29 Cytochrome c(Fe3+) + e- cytochrome c(Fe2+) +0.254 Cytochrome c1(Fe3+) + e- cytochrome c1(Fe2+) +0.22 Cytochrome b(Fe3+) + e- cytochrome b(Fe2+) (mitoch) +0.077 Ubiquinone + 2H+ + 2e- ubiquinol +0.045 Fumarate- + 2H+ + 2e- succinate +0.031 FAD + 2H+ + 2e- FADH2 (in flavoproteins) 0. FAD + 2H+ + 2e- FADH2 (free coenzyme) -0.219 S + 2H+ + 2e- H2S -0.23 NAD+ + H+ + 2e- NADH -0.32 NADP+ + H+ + 2e- NADPH -0.32 H+ + e- ½ H2 -0.42 Calculer la force proton motrice développée par les mitochondries dans les conditions suivantes: pHext = 6 R = 8.3 J.mol-1.K-1 pHint = 7.4 F = 96.4 kJ.mol-1.V-1 Yext – Yint = 0.14 V T = 298 K (25°C) Quelle est l’énergie libérée lorsque 1 mole de H+ retourne dans la matrice mitochondriale? Calculer le rendement d’oxydation d’une mole de NADH sachant qu’une molécule de NADH oxydée par la chaîne respiratoire libère 3 ATP et que DG°’ pour la réaction (ADP + Pi donne ATP) est de 30.5 kJ.mol-1. Commenter. E°’ NAD/NADH = - 0.32 V E°’ ½ O2/H2O = + 0.82 V

nécessaire à la synthèse d ‘une mo lécule d’ ATP à 25°C si G Problème 3 ( 4 pts /40 min ) : Calculer la valeur du D pH nécessaire à la synthèse d ‘une mo lécule d’ ATP à 25°C si G ATP =50208 J.mol - 1 dans a) les chromatophores b) les mitochondries c) les vésicules membranaires d’ Escherichia coli Dans tous les cas, il faut 3 H + par molécule d’ATP synthétisée . Les valeurs des Y mesurées sont données en mV dans le tableau ci dessous. F=96500 J.V .mol T=298 K (25°C) R=8,31 J. mol K 2.3RT=57 00 J mol = n Dm H+ [F Dy 2,3RT pH] nF )/ 2.3 RT a état final – état initia l 7 =3 mV 50208 3x96500x 0.00 3) / 5700 x3 3 b état initial =150-300=-150 =50208+(3x96500x 0.15) /5700x3= 0.4 c Y Mitochondrie s 150 matrice Y cytosol Mitochondries 3 00 Y cytoplasme E. coli Y 1 73 périplasme E. coli Entourez LA ou LES bonne(s) réponse(s) (8 pts/20 min): Qu’est ce que la théorie chimioosmotique ?  1 - Les réactions d’oxydoréduction et la phosphorylation sont couplées par un gradient de protons 2- Les réactions d’oxydoréduction et la phosphorylation sont couplées par l’ATP 3- Les réactions d’oxydoréduction et la phosphorylation sont couplées par les électrons 4- Les membranes de mitochondries, de thylakoïdes et de bactéries transduisent l’énergie chimique en énergie osmotique Peut on dire que le cycle des quinones est : 1- Un mécanisme de couplage entre flux d’électrons et de protons 2- Une boucle d’oxydo-réduction 3-Un mécanisme de transport des protons par les centres redox eux-mêmes Qu’est qui peut faire tourner directement l’anneau de sous-unités c de l’ATP synthase bactérienne? 1- L’ATP 2- Les protons 3- Les ions sodiums 4- Les électrons 5- Le NADH Y lumen 4 Chromatophores Y 7 stroma Chromatophores Quelle(s) définition(s) est (sont) fausse(s)?  1- Le cytochrome c est liposoluble 2- Le complexe IV est un site de couplage 3-Les sous-unités catalytiques du complexe III sont la protéine de Rieske, le cytochrome b, le cytochrome c1 et le cytochrome c 4- Le complexe I oxyde les quinols 5- Le complexe II réduit les quinones 1- Les centres Fe-S sont des transporteurs d’électrons et de protons 2- Les flavoprotéines (FAD, FMN) sont des transporteurs d’électrons et de protons 3- Les quinones sont des transporteurs hydrosolubles d’électrons et de protons 173 = -17 3 mV D pH =50208+(3x96500x - 0.173 ) /5700x3= 0.007

