CAHIER D'EXERCICES de BIOCHIMIE

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1 FACULTE DE MEDECINE PIERRE & MARIE CURIE P C E M 1 4. Métabolisme Energétique CAHIER D'EXERCICES de BIOCHIMIE EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

2 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 2 CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1 BIOCHIMIE I V. M E T A B O L I S M E E N E R G E T I Q U E S O M M A I R E Page 1. Bioénergétique Glycolyse Cycle de Krebs Chaîne respiratoire mitochondriale Métabolisme énergétique QCM Annales du concours Image de couverture: Schéma fonctionnel de l'atp synthase (Prix Nobel de chimie 1997: schéma tiré de )

3 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 3 1. BIOENERGETIQUE 1.1 La variation d'énergie libre ( G ) dépend-elle : a. des caractéristiques (nature, concentration) des réactifs? b. des caractéristiques (ph, température) du milieu biologique? c. des transformations intermédiaires de la catalyse enzymatique? 1.2 Valeur probable de la variation d'énergie libre ( G ) pour une réaction a. exergonique b. évoluant rapidement c. à l équilibre d. réversible dans les conditions physiologiques 1.3 Indiquer en 3 lignes quelle(s) différence(s) il y a entre la variation de l'énergie libre ( G) et l énergie d'activation d'une réaction. 1.4 Qu'appelle-t-on "couplage énergétique" entre 2 réactions biochimiques? Donner 1 exemple de mécanisme de couplage. 1.5 Soient les énergies libres standards d'hydrolyse G o ' des molécules suivantes : ATP - 30,5 kj/mole Glucose-6P - 13,8 kj/mole a. Quelle est la variation d'énergie libre standard G ' de la réaction : ATP + Glucose ADP + Glucose-6P b. Dans quel sens va se produire cette réaction si tous les composants sont présents initialement à la même concentration? c. De quelle manière évoluerait le déroulement de cette réaction dans des conditions plus physiologiques caractérisées par les concentrations suivantes : [ATP] 2,25 mm ; [ADP] 0,25 mm ; [Glucose] 3 mm ; [Glucose-6P] 1,5mM. On donne : T = température absolue = 273 K + valeur C ; R = 8,31 Joules/mole ; Ln 5, = - 2,89 ; Ln 18 = + 2, Le transfert d'électrons dans la chaîne respiratoire mitochondriale peut-être représentée par la réaction nette : NADH, H + + 1/2 O 2 H 2 O + NAD + a. Entre les 2 couples conjugués d'oxydo-réduction, lequel à la tendance la plus grande à perdre ses électrons? Pourquoi? b. Calculer la valeur de la variation du potentiel standard d'oxydo-réduction Eo' pour cette réaction de transfert d'électrons mitochondrial. c. Calculer la variation d'énergie libre standard Go' associée à cette réaction. d. Combien de molécules d'atp pourraient en théorie être formées par molécule de NADH oxydée au cours de cette réaction, si l'on prend l'énergie libre standard de synthèse d'atp égale à 30,5 kj/mole? e. Combien de molécules d'atp sont synthétisées dans les cellules en temps ordinaire? Quel est donc le rendement de conservation d'énergie au cours de ces réactions? On donne : T = température absolue = 273 K + valeur C ; R = 8,31 Joules/mole ; E du couple NAD + /NADH+H + = - 0,32 volts ; E du couple 1/2 O 2 / H 2 O= + 0,81 volts F : J/volt/mole.

