Repiration, mitochondrie: pb avec les H+

[invite47348419]

Salut, je suis nouveau sur le forum, donc bonjour à tous!
En fait , g un pb avec "une fiche de travail que mon prof de Bio nous a donné (Je suis en TS). On voit sur la ficche une expérience qui est cell-ci: "Une solution enrichie en mitochondries est contenu dans un milieu confiné dépourvu d'O2. On injecte une "bouffée" de O2 dans ce milieu et on étudie l'influence sur la concentration en PROTONS (h+) dans le milieu externe (à la mitochondrie). On remarque que pdt toute la durée de l'expérience la concentration en protons de la matrice reste constante". Pui il y a coté de ce texteun graphe nous montrons que la concentration en H+ du milieu augmente quand il n'ya pas de O2, et qu'au moment où on injecte de l'O2, la cocentration de H+ diminue.

Le pb, c'est que je ne comprend pas d'ouù vient ce H+ sortant de la mitochondrie qui fait Augmenter la contration d' H+ dans le milieu (ni pourquoi il y a absorpton de H+ par la mitochondrie). G vu les différents Stades de la repiration mais je vois qu'il n'y a que de l'O2 qui est absorbé et du Co2 qui est rejeté!
QQn pourait-il m'aider? merci
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[invite9c7f9ec6]

Salut,

d'apres moi, il y a bien liberation d'ions H+ par les mitochondrie, un specialiste pourra le dire qans quels conditions mais ce que je sais c'est ke lors des decarboxylation oxydatives par exemple du pyruvate pour fournir de l'energie a la cellule, les coenzymes comme NAD et FAD sont oxydés en NADH,H+ et en FADH,H+, il est possible que ces produit d'oxydations soit liberer hors de la mitochondrie.

J'esper que ca peut t'aider.

[invite13d85322]

Salut a toi,

L'ajout d'O2 provoque une diminution de [H+] dans le milieu. La membrane externe des mitochondries est perméable aux ions H+ alors que la membrane interne leur est imperméable. Les ions H+ proviennent donc de la matrice mitochondriale.

Voila,
a+

[invite13d85322]

Salut,

d'apres moi, il y a bien liberation d'ions H+ par les mitochondries, un specialiste pourra le dire qans quels conditions mais ce que je sais c'est ke lors des decarboxylation oxydatives par exemple du pyruvate pour fournir de l'energie a la cellule, les coenzymes comme NAD et FAD sont oxydés en NADH,H+ et en FADH,H+, il est possible que ces produit d'oxydations soit liberer hors de la mitochondrie.

J'esper que ca peut t'aider.

La décarboxylation oxydative du pyruvate forme de l'acétyle coenzymeA , qui entre ensuite dans le cycle de Krebs, où sont produits du NADH,H+ et FADH,H+.
Et je pense effectivement que ces produits sont libérés en dehors de la mitochondrie.

Edit : Désolé j'avais pas vu ton post avt de répondre

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9c7f9ec6]

Voila ce que j'avai oublier,
en presence d'O² les coenzymes sont reduit de NADH,H+ (ou FADH,H+) en NAD+ (ou FAD+) et cree de l'H20 c'est pourquois il ya diminutions tu taux de ions H+

[invite072b030b]

Juste pour dire en passant que passer de NAD+ à NADH + H+ correspond à la réduction du NAD (regardez : il gagne une paire d'électrons), et l'inverse à une oxydation. Et la membrane mitochondriale est absolument imperméable aux cosubstrats comme NAD ou FAD, absolument imperméable.

Explication de l'expérience : quand il n'y a pas d'oxygène, la chaine respi. de la mitochondrie ne fonctionne pas, donc la mitochondrie n'éjecte pas de protons de sa matrice vers l'extérieur. Quand on injecte la bouffée, la chaine respiratoire redémarre, et les 3 complexes enzymatiques insérés dans la membrane interne qui peuvent éjecter des protons le font.

Le tout est de comprendre que l'accepteur final des électrons de la chaine respiratoire, dont l'absence bloquera complètement le fonctionnement, c'est l'oxygène. La mitochondrie est bien le lieu cellulaire de l'utilisation de l'oxygène.

