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COURS 2 Bioénergétique 1 Métabolisme et flux énergétiques Dans les cellules, il existe un flux constant de masse et d’énergie, lié aux réactions cataboliques et anaboliques. Bioénergétique:...

COURS 2 Bioénergétique 1 Métabolisme et flux énergétiques Dans les cellules, il existe un flux constant de masse et d’énergie, lié aux réactions cataboliques et anaboliques. Bioénergétique: Etude quantitative des flux énergétiques Etude qualitative des processus à l’origine de ces flux énergétiques Les lois de la thermodynamique décrivent les flux énergétiques 2  1. Energie libre de Gibbs 1. Lois de la thermodynamique UNIVERS = isolé  pas d’échange de matière ou d’énergie ENVIRONNEMENT SYSTEME = SYSTÈME - clos  il y a échange d’énergie mais pas de matière avec l’environnement - ouvert  il y a échange d’énergie et de matière avec l’environnement 1ere loi: La quantité totale d’énergie dans l’univers reste constante même si la forme de l’énergie peut changer. « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » Exemples: Energie chimique >>>> énergie cinétique Energie lumineuse >>>> énergie chimique 3  1. Energie libre de Gibbs 1. Lois de la thermodynamique UNIVERS = isolé  pas d’échange de matière ou d’énergie ENVIRONNEMENT SYSTEME = - clos  il y a échange d’énergie mais pas de matière avec l’environnement SYSTÈME - ouvert  il y a échange d’énergie et de matière avec l’environnement 2eme loi: L’entropie totale de l’univers augmente en continu  évolution spontanée vers une augmentation du désordre Exemples: Glaçon solide (ordonné) >> liquide (désordonné) L’agencement ordonné spontané des briques est peut probable par rapport à l’agencement désordonné de celles-ci 4 1. Energie libre de Gibbs 2. Définition de l’énergie Libre de Gibbs Energie Libre de Gibbs (G): Exprime la quantité d’énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes. Pour qu’un travail puisse se dérouler spontanément, il faut que l’énergie potentielle de départ soit supérieure à celle d’arrivée. Exprimée en Joules/mol (calories/mol) 5  1. Energie libre de Gibbs 2. Définition de l’énergie Libre de Gibbs ∆G >0  ∆G= Gfinale- Ginitiale ∆G ∆H= ∆U + P. ∆V 7 1. Energie libre de Gibbs 3. Composantes de l’énergie libre H: Enthalpie reflète le nombre et types de liaisons chimiques  énergie de chaleur (à pression et volume constants) ∆H0: réaction endothermique  absorbe de la chaleur ∆G = ∆H – T. ∆S S: Entropie reflète le désordre des composants dans un système chimique ∆S0: réaction portant à un degré d’ordre inférieur (les produits sont moins complexes que les substrats) 8 1. Energie libre de Gibbs 4. Exemples de processus spontanés avec un ∆G 3 kcal/mol de chaleur quand elle est hydrolysée.  EXERCICES COURS 2 Question 3 Pour qu’une cellule puisse réaliser ses fonctions biologiques, les réactions intracellulaires ont besoin d’être orientées dans un certain sens (flux >>>). Laquelle de ces affirmations décrit le mieux la direction d’une réaction chimique? A. Une réaction avec énergie libre positive procède dans le sens >>> si la concentration en substrat est suffisamment élevée B. Dans les conditions standard, une réaction procède dans le sens >>> si ∆G’0 est positive C. La direction d’une réaction est indépendante des concentrations initiales en substrat et produit car la direction est déterminée par la variation d’énergie libre D. La concentration de tous les substrats doit être supérieure à celle des produits pour que la réaction ait lieu dans le sens >>> E. L’enzyme d’une réaction doit fonctionner à >50% de l’efficience maximale pour que la réaction puisse procéder dans le sens >>>  EXERCICES COURS 2 Question 4 De nombreuses réactions biologiques sont des réactions d’oxydo-réduction utilisant un transporteur d’électrons. Laquelle de ces affirmations décrit correctement la réduction de l’un de ces transporteurs d’électrons, NAD+ ou FAD? A. Le NAD+ accepte deux e- sous la forme de 2 atomes d’hydrogène pour former du NAD(2H) B. Le NAD + accepte deux e-, chacun étant donné par un atome différent d’un substrat C. Le NAD + accepte deux e- sous la forme d’un ion hydrure pour former du NADH D. Le FAD relargue un proton lorsqu’il accepte deux e- E. Le FAD doit accepter 2 e- en même temps  EXERCICES COURS 2 Question 5 Les valeurs de ∆G’0 sont déterminées sous les conditions biochimiques standard et reflètent l’énergie soit requise soit libérée lorsqu’une réaction donnée a lieu. Etant données les valeurs de ∆G’0 ci-dessous, déterminer le ∆G’0 global de la réaction suivante: Créatine + ATP  créatine-phosphate + ADP Les demi-réactions sont les suivantes: ATP + H20  ADP + Pi ∆G’0= -7.3 kcal/mol Créatine-phosphate + H20  créatine + Pi ∆G’0= -10.3 kcal/mol A. -3.0 kcal/mol B. -10.3 kcal/mol C. -17.6 kcal/mol D. +3.0 kcal/mol E. + 10.3kcal/mol F. +17.6 kcal/mol  EXERCICES COURS 2 Question 6 Les cellules ont besoin de régénérer l’ATP quand les niveaux d’ATP diminuent. Laquelle de ces affirmations décrit correctement un aspect du métabolisme de l’ATP? A. l’ATP est plus stable que l’ADP B. L’ATP contient plus de charges positives que l’ADP C. Les groupes phosphate se repoussent ce qui porte à la formation de liaisons sous « tension » D. La chaleur provenant de l’hydrolyse de l’ATP est utilisée pour les processus nécessitant de l’énergie. E. L’ATP est directement hydrolysé dans la cellule  EXERCICES COURS 2 Question 7 Tous les processus physiologiques dans les cellules vivantes nécessitent une transformation de l’énergie. Lequel de ces processus est considéré comme un travail biochimique qui utilise les liaisons à haute énergie de l’ATP? A. La contraction des fibres musculaires B. Le développement d’un gradient de sodium à travers la membrane C. Le transport de composés contre un gradient de concentration D. La conversion de composés toxiques en produits non toxiques dans le foie E. Les voies cataboliques