4 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / Soient les réactions : 1. ATP + Créatine Créatine-P + ADP 2. ATP + Glycérol Glycérol-3P + ADP 3. Phospho-énolpyruvate + ADP Pyruvate + ATP 4. Glucose-6P + ADP Glucose + ATP Soient les énergies libres d'hydrolyse G ' des molécules suivantes : ATP - 30,5 kj/mole Créatine-P - 43,0 kj/mole Glycérol-P - 9,2 kj/mole PEP - 61,9 kj/mole Glucose-6P - 13,8 kj/mole a. Calculer les G '. b. Dans quel sens vont se produire les réactions à 25 C si tous les composants sont présents initialement à la même concentration? 1.8 Pour la réaction catalysée par la Triose-P-isomérase : PDHA PGD on a K'eq = [PGD]/[PDHA] = à 25 C et ph 7 a. Calculer la variation d'énergie libre standard ( G ' ). La réaction est-elle possible si [PDHA] = [PGD]? b. Calculer la variation de l'énergie libre ( G ) lorsque [PDHA] = 2x10-4 M et [PGD] = 3x10-6 M (valeurs usuelles pour une cellule utilisant la glycolyse comme voie énergétique). La réaction est-elle possible? (PDHA : phosphodihydroxyacétone ; PGD : phospphoglycéraldéhyde) 2. GLYCOLYSE 2.1 Au cours de la glycolyse, le glucose (C6) est transformé en pyruvate (C3). a. Quelle enzyme est responsable de la scission de la molécule à 6 carbones en molécules à 3 carbones? b. Quelles sont les caractéristiques de ces molécules à 3 carbones? c. Cette préparation pour l'hydrolyse a nécessité quel(s) type(s) de modification du glucose? d. Une seule de ces molécules à 3C poursuit directement sa transformation dans la voie métabolique pour être convertie en pyruvate. Laquelle? Quel est le devenir de la deuxième? e. Quel est le bilan énergétique de cette première phase de la glycolyse, dite phase préparatoire? 2.2 a. Quelles sont les étapes irréversibles de la glycolyse? b. Pourquoi sont-elles irréversibles? c. Quelles sont les caractéristiques d une enzyme clef intervenant dans la régulation d une voie métabolique? d. Quelle est l enzyme clef de la régulation de la glycolyse?

5 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / Quelles sont les transformations métaboliques possibles du pyruvate produit lors de la glycolyse en conditions aérobie et anaérobie? 2.4 Soient les réactions suivantes: CH 2 OH CHOH a X b CH 2 OH CHOH CH 2 O P CH 2 O P Sachant que les enzymes catalysant les réactions a et b ne sont pas identiques, Ecrire la formule de X Donner les noms des coenzymes intervenant dans les réactions a et b. Indiquer la signification biochimique du couplage de ces réactions 2.5 Les globules rouges métabolisent le glucose à vitesse élevée en formant du lactate. Pourquoi la production de lactate est-elle nécessaire pour que l utilisation du glucose puisse se poursuivre? Pourquoi pour mesurer le glucose sanguin (glycémie) ajoute t-on du fluorure de sodium dans les tubes de prélèvement?. 2.6 La voie de dégradation de glucose en pyruvate ou glycolyse comporte deux étapes qui permettent de synthétiser directement une molécule d ATP à partir d ADP selon les réactions : 1 : + ADP + ATP A 2 : + ADP + ATP C E1 E2 a. Quels sont les noms des substrats et des produits de ces deux réactions A, B, C et D, et des enzymes E1 et E2? b. Dans quel compartiment cellulaire sont localisées les deux réactions? c. Combien de liaisons riches en énergie contiennent les composés A, D et l ADP? d. Ces 2 réactions sont-elles réversibles dans une cellule fonctionnant normalement en aérobiose? Justifier votre réponse. e. La vitesse de ces réactions est-elle modifiée en l absence d oxygène? Si oui, de quelle manière? B D

6 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 6 3. CYCLE DE KREBS 3.1 Le Cycle de Krebs comprend entre autres, diverses étapes d'hydratation, de déshydratation, de décarboxylation et d'oxydation. a. Citer un exemple pour chaque type réactionnel, en précisant l'enzyme, les coenzymes et les réactifs. b. Ecrire une réaction nette équilibrée pour le catabolisme de l'acétyl-coa en CO 2? 3.2 Le cycle de Krebs utilise 8 enzymes pour cataboliser l'acétyl CoA. a. Citez, sans les décrire, les 5 enzymes importantes pour la production d'énergie dans l'ordre de leur mise en jeu au cours de ce cycle. Citez aussi le substrat, le produit et le type de réaction catalysée (décarboxylation, oxydation,...) par chacune de ces 5 enzymes. b. Une des cinq étapes enzymatiques impliquées dans le cycle catalyse une réaction de décarboxylation oxydative. Quels en sont les caractéristiques structurales et les coenzymes impliqués c. Citer une autre réaction de décarboxylation oxydative. 