Mais... mais...
si on mettait de l'ADP et de l'acide phosphorique dans le milieu, et qu'on attendait un peu, l'acidité extra-matricielle disparaîtrait rapidement... avec apparition d'ATP dans le milieu.

[invite47348419]

Merci beaucoup pour les réponses!!
Mais , seul pb, g pas autant de connaissance que vous avec les Nadh...
on a pas fait ça en cours! On a même pas fait les 10 réactions du cycle de krebs mais seulement ce qui en résulté
aMAis, si je comprend bien, les H+ du milieu traverse la membrane externe et reste dans l'espace inter membranaire!
Etant donné que la membrane interne est imperméable, au H+, le fait qu'il est une constante de H+ dans la matrice vient de...
La réponse que mon prof nous a doné m'a peu satisfaite:"Avec O2, [H+] augmente dans milieu extra mitochondriale et sans O2, [H+] diminue.
Donc les H+ en présence de O2 ne sortent pas de la mitochondrie, par contre, sans O2, les H+ passent de la matrice vers l'espace intermembranaire et sorte (en passant par membrane externe). Les H+ sont issues des Rh2 qui deviennent R.Ces flux de H+ vont former un gradiant (concentration importante dans l'espace intermembranaire et faible dans matrice)."
Ce que je comprend pas: -les H+ sont-ils absorbés par la mitochondrie en présence de O2 ?
-Quel est l'origine des H+ qi donnent une forte concentration de O2 dans l'espace intermembranaire?
QQn pourait me dire comment se fait simplement ce gradiant?
merci

[invite072b030b]

-les H+ sont-ils absorbés par la mitochondrie en présence de O2 ?

Il y a toujours dissipation du gradient de H+ : il y a des lieux des passage pour que les H+ retournent dans la matrice, ça s'appelle l'ATP synthétase. Je dis bien dissipation de gradient : si la concentration est identique à l'intérieur et à l'extérieur, il n'y a grosso modo pas de mouvement de H+ (une belle image : l'écluse : quand le bassin est à la même hauteur que la partie haute de la rivière en amont de la chute, il arrête de se remplir. c'est le principe des vases communicants).

Quel est l'origine des H+ qi donnent une forte concentration de O2 dans l'espace intermembranaire?

?????


L'origine du gradient, étape après étape :
- le cycle de Krebs génère des cosubstrats réduits
- les cosubstrats réduits sont réoxydés pour retourner dans le cycle de Krebs, par les complexes I (pour nadh) et II (pour fadh2) de la chaine respiratoire qui est insérée dans la membrane interne
- les électrons qui ont été arrachés (définition de l'oxydation) cheminent dans ces deux complexes. Dans le complexe I, cette libération d'énergie permet l'éjection de protons de la matrice vers l'espace intermembranaire.
- quand les électrons arrivent au bout des complexes I et II, ils viennent réduire une substance appellée ubiquinone. (une ubiquinone prend une paire d'électrons)
- l'ubiquinone "se balade" (diffuse) dans la membrane interne pour atteindre le complexe III de la chaine respiratoire.
- le complexe II réoxyde l'ubiquinone, l'ubiquinone va rediffuser vers les complexes I et II pour y reprendre des paires d'électrons : l'ubiquinone est une navette à électrons
- les électrons cheminent dans le complexe III. idem au complexe I, cela permet d'éjecter des protons vers l'espace intermembranaire.
- quand ils arrivent au bout, ils sautent sur le cytochrome C, qui sert de navette pour les apporter au complexe IV.
- ils cheminent dans le complexe IV et à la fin arrivent sur l'oxygène qui accepte les électons, capture deux protons et devient de l'eau : 1/2 O2 + 2H+ + 2e- = H20. Le complexe IV éjecte lui aussi des protons.

Sinon les protons qui sont expulsés proviennent simplement de la dissociation spontanée de l'eau en OH- + H+, et aussi du fait que beaucoup de molécules des réactions mitochondriales sont des acides, molécules qui cèdent facilement un proton : acide citrique, acide pyruvique, acide malique, acide oxalo acétique etc. Des H+ à éjecter, il y en a un bon stock... de plus les H+ ne restent pas perpetuellement à l'extérieur de la mitochondrie.