L’administration immédiate de nitrite est un traitement extrêmement efficace contre l’empoisonnement par les cyanures. Quel est la base d’action de cet antidote, sachant que le KCN se fixe sur la forme ferri de l’hème a3 et que le nitrite oxyde la ferrohémoglobine en ferrihémoglobine. Supposez que les mitochondries d’un patient oxydent le NADH, que l’ADP soit présent ou non. Le rapport P:O de la phosphorylation oxydative de ces mitochondries est plus faible que la normale. Prédire les symptômes de cette affection. La conduction des protons par l’unité Fo de l’ATP synthase est bloquée par une modification d’une seule chaîne latérale (un groupe carboxylate) par le dicyclohexylcarbodiimide. Quelles sont les cibles les plus probables de l’action de ce réactif? Comment pourriez vous utiliser la mutagénèse dirigée pour déterminer si ce résidu est essentiel à la conduction des protons? La membrane plasmique de Paracoccus denitrifians contient une chaîne respiratoire presque identique à la chaîne respiratoire des mitochondries de mammifères, tant en ce qui concerne les types de constituants respiratoires présents, que la sensibilité aux inhibiteurs de la respiration. Aucune caractéristique significative de la chaîne respiratoire des mammifères est absente chez cette bactérie. Elle réunit en un seul organisme toutes les caractéristiques de la membrane interne mitochondriale, qui sont distribuées au hasard entre les autres bactéries aérobies. Imaginez que vous êtes une cellule proto-eucaryote, à la recherche de votre futur évolutif. Vous avez observé Paracoccus, et vous êtes stupéfait(e) de la manière incroyablement efficace dont il utilise l’oxygène pour produire de l’ATP. Avec une telle source d’énergie, vos horizons seraient illimités. Vous projetez alors de pirater un Paracoccus et de le faire travailler pour vous et vos descendants. Vous avez l’intention de l’inclure dans votre cytoplasme, de lui fournir tous les nutriments dont il a besoin, et de récolter l’ATP. Par conséquent, une nuit noire, vous piégez un Paracoccus solitaire, vous l’encerclez avec votre membrane plasmique, et l’emprisonnez dans un nouveau compartiment cytoplasmique. Pour votre soulagement, le Paracoccus semble apprécier son nouvel environnement. Cependant, après un jour d’attente, vous vous sentez plus apathique que jamais. Qu’est ce qui ne va pas dans votre projet? En 1925, David Keilin utilisa un spectrophotomètre simple pour observer les bandes d’absorption caractéristiques des cytochromes constituant la chaîne mitochondriale de transport des électrons. Le spectrophotomètre fait passer une lumière très intense à travers l’échantillon étudié puis à travers un prisme qui décompose le spectre du rouge au bleu. Si des molécules de l’échantillon absorbent la lumière à des longueurs d’ondes particulières, des bandes sombres interrompent les couleurs de l’arc en ciel. Keilin découvrit que des tissus venant d’animaux très variés présentent tous ce diagramme. Les différentes stabilités à la chaleur des différentes bandes d’absorption et leurs différentes intensités dans différents tissus conduisirent Keilin à conclure que le diagramme d’absorption est dû à 3 composants, qu’il nomma cytochromes a, b et c. Sa découverte-clé fut que les bandes d’absorption disparaissent en présence d’oxygène puis réapparaissent quand les échantillons ont épuisé l’oxygène. Il découvrit par la suite que le cyanure empêche la disparition des bandes liées à l’introduction de l’oxygène. Quand il ajoute de l’uréthane (inhibiteur du transport des électrons) les bandes a et c disparaissent en présence d’oxygène, mais la bande b persiste. Finalement en utilisant une préparation de cytochrome c, il montra que la bande due au cytochrome c persiste en présence d’oxygène. Quelle est la forme (réduite ou oxydée) des cytochromes, à l’origine des bandes observées par Keilin? A partir des observations de Keilin, déduire l’ordre dans lequel les trois cytochromes transportent les électrons des substrats intracellulaires vers l’oxygène? L’une des premières observations de Keilin fut que la présence d’un excès de glucose empêche la disparition des bandes d’absorption consécutive à l’addition d’oxygène. Comment à votre avis, la rapide dégradation catabolique du glucose en CO2 peut elle expliquer cette observation?