3.3 Au cours d'un tour de cycle, la mise en jeu de certaines enzymes permet la production de 12 molécules d'atp. Justifiez ce bilan en expliquant brièvement pour chacune des étapes le mécanisme de production d'atp et la quantité de molécules d'atp produite. 3.4 Le fonctionnement du Cycle de Krebs est dépendant d'un bon fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale. Quelles sont les molécules cytosolubles impliquées dans cette dépendance? Quelles sont les réactions du Cycle qui produisent ces intermédiaires? Si la chaîne respiratoire était inhibée, quelle serait la production de liaisons dites riches en énergie par le Cycle de Krebs? 3.5 Bien que l'oxygène ne participe pas directement au cycle de l'acide citrique, le cycle fonctionne seulement quand O 2 est présent. Pourquoi? 3.6 Si l on considère la voie métabolique (partielle) suivante : A B C D E Enzyme 1 Enzyme 2 Enzyme 3 Enzyme 4 Et sachant que : - A est un composé à trois carbones, dont la synthèse constitue l étape finale d une voie catabolique. - B contient de l acide pantothénique et comprend une fonction thioester. - C est un composé à six carbones formé au cours d une réaction irréversible. - E est un composé à cinq carbones a. Donner le nom des composés A, B, C, D et E b. Donner le nom des enzymes 1, 2, 3 et 4. c. Le nom de chacun des coenzymes et substrat nécessaire à chacune de ces réactions d. Quelles enzymes catalysent une réaction d oxydo-réduction? e. Quelles enzymes catalysent une réaction de décarboxylation? f. Que deviendra la formation de E en l absence d oxygène (inchangée, augmentée, diminuée)? g. La localisation cellulaire de chacune de ces réactions.

7 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 7 4. CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE 4.1 Chaîne respiratoire. a. Quelle est sa localisation et sa fonction? b. D'où vient son énergie de fonctionnement? c. Que produit-elle? d. Quel est le rôle de l oxygène dans la respiration mitochondriale? e. Quel est son rendement de conservation d'énergie? f. En présence de dinitrophénol, la chaîne respiratoire n'est pas bloquée mais elle perd sa fonction initiale. g. Pourquoi? 4.2 Décrire les différents transporteurs de la chaîne respiratoire : a. Lesquels transportent 1 électron, 2 électrons? b. Lesquels sont libres? c. Lesquels sont associés dans des complexes membranaires? d. Dans quel ordre interragissent-ils? Pourquoi? 4.3 a. Citer les différents substrats de la chaîne respiratoire. b. A quel complexe de la chaîne est couplée l oxydation de ces substrats? c. Quel sera l effet sur la consommation d oxygène par les mitochondries de l addition de : Antimycine A Oligomycine Dinitrophénol Oligomycine + dinitrophénol 5. METABOLISME ENERGETIQUE 5.1 Le glucose, apporté par l'alimentation ou par la dégradation du glycogène, est transformé en pyruvate au cours de la glycolyse qui comporte 10 étapes successives. a. En dehors de son rôle de substrat pour certaines enzymes de phosphorylation, l'atp a une action régulatrice allostérique sur certaines enzymes de la glycolyse. 1. Quelles sont ces enzymes de la glycolyse régulées allostériquement par l'atp? 2. De quelle nature (stimulation ou inhibition) est cette régulation pour chaque enzyme et quelle en est la conséquence physiologique logique? b. La glycolyse aboutit à la production de pyruvate. Celui-ci peut poursuivre sa dégradation selon 2 voies différentes qui dépendent de l'organisme vivant ou de l'organe pour certains organismes complexes comme les mammifères et enfin de la présence ou de l'absence d'oxygène disponible. Citez ces deux voies en indiquant pour chacune d'elles le produit final, un organisme ou un organe utilisant cette voie et enfin si la voie a besoin ou non d'oxygène pour fonctionner. c. L'expérience suivante est réalisée pour mesurer l'intensité de la glycolyse dans le muscle cardiaque : on fait circuler du sang de façon artificielle à travers un cœur intact mais isolé. La concentration de glucose dans le sang est mesurée avant et après que le sang soit passé à travers le cœur. Si le sang est oxygéné on constate que le cœur consomme le glucose à une vitesse faible.

