TD metabolisme

UE Biochimie Métabolique 1 – TD de Bioénergétique

1) Le ΔG' d'une réaction A ==> B est de -12000 J/mol, parmi ces propositions, lesquelles vous paraissent correctes:

a) la réaction évoluera spontanément vers la droite dans les conditions décrites

b) la réaction évoluera spontanément vers la droite dans les conditions standard

c) la constante d'équilibre favorise la formation de B aux dépens de A

d) la constante d'équilibre pourrait être calculée si les concentrations de A et de B étaient connues

e) ΔG'0 est également négatif

2) La valeur de ΔG'0 de la réaction catalysée par l'aldolase est égale à +24.2 kJ/mol à 37°C.

In vivo on trouve les concentrations suivantes : [F 1,6bisP] = 31 µM, [G3P] = 18,5 µM, [DHAP] = 138 µM.

a) est-ce que le rapport d’action de masse calculé in vivo est voisin de celui observé si la réaction est à l'équilibre?

b) en déduire si la réaction est réversible ou non in vivo.

3) La valeur de ΔG'0 de la réaction catalysée par la pyruvate kinase est égale à -32.6 kJ/mol à 37°C. In vivo on a trouvé les concentrations suivantes: [PEP] = 23 µM, [ADP] = 138 µM, [PYR] = 51 µM, [ATP] = 1850 µM.

a) si l'on procédait in vitro, quelle devrait être la concentration de PYR, les autres concentrations étant les mêmes qu’in vivo, pour que la réaction soit réversible?

b) en déduire si in vivo cette réaction est réversible.

4) La conversion de la dihydroxyacétone phosphate (DHAP) en glycéraldéhyde 3P (G3P) a une variation d’énergie libre standard ΔG’0 = +7.7 kJ/mol à 37°C. Calculer et commenter les valeurs de ΔG' pour les concentrations suivantes :

1-[G3P] = [DHAP] = 1M

2-[G3P] = 0.001M et [DHAP]= 0.1M

3-[G3P] = 0.001M et [DHAP]= 0.01M

4-[G3P] = 0.003M et [DHAP]= 0.08M

5) Sachant que la synthèse d'un ATP dans les conditions standard nécessite l'apport de 30500 J/mol, quel saut minimal de potentiel entre 2 transporteurs de la chaîne respiratoire sera nécessaire pour synthétiser un ATP lors du transfert de 2 électrons ?

6) Calculez le nombre théorique de molécules d’ATP synthétisées lors de la réoxydation par la chaîne respiratoire d’une molécule de NADH par l’oxygène. Expliquer pourquoi le nombre réel est inférieur à cette valeur théorique. Calculez le rendement de cette réaction.

On donne T = 37°C, E’0 (1/2 O2/H20) = +0.82 V, E’0 (NAD+/NADH) = -0.32 V

7) Ecrire les 2 demi-réactions rédox correspondant à chacune des réactions globales écrites ci-dessous, de telle sorte que chaque réaction globale soit écrite dans le sens thermodynamiquement spontané.

Calculer la variation d’énergie libre standard de la réaction considérée dans le sens spontané.

(1) PYR + β hydroxybutyrate <==> LAC + acétoacétate

(2) acétoacétate + NADH + H+ <==> β-hydroxybutyrate + NAD+

(3) FADH2 + 2 cyt b (Fe3+) <==> FAD + 2 cyt b (Fe2+) + 2 H+

(4) GLU + H2O + NADP+  <==>  α−Cétoglutarate + NH3 + NADPH+ H+

Valeurs de E’0: FAD/FADH2 : -0.06 V, PYR/LAC : -0.19 V, cyt b(Fe3+)/cyt b(Fe2+): +0.08 V, NAD(P)+/NAD(P)H + H+: -0.32 V, acétoacétate/ β-hydroxybutyrate: -0.35 V,

α-cétoglutarate + NH4+/GLU: -0.14 V

8) La NADH-ubiquinone oxydoréductase (NADH déshydrogénase) est l’un des 4 complexes impliqués dans les réactions de la chaîne respiratoire. Ce complexe catalyse le transfert des électrons du NADH vers le coenzyme Q.

a) Ecrivez la réaction d’oxydo-réduction globale de 3 moles de NADH catalysée par la NADH déshydrogénase et donnez le potentiel standard de la réaction.

b) Calculez la variation d’énergie libre produite par l’oxydation de ces 3 moles de NADH et précisez si cette réaction est spontanée ou non dans les conditions standard( 25°C).

Les valeurs de potentiel standard des demi réactions sont données ci-dessous :

NAD+ + 2H+ + 2 e- <==> NADH + H+                 E’0 = -0.32 V

coenzyme Q + 2 H+ + 2 e- <==> coenzyme QH2         E’0 = +0.04 V

UE Biochimie Métabolique 1 – TD de Métabolisme

1) Ecrivez l’ensemble des réactions de la glycolyse ainsi que l'équation globale.

Quelles sont les réactions irréversibles de la glycolyse.

Quelle est la localisation cellulaire de cette voie métabolique.

Calculez le nombre de molécules d'ATP formées ou consommées, et d'O2 consommées lors de la glycolyse :

1. en anaérobiose
2. en aérobiose

2) Calculez la variation globale d’énergie libre lorsque la glycolyse a lieu dans des conditions analogues à celles qui existent dans la cellule normale, c’est-à-dire : [Glc] = 5 mM, [Phosphate] = 1 mM, [ADP] = 0,5 mM, [ATP] = 3 mM, [Lactate] = 3 mM.

Quel effet provoque l’élévation de la concentration du lactate à 100 mM ?

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