LA CHAÎNE RESPIRATOIRE
La chaîne respiratoire correspond à un ensemble de complexes protéiques se localisant au niveau de la membrane interne mitochondriale. Elle permet le transport d’électrons provenant de coenzymes réduits: NADH,H+ et FADH2. Ces électrons transitent le long de la chaîne par étape jusqu’à un accepteur final, le dioxygène (pour cette vidéo). Les complexes protéiques de la chaîne utilisent l’énergie fournie lors du transfert des électrons pomper des protons (H+) à travers la membrane, créant ainsi un gradient électrochimique. Il s’agit d’un couplage chimio-osmotique.
-Objectifs:
- Savoir décrire la structure et le fonctionnement de la chaîne respiratoire.
- Connaître et comprendre ce qu’il se passe au niveau de chaque complexe de la chaîne.
-Terminale S
-Connaitre les grandes bases en bioénergétique, la notion de couplage énergétique
-Vidéos à avoir vu sur le site: Le cycle de Krebs-La glycolyse
MODULE: METABOLISME CELLULAIRE
CHAPITRE 2: Métabolisme glucidique
Cours: La chaîne respiratoire
LES QUESTIONS POSÉES / LES RÉPONSES ASSOCIÉES
(n’hésitez pas à commenter afin d’améliorer les réponses si besoin !)
Q1: Pourquoi le gradient de proton n’est-il pas dissipé par les porines de la membrane externe ?
R1: Alors, mini rappel : la membrane interne est très imperméable à tout un tas de molécules (les petites, mais aussi les ions… je préparerais une vidéo sur tous ces aspects là bientôt). On note la présence dans cette membrane d’un lipide très particulier, appeler cardiolipide (structure très particulière qui rend la membrane très imperméable aux H+. Il existe ainsi une différence de composition entre ce compartiment et celui de la matrice. Mais en plus, il existe une différence de potentiel électrique, que l’on estime entre -160 et -230 mV selon les livres. Je vous ai mis -230 mV dans la vidéo.
L’accumulation de protons dans l’espace intermembranaire induit une différence de pH, c’est la composante chimique du gradient, mais qui reste faible du fait de la dilution des protons vers le cytosol ! Certains, mais pas tous, sortent de l’espace intermembranaire.
La membrane externe est perméable aux H+, grâce à ces porines comme tu le rappelles dans ta question
On n’a pas 100% des H+ qui passent par l’ATP synthase, certains quittent l’espace intermembranaire pour le cytosol.
Du fait que l’accumulation de protons induisent une différence de potentiel au niveau de la membrane interne (négative vers la matrice), ce gradient électrochimique favorise la diffusion des H+ dans le sens de leur gradient –> de l‘espace intermembranaire vers la matrice en passant par l’ATP synthase. C’est un flux spontané.
Q2: Il y a une erreur au début de la vidéo je crois, il me semble qu’on a réduction de seulement 6 et non 8 NADH,H+ suite au Krebs à partir d’un glucose. Je fais peut être erreur mais à vérifier…
R2: En fait, si tu prends le cycle strictement, tu as raison, il y a bien 2 X 3 NADH,H+ donc –> 6 comme tu dis, mais ici, j’ai intégré le NADH,H+ de la réaction pyruvate –> acétyl-CoA qui réduit un NAD+ supplémentaire. D’ou les 8 NADH,H+ .
Q3: Concernant le nombre de proton éjecté en dehors de la matrice mitochondirale il y a bien une raison à ce chiffre non ? Pour moi c’est un peu flou, mais d’après ce que j’ai pu lire j’en ai conclu la chose suivante : à chaque fois que l’on passe part un intermédiraire de complexe (par exemple Fe-S du complexe 1) on a transfert d’un proton H+ et d’un e- formant sur ce complexe un atome d’hydrogène complet et au moment de l’oxydation de ce complexe un proton H+ est éjecté en dehors de la membrane, l’e- lui est tranféré sur une molécule qui devient réduite, cet éléctron est couplé avec un nouveau proton h+.
Bref pouvez m’éclaires un peu sur ce mécanisme s’il vous plait ? De plus, jai du ma à comprendre le H+ que l’on met à chaque fois à côté du NADH,H+ <— (est-ce ce proton couplé à un électron qui sert à former un H complet pour réduire une molécule ?)
R3: Bonsoir, alors déjà, le transfert d’électrons amène les complexes I, III et IV à transporter des protons à travers la membrane interne mitochondriale depuis la matrice à l’espace intermembranaire.
Dans les ouvrages généralistes de biochimie, la réponse posée n’est pas traité… par contre, dans un livre plus spécialisé, comme le Biochimie de VOET, des éléments détaillés s’y trouvent.
Déjà 2 mécanismes de transport de protons ont été proposés:
-Mécanisme des boucles d’oxydo-réduction
-Mécanisme de pompe à protons.
Pour le 1° mécanisme, tout est détaillé page 821, 822 & 823. C’est assez poussé. Ci dessous un petit schéma général de ce qu’il se passerait (conditionnel !) dans ce mécanisme, attention cela ne concernerait pas les 3 complexes… selon la présence de FMN, CoQ … ce serait pas les mêmes mécanismes.