8 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 8 Si le sang n'est pas oxygéné on constate que le cœur consomme le glucose à une vitesse beaucoup plus rapide. Pouvez-vous expliquer en quelques lignes les raisons de ces constatations? d. Quel est l'effet sur la glycolyse du dinitrophénol en présence d'o 2? 5.2 On considère la voie métabolique partielle suivante : CHO CHOH + CH 2 O P (a) (b) NAD + NADH,H + Enz1 Enz2 a. Donner le nom du composé (a). b. Compléter la formule de l intermédiaire (c) et donner son nom c. Compléter les cadres (b), (d) et (e) d. Donner le nom des enzymes Enz1 et Enz2 et préciser si l ensemble de cette voie partielle est réversible ou non. e. Où et comment le composé du cadre (e) produit peut-il fournir de l énergie? f. Quel est l effet de l arséniate sur cette voie métabolique partielle? C CHOH CH 2 O (c) P (d) (e) COO - CHOH CH 2 O P 5.3 Quelle va être la destinée finale des hydrogènes provenant de l oxydation du phosphoglycéraldéhyde par la phosphoglycéraldéhyde deshydrogénase: a. dans des conditions d anaérobiose. b. dans des conditions d aérobiose. 5.4 Une préparation mitochondriale est incubée en présence de NADH, d'oxygène, d'adp et de phosphate en concentrations non limitantes. On suit la consommation d'oxygène et la formation d'atp, dans différentes conditions expérimentales. a. Ecrire la réaction globale d oxydation du NADH par l oxygène. Préciser s'il s'agit d'un processus endergonique ou exergonique Calculer la variation d'énergie libre mise en jeu (dans des conditions standards). b. Citer les 3 complexes d oxydo-réduction et les 2 transporteurs mobiles intervenant dans cette réaction. c. La chaîne des transporteurs d électrons comprend un quatrième complexe qui n intervient pas dans la séquence envisagée ici. Quel est ce complexe et pourquoi n intervient-il pas? d. Etablir le bilan en moles d'atp synthétisé et en oxygène consommé résultant de l'oxydation d'une mole de NADH. On incube cette même préparation en absence soit de NADH, soit d'oxygène, soit d'adp, les autres constituants restant en concentrations non limitantes. e. En absence de NADH ou d'oxygène, indiquer dans quel état (oxydé ou réduit) vont se trouver les transporteurs d'électrons. f. Que se passe-t-il en absence d'adp? On répète cette incubation avec tous les substrats en concentrations non limitantes et en ajoutant l'un ou l'autre des effecteurs suivants : 1- amytal ; 2- antimycine ; 3- cyanure. g. Préciser l'effet de ces effecteurs et à quel niveau de la chaîne respiratoire ils agissent. h. En présence de chacun de ces effecteurs, indiquer dans quel état (oxydé ou réduit) vont se trouver les transporteurs d'électrons. i. Etablir, comme dans la question d, le bilan en ATP et en oxygène.

9 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / 9 L'incubation est réalisée avec tous les substrats en concentrations non limitantes et en présence d'oligomycine. j. Quel est l'effet de l'oligomicyne et que devient alors le bilan en ATP et en oxygène. k. Que se passe-t-il si, en présence d'oligomycine, on ajoute du dinitrophénol dans le milieu d'incubation? l. Localiser sur le schéma ci-dessous de la chaîne respiratoire les différents éléments mentionnés tout au long de cet exercice H + H + H + Espace inter membranaire I III IV ATP synthase FAD II Membrane interne NADH 2 NAD + Succinate Fumarate 1/2O 2 2H + H 2 O ADP +Pi Matrice H + ATP Ox. Réd. 5.5 Des acides cétoniques peuvent subir une décarboxylation oxydative catalysée par des complexes multienzymatiques. Donner le nom du complexe (a) O multienzymatique correspondant CH à la voie métabolique représentée 3 -C-COOH CO 2 ci-contre. a. Donner les noms des OH CH 3 -C-H composés (a) et (b) E 1 TPP E 1 TPP b. Donner les noms des métabolites attendus dans les O case rectangulaires S CH Préciser sur ce schéma : 3 -C ~ S S H-S - les composés qui sont E consommés. E 2 2 HSCoA - le composées qui sont produits. H-S E NAD + 3 FADH 2 O - les composés qui sont régénérés. (b) H-S CH 3 -C ~S CoA E 3 FAD NADH 2 E 2 Dans une autre voie métabolique, une réaction similaire de décarboxylation oxydative intervient sur un autre acide cétonique c. Indiquer dans quelle voie métabolique a lieu cette autre décarboxylation. d. Donner le nom de cet acide cétonique, son précurseur et le produit immédiat de cette décarboxylation