La résonance Electronique Paramagnétique est la technique de choix pour étudier : 1- Les espèces paramagnétiques 2-les cytochromes 3- Les molécules oxydées 4- Les semiquinones Parmi les centres REDOX suivants, quels sont ceux qui sont insérés dans des protéines mobiles? 1- Les hèmes de type c 2- Le FMN/FMNH2 3- Les centres Fe-S 4- Les hèmes de type b 5- Le FAD/FADH2 Dans des conditions expérimentales, pourquoi 70% de l’énergie libre contenue dans une molécule de NADH est convertie en ATP ? 1- Parce que 30% de l’énergie est perdue sous forme de chaleur 2- Parce qu’une partie de l’énergie osmotique est utilisée pour d’autres mécanismes cellulaires 3- Parce que de l’énergie est perdue au cours du transport des électrons L’ATP synthase des mitochondries de cœur de bœuf contient 12 sous-unités c. Combien de protons sont nécessaires pour synthétiser une molécule d’ATP? 1- 3.3 protons 2- 4 protons 3- 4.8 protons Citez tous les centres d’oxydoréductions de la chaîne respiratoire mitochondriale que vous connaissez ainsi que leur localisation. Dans l’expérience suivante, on utilise des vésicules inversées de membrane interne de mitochondrie. Le pH à l’intérieur des vésicules est de 8 et celui du milieu réactionnel est de 6. Dans ces conditions et en présence d’ADP + Pi, peut on synthétiser de l’ATP ? Justifiez votre réponse. Citez 3 raisons pour expliquer pourquoi les complexes respiratoires sont organisés en complexes supramoléculaires. Peter Mitchell, en 1967, a mis au point l’expérience suivante : Des mitochondries isolées sont incubées dans un milieu non tamponné. Le pH du milieu réactionnel est mesuré à l’aide d’une électrode. Ce pH diminue lorsqu’on ajoute de l’eau oxygénée. Qu’est ce que Peter Mitchell cherche à démontrer dans cette expérience ? Pourquoi utilise t’on un milieu non tamponné ? Dans le complexe 3, dans le cytochrome b, les électrons transitent depuis l’hème bL vers l’hème bH. Pourquoi ? Il existe une protéine particulière dans les adipocytes bruns, la protéine découplante (UnCoupling Protein) qui, comme son nom l’indique, découple les réactions d’oxydoréduction de la chaîne respiratoire de la mitochondrie de la synthèse d’ATP. Pourquoi ?

Le dinitrophénol (DNP) est un découpleur et permet donc de découpler le flux des électrons et la synthèse d’ATP par l’ATP-synthase. Il y a 50 ans, le DNP était administré comme médicament à des patients dans des régimes amaigrissants. Pourquoi cela marchait-il ? Il n’est de nos jours, fort heureusement, plus utilisé ; pourquoi son utilisation est-elle dangereuse ? L’oligomycine et le cyanure inhibent tous les deux la phosphorylation oxydative quand le substrat est, soit le pyruvate soit le succinate. Le CCCP peut etre utilisé pour différencier l’effet de ces inhibiteurs. Expliquer. Au cours du transfert des électrons entre le NADH et l’O2, chacun des complexes majeurs de la chaîne - utilise l’énergie potentielle des électrons pour transporter des H+ dans la matrice - utilise l’énergie potentielle des électrons pour transporter des H+ à l’extérieur de la matrice. -utilise l’énergie potentielle des électrons pour transporter de façon passive des H+ dans la matrice Quelles sont des déclarations exactes parmi les suivantes. Corriger les fausses déclarations par une seule phrase : La glycolyse et la b-oxydation se déroulent toutes deux dans le cytoplasme La b-oxydation se déroule dans la matrice mitochondriale. La glycolyse fournit la plus grande partie de l’ATP cellulaire. Dans tous les cas la synthèse d’ATP fait intervenir un composé intermédiaire riche en énergie. Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale. Quelle est la déclaration fausse parmi les suivantes à propos des mitochondries ? Elles contiennent une membrane interne et externe La région contenue à l’intérieur de la membrane interne est appelée matrice Elles contiennent de l’ADN, de l’ARN et des ribosomes Elles contiennent des membranes thylakoïdiennes empilées Elles représentent « la centrale énergétique » de la cellule. Entourer la bonne réponse : La chaîne de transfert des électrons est principalement située dans : 1-La membrane externe mitochondriale 2- L’espace intermembranaire 3- La membrane interne 4- La matrice 5-Le cytoplasme de la cellule.