Bio-énergétique Introduction au métabolisme

Bio-énergétique
Introduction au métabolisme
Docteur Bernard LARDY
Faculté de Médecine
Université Joseph Fourier
Institut de Formation en Soins Infirmiers – 1ère Année
Année universitaire 2014 - 2015
Energie et vie
1
Batterie
Moteur électrique
Catabolisme
des nutriments
Réduction des
transporteurs d’électrons
Transformer le flux
d’électron en
Energie utilisable
Machine
Utilisation
De l’énergie
Pour un travail
2
Plan du cours
La Batterie
Oxydation et réduction
Transporteur d’électrons
La mitochondrie (Le moteur électrique)
Utilisation de l’énergie (La machine)
Oxydation des nutriments
électron
électron
électron
électron
électron
électron
CO2
+ H2O
Oxydation
Réduction
(plantes)
3
Oxydation du glucose
Production d ’énergie par oxydation complète du glucose en dioxide
de carbone et en eau par des étapes impliquant des transporteurs
d ’électrons spécialisés (NADH, FADH2)
Glycolyse
Glucose
C6H12O6
+
cycle de Krebs
pyruvate
+
6O2
Gaz carbonique + eau
6CO2
+
6H2O
14 électrons produits
10 NADH
2 FADH2
Que fait l’organisme de tout
ces électrons produits?
?
électron
NADH
électron
FADH2
4
Plan du cours
La Batterie
La mitochondrie (Le moteur électrique)
Organite intra cellulaire
Chaîne respiratoire de la mitochondrie
Synthèse d’ATP
Utilisation de l’énergie (La machine)
La mitochondrie
O2
Membrane externe
Membrane interne
Matrice
5
Structure de l’ATP
Adénine
Phosphates P
NH2
N
N
O
O
O
CH2O P O P O P O
N
N
O
O
O
O



Ribose
L’ATP: Stock d’énergie
(ATP)
Adénine
Ribose
P
P
P
Energie
Energie
Adénine
Ribose
P
P
+
P
(ADP)
6
Phosphorylation oxydative
H2O
H2O
Rôle de la mitochondrie
Sucres Protéines Lipides
7
Transfert d’énergie dans la
mitochondrie
Glycolyse
Glucose
pyruvate
Cycle de
Krebs
pyruvate
Production
de CO2
NADH
FADH2
Chaîne
respiratoire
(consommation
d’oxygène)
ATP
ATP
ATP
synthase
H+ +H+ + H+
H H
Poisons de la chaîne respiratoire
Glucose
pyruvate
pyruvate
NADH
FADH2
ATP
Chaîne
respiratoire
Poisons de la chaîne respiratoire
(cyanure, antimycine A…)
8
Découplage de la chaîne respiratoire
Glucose
pyruvate
pyruvate
Animaux hibernants
Arum Maculatum
Chaleur
NADH, FADH2
H+ +H+ + H+
H H
UCP
Nouveau né humain
Symplocapus Renifolius
Bilan énergétique de la combustion
complète d’un molécule de glucose
Electron 2 NADH
transportés
2 NADH
6 NADH
2 FADH2
glycolyse
2 Pyruvate
Glucose
ATP
2
cytosol
2 Acétyl CoA
0
Cycle de
Krebs
Chaîne
respiratoire
2
34
Mitochondrie
9
A quoi sert l’ATP ?
ATP
électron
électron
NAD(P)H
FADH2
Plan du cours
La Batterie
La mitochondrie (Le moteur électrique)
Utilisation de l’énergie (La machine)
Les fonctions du vivant nécessite de l’énergie
Exemple de la contraction musculaire
Pour aller plus loin (lumière et vie)
10
Défense
Anabolisme
(synthèse)
Reproduction
Climatisation
Mort cellulaire
programmée
Locomotion
Communication
Digestion
Transport
Division cellulaire
Couplage d’une réaction à l’hydrolyse
de l’ATP
Substrat
Produit
À l’équilibre
1000
1
Sans ATP
ATP
ADP
100
1
1
1
1
100
Avec ATP
1
1000
11
La contraction musculaire (1)
Actine
Myosine
Muscle
Fibres musculaires
La contraction musculaire (2)
Contraction
Relâchement
Cette phase nécessite un
apport d’énergie
(stockage actif du calcium)
Muscle au repos
Muscle contracté
12
Conclusion
ATP
électron
NAD(P)H
ADP
électron
FADH2
Pour aller plus loin
niveau excité
soleil
électron
1
2
photon
Fluorescence
Phosphorescence
niveau de base
niveau excité
électron
soleil
Mécanisme
de la vie
3
Carbone oxydé
Photosynthèse
4
niveau de base
Carbone réduit
Le phénomène « vie » s’est intercalé entre 1 et 2 pour récupérer
l ’énergie de la lumière grâce à des structures biochimiques adéquates
13
Voies de transformation de l’énergie
Energie
Energie
Svent Gyorgi (Biochimiste)
Prix Nobel de médecine et physiologie (1937)
« Ce qui entretient la vie est un
petit courant électrique alimenté par le soleil »
14
Ai-je bien compris ? (autoévaluation)
Quels sont les transporteurs d’électrons les plus classiques?
A quoi servent les électrons transportés?
Quelle est la structure d’une mitochondrie?
Ou intervient l’oxygène dans le métabolisme?
A quoi sert l’ATP?
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