10 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / QCM 1 La molécule d ATP a. est constituée d une base purique, un ribose et 3 groupements phosphates. b. possède 3 liaisons anhydrides d acides phosphoriques c. contient une liaison N-osidique d. peut avoir un rôle de fournisseur de liaison riche en énergie e. est substrat de réactions d oxydo-réduction 2 Parmi les affirmations suivantes relatives à l'atp, lesquelles sont exactes? a. Il contient deux liaisons anhydride d acide phosphorique. b. Il est susceptible de transférer un groupement phosphate. c. Son turn-over intracellulaire est très élevé. d. Il peut être régénéré dans le muscle. e. Son hydrolyse en ADP est une réaction endergonique. 3 Parmi les affirmations suivantes relatives à l'atp, lesquelles sont exactes a. Il contient 2 liaisons dites "riches en énergie". b. Il contient deux liaisons anhydride phosphoriques. c. La variation G o de sa réaction d'hydrolyse est de 30,5kJ/Mole. d. Le G o de sa réaction d hydrolyse supérieur à celui du PEP. e. Sa réaction d'hydrolyse favorise par couplage, le déroulement favorable de réactions endergoniques. 4 Le paramètre G : a. est indépendant de la nature de la réaction biochimique b. est indépendant de la température c. est dépendant de la température d. est dépendant de la concentration initiale des substrats e. est additif lors du couplage de 2 réactions. 5 La variation d énergie libre réellement observée au cours d une réaction enzymatique dans une cellule est différente de la variation d énergie libre standard de la réaction chimique équivalente: a. Parce que les concentrations en substrats ne sont pas égales à 1M dans la cellule. b. Parce que la température est de 37 C. c. Parce que la vitesse de la réaction est accélérée par l enzyme. d. Parce que plusieurs réactions enzymatiques sont couplées au cours d une voie métabolique. e. Parce que les réactions enzymatiques cellulaires utilisent de l ATP comme source d énergie. 6 Les réactions d oxydo-réduction : a. Un réducteur est un composé qui fournit des électrons b. Un oxydant est un composé qui fournit des électrons c. Lors d une réaction entre 2 couples d oxydoréduction, le transfert des électrons se fait vers celui qui a le potentiel rédox E le plus bas d. Lors d une réaction entre 2 couples d oxydoréduction, le transfert des électrons se fait vers celui qui a le potentiel rédox E le plus élevé e. L énergie libre libérée lors d une réaction d oxydo-réduction sera d autant plus forte que la différence de potentiel entre les potentiels d oxydo-réduction sera plus faible. 7 La transformation du fructose 6 phosphate en fructose 1,6 bis phosphate: a. consomme une molécule d'adp b. est une réaction réversible c. constitue l'étape limitante de la glycolyse d. est catalysée par une phosphofructo-kinase e. est une réaction d'oxydoréduction 8 Les cinq premières étapes de la glycolyse transforment le glucose en glycéraldéhyde phosphate. Cette "phase de préparation" de la glycolyse : a. comporte deux réactions de phosphorylation b. comporte deux réactions irréversibles c. aboutit à la formation de deux trioses phosphates à partir d'une molécule de glucose d. comportent deux réactions d'oxydo-réduction e. consomme deux ATP par molécule de glucose 9 A propos de la réaction catalysée par la glycéraldéhyde-3p déshydrogénase, quelles sont les affirmations exactes : a. c'est une réaction irréversible. b la réaction a lieu dans la matrice mitochondriale. c. la réaction nécessite une molécule de phosphate. d. l'énergie nécessaire à la réaction est fournie par l'hydrolyse d'un ATP. e. le réaction n est possible qu en condition aérobie. 10 La réaction suivante: COO - COO - CO PO 3 -- CO CH 2 CH 3 phosphoénol Pyruvate pyruvate a. est localisée dans la matrice mitochondriale b. est couplée à la formation d'une molécule de NADH,H + à partir de NAD +. c. est couplée à la formation d'une molécule d'atp d. ralentit en l'absence d'oxygène e. correspond à la dernière étape de la glycolyse.

