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IFTAB II EXERCICES DE BIOCHIMIE METABOLIQUE 1. METABOLISME OXYDATIF a) Des mito

IFTAB II EXERCICES DE BIOCHIMIE METABOLIQUE 1. METABOLISME OXYDATIF a) Des mitochondries de foie sont incubées dans un milieu contenant du pyruvate comme source de carbone. Il y a consommation d’oxygène. Préciser le métabolisme correspondant. b) Ces mitochondries de foie sont incubées dans un milieu contenant maintenant du malate à la place du pyruvate. On constate qu’il y a également consommation d’oxygène. Par contre si on remplace le malate par de l’oxalacétate, il n’y a plus de consommation d’oxygène. Comment peut-on interpréter ce résultat ? 2. CYCLE DE KREBS + CHAINE RESPIRATOIRE a) Rappeler quel est le bilan global de la dégradation du pyruvate, effectuée par une suspension de mitochondrie oxygénées b) Si on alimente une suspension de mitochondries de foie par du malonate, on constate que ces organites ne respirent pas, bien que le malonate pénètre à l’intérieur des mitochondries . Que peut-on conclure ? c) On alimente alors la suspension, dans deux expériences successives, en malonate plus pyruvate, en malonate plus malate. Dans les deux cas les mitochondries respirent en formant du CO2 et il y a accumulation de succinate. d) Que peut-on en déduire ? Donnée : Malonate -OOC-CH2-COO- 3. CHAINE RESPIRATOIRE On réalise l’expérience suivante : Une suspension de mitochondries isolées, dans un milieu désoxygéné est alimenté par du malate. On ajoute alors de antimycine puis on envoie de l’oxygène en excès. Quel sera l’état redox des transporteurs avant et après l’apport d’oxygène ? NB : l’antimycine inhibe l’oxydation du cytochrome b par le cytochrome c. Schéma simplifié de la chaîne respiratoire correspondant au transport de 2e- et 2H+, les flèches bleues correspondent aux oxydation les oranges aux réductions : NADH NAD+ intérieur de la mitochondrie ½ O2 H2O FMNH2 CoQH2 2Cy b Fe2+ 2Cyt c Fe2+ 2Cyt a Fe2+ FMN CoQ 2Cy b Fe3+ 2Cyt c Fe3+ 2Cyt a Fe3+ Membrane mitochondriale Cytosol de la cellule 4. CATABOLISME DU LACTOSE ET DU SACCHAROSE EN AEROBIOSE Le lactose (ß-D-galactopyranosyl 1→.4 D-glucopyranose) est d’abord hydrolysé en glucose et en galactose. Le saccharose (α-D-glucopyranose1→2 ß-D-fructofuranoside.) est d’abord hydrolysé en glucose et en fructose. Ces oses empruntent ensuite la voie de la glycolyse selon le schéma ci-dessous : 1. Comparer les bilans énergétique de la dégradation d’une mole de lactose et d’une mole de saccharose en aérobie. en supposant que les oses libérés à partir de ces diholosides empruntent immédiatement la voie de la glycolyse. 2 Lors d’un petit déjeuner comportant du lait et de la confiture il est ingéré entre autres 10 g de lactose et 30g de saccharose. Calculer le nombre de mole d’ATP formées en supposant que les oses libérés à partir de ces diholosides empruntent immédiatement la voie de la glycolyse. MM lactose = MM saccharose = 342 g.mol-1 ATP → ADP ATP + H2O → ADP + Pi Galactose Galactose-1-phosphate Glucose-1-phosphate ATP → ADP Glucose Glucose-6-phosphate ATP → ADP Fructose fructose-6-phosphate 2 NAD+ 2 NADH + H+ 4 (ADP + Pi) 4 ATP 2 pyruvate 5. METABOLISME GLUCIDIQUE Les levures sauvages de l’espèce S. cerevisiae sont des organismes aérobies facultatifs qui, sur milieu gélosé, prolifèrent en des colonies. Deux types de colonies sont obtenus. Leurs cellules constitutives sont appelées A et B. On étudie certaines caractéristiques des cellules A et B placées en milieu convenable ; on effectue : - la mesure de l’absorption de l’oxygène par les levures ( doc. 1) - L’enregistrement à l’aide d’un spectrophotomètre des variations de l’absorption lumineuse par les cytochromes des mitochondries de la levure en fonction de la longueur d’onde (doc. 2) Document 1 : Document 2 : a-Décrire puis interpréter les documents 1 et 2 en les utilisant d’abord séparément puis en rétablissant un lien entre eux. b-Soit la réaction faisant intervenir les cytochromes a et c : Cyt c Fe 2+ + cyt a Fe 3+ Cyt c Fe 3+ + cyt a Fe 2 Dans quel sens la réaction tend-elle à se faire spontanément dans les conditions standards ? Calculer la variation d’enthalpie libre standard de la réaction dans le sens où elle tend à se faire spontanément. c- Cette réaction permet-elle la synthèse d’une molécule d’ATP ? d- Ces deux souches sont cultivées sur un milieu contenant du saccharose comme source de carbone, calculer le bilan énergétique de la dégradation d’une molécule de saccharose pour chacune des souches. Données : Systèmes rédox Potentiel standard (pH = 7, 30 °C) NAD+/NADH -0,32 V FP/FPH2 -0,10 V CoQ/QoQH2 -0,09 V Cytb Fe3+/Cytb Fe2+ +0,04 V CytC1 Fe3+/CytC1 Fe2+ +0,22 V CytC Fe3+/CytC Fe2+ +0,26 V Cyt(a+a3) Fe3+/Cyt(a+a3) Fe2+ +0,29 V ½O2/O2- +0,82 V ∆G’0 = -nF∆E’o F = 96,5 KJ.mol-1.V-1 Corrections Exercice 1 a. Avec du pyruvate en conditions aérobies, le métabolisme sera la suites des séquences suivantes - Décarboxylation du pyruvate en acétylCoA - L’acétylCoA entre dans le cycle de Krebs et permet la formation de 2 CO2 , 3 NADH + H+ ,1FADH2 et 1 GTP. Les coenzyme réduits sont réoxydés par la chaîne respiratoire , l’énergie libérés permet la synthèse d’ATP (3 pour 1 NADH + H+ et 2 FADH2 pour 1). b. Le malate est un des intermédiaires du cycle de Krebs et il peut pénétrer dans la mitochondrie donc si les cellules sont alimentées en malate, le cycle de Krebs va fonctionner les coenzymes réduits seront produits puis réoxydés par la chaîne respiratoire ce qui consommera de l’oxygène. Par contre oxalacétate qui est aussi un des intermédiaire du cycle de Krebs ne peut pénétrer dans la mitochondrie donc le cycle de krebs ne peut pas fonctionner et la chaîne respiratoire non plus, l’oxygène n’est pas consommé. Exercice 2 Le malonate n’est pas un intermédiaire du cycle de Krebs il ne peut être utilisé comme substrat par les enzymes du cycle, il pénètre dans la mitochondrie mais n’est pas dégradé, les coenzymes réduits ne seront pas produits, la chaîne respiratoire ne fonctionnera pas et il n’y aura pas de consommation d’oxygène. Avec du pyruvate ou du malate + du malonate, le cycle de Krebs fonctionne (cf exercice1) mais il est bloqué au niveau de l’oxydation du succinate en fumarate et le succinate s’accumule, donc la succinate déshydrogénase n’est plus active, elle est inhibée par le malotate. En voyant la structure du malote comparée à celle du succinate -OOC-CH2-CH2-COO- on peut penser que le malotate est un inhibiteur compétitf de la succinate déshydrogénase. Exercice 3 Le malate permet le fonctionnement du cycle de Krebs les coenenzymes réduits NADH +H+ et FADH2 sont produits puis réoxydés par la chaîne respiratoire. L’antimycine inhibe l’oxydation du cytochrome b par le cytochrome c. La chaîne respiratoire est bloquée à ce niveau NADH NAD+ ½ O2 H2O FMNH2 CoQH2 2Cy b Fe2+ 2Cyt c Fe2+ 2Cyt a Fe2+ FMN CoQ 2Cy b Fe3+ 2Cyt c Fe3+ 2Cyt a Fe3+ Membrane mitochondriale Avant ajout d’oxygène Le malate en excès réduit totalement le NAD+ en NADH + H+ qui a son tour réduit le FMN et ainsi de suite tous les transporteurs sont finalement réduits sont pouvoir être réoxydés par l’ O2. Après ajout d’oxygène et l’antimycine. La chaîne respiratoire fonctionnera en deux parties indépendantes, L’ oxyde le cyt a qui oxyde le cyt c, les autres transporteurs soumis à l’action du malate restent à l’état réduit. Exercice 4 a. Une mole de lactose libère une mole de galactose et une mole de glucose Une mole de glucose permet la synthèse de 38 moles d’ATP (cf. cours), une mole de galactose permet la synthèse de 37 moles d’ATP (une mole d’ATP supplémentaire est utilisée lors de la conversion du galactose-1P en Glucose –1P), soit au total 75 moles d’ATP Une mole de saccharose libère une mole de fructose et une mole de glucose Une mole de fructose permet également la synthèse de 38 moles d’ATP soit au total 76 moles d’ATP b. 10 g de lactose et 30 g de saccharose correspondent respectivement à 10/342 = 0,0292 mole de lactose et 30/342 = 0,0877 mole de saccharose, il y a donc libération de : - 0,0292 + 0,0877 = 0,070 mole de glucose qui permettent la synthèse de 0,070 x 38 = 4,44 moles d’ATP - 0,0292 mole de galactose qui permettent la synthèse de 0,0292 x 37 = 1,08 moles d’ATP - 0,0877 mole de fructose qui permettent la synthèse de 0,0877 x 38 = 3,33 moles d’ATP Soit au total 8,85 moles d’ATP Exercice 5 a. Le document 1 montre que dans les cellules A il y a consommation d’oxygène alors qu’il n’y en a pas dans les cellules B. Le document 2 montre que les cellules A possèdent tous les cytochromes impliqués dans la chaîne respiratoire alors que les cellules B ne possèdent que le cytochrome C. Ainsi dans les cellules A la chaîne respiratoire est active il peut y avoir un métabolisme oxydatif aérorie alors que dans les cellules B la chaîne respiratoire n’est pas active donc les cellules B auront seulement un métabolisme anaérobie, elles ne peuvent effectuer que des fermentations. b. La réaction spontanée est celle qui implique l’oxydant du couple ayant le uploads/Finance/ td-metabolisme-2005-2006.pdf