11 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / La pyruvate déshydrogénase : a. est une enzyme d hydrolyse b. est un complexe multienzymatique c. implique plusieurs coenzymes dont le coenzyme A d. permet la formation de 2 moles de NADH par mole de pyruvate transformée. e. catalyse la formation de lactate en condition anaérobie. 12 Dans la liste des affirmations suivantes relatives au NAD, lesquelles sont exactes? a. C'est un coenzyme lié. b. Il intervient dans les réactions d'oxydoréduction. c. Sous la forme oxydée, son cycle nicotinamide possède un atome d'hydrogène de moins par rapport à la forme réduite d. Sous la forme réduite, le cycle nicotinamide a accepté un ion hydrure. e. C'est le coenzyme utilisé par la succinodéshydrogénase. 13 Parmi les coenzymes suivants, quel est (quels sont) celui(ceux) qui est (sont) utilisé(s) par les réactions de la chaîne d'oxydoréduction mitochondriale a. NAD + /NADH + H + b. coenzyme A c. acide lipoïque d. FAD /FADH2 e. pyrophosphate de thiamine 14 Le FAD possède des propriétés paticulières, lesquelles sont exactes? a. Il contient de la riboflavine b. C'est le coenzyme de la succinodéshydrogénase. c.au cours de la réaction de réduction du substrat, deux atomes d'hydrogène sont transférés vers le coenzyme. d. C'est un dinucléotide. e C'est un transporteur d'ion hydrure 15 La succinate déshydrogénase : a. est une des enzymes du cycle de Krebs b. est associée au complexe III (cytochrome c réductase) de la chaîne respiratoire mitochondriale. c. contient un Coenzyme lié, le FAD (flavine adénine dinucléotide) d. est inhibée de façon compétitive par le malonate e. catalyse une étape irréversible du cycle d e Krebs. 16 Le cycle de Krebs : a. conduit à l oxydation complète du citrate b. libère 6 moles de CO 2 par tour de cycle. c forme 3 NADH et 1 FADH2 lors des réactions d oxydo-réduction d un tour de cycle. d est une suite de 8 réactions réversibles. e. est dépendant de la présence d O Parmi les propositions concernant l'atp synthase lesquelles sont vraies a. L'ATP synthase est localisée dans la membrane interne des mitochondries b. Les sites catalytiques pour la synthèse d'atp sont situés dans le complexe F1. c.l'atp synthase est un dispositif de couplage transformant l'énergie d'un gradient de protons en énergie de liaison. d. L'ATP synthase utilise l'énergie d'un gradient de phosphate pour synthétiser de l'atp. e. Constitue le complexe V de la chaîne respiratoire ; transporteur d électrons. 18 La synthèse de l'atp dans les mitochondries: quelles sont la ou les propositions exactes? a. L'ATP synthase est formée de deux parties : l'une, ancrée dans la membrane interne est appelée F0, l'autre, formant une tête sphérique tournée vers la matrice, est appelée F1. b. Le mécanisme biochimique responsable de la synthèse de l'atp au niveau de la membrane mitochondriale interne est un mécanisme d'oxydoréduction phosphorylante comme celui qui se déroule au cours de la glycolyse, dans le cytoplasme. c. Le ph intermembranaire est plus basique que celui de la matrice, qui devient acide, au cours du fonctionnement de la chaîne respiratoire. d. L'énergie chimique contenue dans les molécules de glucose ou de lipides est en fin de compte convertie dans les mitochondries en un gradient transmembranaire de protons. e. Le rendement énergétique de l'oxydation complète d'une molécule de glucose atteint 100 %. 19 Parmi les propositions concernant la chaîne respiratoire, lesquelles sont vraies : a. Dans la chaîne respiratoire, il existe des transporteurs d'hydrogène, des transporteurs d'ion hydrure et des transporteurs d'électrons. b. Les électrons vont des couples redox à potentiel d'oxydoréduction les plus positifs vers les couples redox à potentiel d'oxydoréduction les plus négatifs. c. Le potentiel d'oxydoréduction présente 1 variation importante le long de la chaîne respiratoire. d. La chaîne respiratoire est couplée à la formation d'atp grâce à un transfert de protons d'un côté à l'autre de la membrane interne. e. Le taux d'adp est un facteur limitant des oxydoréductionsde la chaîne respiratoire. 20 La vitesse à laquelle fonctionne la chaîne respiratoire mitochondriale augmente : a. Lorsque la concentration en ADP augmente. b. Lorsque la concentration en oxygène augmente. c. En présence d atractyloside. d. En présence de dinitrophénol. e. Lorsque l ATP synthase est inhibée.

12 Cahier d'exercices en Biochimie / PCEM1 Métabolisme énergétique / Parmi les composés ci-dessous quel est celui qui agit directement sur l'atp-synthase a. Le cyanure b. La roténone c. L'antimycine A. d. L'oligomycine e. Le 2,4 dinitrophénol 6. Annales du Concours Les étapes du cycle de Krebs sont représentées cidessous par les lettres A à H G H Malate Fumarate F Acétyl CoA Oxaloacétate Succinate A E Citrate Succinyl CoA Donner la (les) lettre(s) répondant aux questions suivantes : 1 Etape(s) catalysée(s) par un / des enzyme(s) situé(s) dans la membrane mitochondriale 2 Etape(s) conduisant à la synthèse de GTP 3 Etape(s) qui met en jeu 5 coenzymes 4 Etape(s) irréversible(s) 5 Etape(s) produisant du NADH, H + 6 Etape(s) produisant de l ATP par couplage avec la chaîne respiratoire mitochondriale 7 Etape(s) produisant du CO 2 8 Etape(s) régulée(s) par le NADH 9 Etape(s) utilisant comme coenzyme le FAD 2006 Q1 à Q5. Parmi ces molécules ci-contre (A, B, C, D, E) impliquées dans le métabolisme énergétique : Q1. Citer la ou lesquelles est (sont) des coenzymes libres : Q2. Citer la ou lesquelles intervient(nent) dans la chaine respiratoire mitochondriale. Q3. La ou lesquelles participe(nt) à une réaction de décarboxylation oxydative Q4. Citer la ou lesquelles a (ont) une forte affinité pour les lipides membranaires. Q5. Citer la ou lesquelles est (sont) des coenzymes d'oxydoréduction Donner pour chaque question la (ou les) lettre(s) de la (ou des) molécule(s) correspondante(s). B Isocitrate D C cétoglutarate Q6. Parmi les composés suivants, le ou lesquels inhibe(nt) la synthèse d'atp mais augmente(nt) la consommation d'oxygène par la mitochondrie A- la roténone B- le cyanure C- l'atractyloside D- le dinitrophénol E- l'acide lipoique Q7. La glycolyse comporte une seule réaction d'oxydoréduction. Cette réaction est catalysée par : A- la triose phosphate isomérase B- la phosphoglycéraldéhyde déshydrogénase. C- la phosphoglycérate kinase D- la phosphofructokinase E- l'hexokinase Q8. La transformation du malate en oxalo acétate est très endergonique. Elle produit cependant de l'oxaloacétate dans des conditions physiologiques. Pourquoi? A- parce qu'elle est couplée à la citrate synthétase qui catalyse une réaction exergonique. B- parce que la concentration en oxalo acétate est très élevée, ce qui diminue le caractère endergonique de la réaction C- parce que la réaction est irréversible. D- parce que c'est la dernière réaction du cycle de Krebs E- parce qu'elle est couplée à la formation de FADH 2 Q9. Une mutation de la phosphofructokinase qui entraine une modification de sa séquence en acides aminés empêche la fixation du citrate. Quel sera l effet de cette mutation sur le métabolisme énergétique? A- un effet négligeable sur la glycolyse. B- une accélération de la glycolyse C- un ralentissement de la glycolyse D- un ralentissement de la chaine respiratoire E- un ralentissement de la production de lactate Q10. Parmi les composés suivants, lesquels comportent au moins une liaison riche en énergie? A- L'adénosine triphosphate (ATP) B- L'adénosine diphosphate (ADP) C- L'adénosine monophosphte (AMP) D- Le glucose 1 phosphate E- Le phosphoénol pyruvate