Le principe clé pour comprendre le fonctionnement de la mitochondrie : l'oxydation de NADH par l'oxygène se fait par une dizaine d'étapes intermédiaires dans les complexes de la chaîne respiratoire, ça permet d'étendre la libération d'énergie d'oxydation dans le temps et de faciliter sa récupération. Tout comme l'oxydation du glucose se fait par 9 étapes de glycolyse puis 10 étapes du cycle de Krebs. Plus d'étapes pour diminuer la libération d'énergie à chaque étape, pour faciliter sa récupération et diminuer les pertes.
Ca augmente le rendement. C'est pour ça qu'un être vivant aura toujours un meilleur rendement qu'une machine!


Enfin la dernière étape, le retour des H+ dans la mitochondrie, ça se fait à travers une protéine insérée dans la membrane, l'ATP synthétase. En traversant cette protéine, les H+ cèdent l'énergie du gradient qui sert à lier l'acide phosphorique à l'ADP pour donner de l'ATP.

Donc grosso modo on a dans une cellule :
énergie chimique du glucose, des graisses... -> énergie chimique des cosubstrats réduits -> énergie sous forme du gradient de protons -> énergie chimique sous forme d'ATP -> dissipation dans les activités de la cellule.

[invite972494a2]

Devilspike tu pourrais faire attention aux informations que tu apportes. Dans un premier temps tu nous dis que

Pui il y a coté de ce texteun graphe nous montrons que la concentration en H+ du milieu augmente quand il n'ya pas de O2,

et ensuite

Avec O2, [H+] augmente dans milieu extra mitochondriale et sans O2, [H+] diminue

; ce qui est contradictoire.

Apparement votre professeur vous a donné un exercice alors que vous n'avez aucune notion en biochimie métabolique. A partir de là on peut s'interroger sur le manque de pédagogie de la démarche de ton professeur. Je ne vois pas comment on peut demander à des élèves de terminal de résoudre un problème que des chercheurs expérimentés ont mis plusieurs années à résoudre !!! [éternel pb des profs de SVT et leurs expériences 'bidons' !! ]

Bref pour résumer le tout :
L'organisme a besoin d'énergie. Dans ce cas il s'agit de l'ATP. Comment la cellule s'y prend-elle pour produire de l'ATP ?

Chez l'homme elle utilise une 'chaîne respiratoire', il s'agit d'un ensemble de complexes proteique de pouvoirs redox croissants. L'objectif étant d'oxyder une molécule, le NADH,H+ (et le FADH,H+) apportée par l'oxydation de macromolécules alimentaires (dont le glucose). Mais pour que cette oxydation soit possible il faut un oxydant. La cellule utilise donc l'02 à cette fin.

Lorsque les électrons issus du NADH,H+ transitent le long de la chaîne respiratoire, ils provoquent une réduction des complexes proteiques rencontrés. Mais le potentiel redox de chaque complexe étant plus haut que celui du NADH,H+ il en résulte une petite perte d'énergie. Cette perte d'énergie est utilisée pour permettre le passage d'ions H+ de la matrice vers l'espace perimembranaire de la mitochondrie. Le NADH,H+ rencontre en fait 3 complexes de pouvoir redox croissant. A chaque complexe des H+ sont transités. En réalité une dizaine de H+ sont ainsi transportés. (20 KJ/mol est nécéssaire pour le passage d'un H+)

La membrane interne étant imperméable aux H+, l'espace intermembranaire est donc plus concentré en H+. En fait la différence de pH observée n'est que de 1 pourquoi ?

Il existe une ATPsynthase, proteine de la membrane interne qui permet le retour des H+ dans la mitochondrie. On parle de H+ qui transitent dans le sens du gradient, donc spontannément, c'est-à-dire qu'aucune 'energie' n'est nécéssaire. Au contraire de l'énergie est créée, il s'agit d'un flux de H+ dans un sens, donc d'une force appelée force proton-motrice ! Cette force est utilisée pour synthétiser une molécule d'ATP par l'ATPsynthase. En fait il faut que 3H+ passent à travers la proteine pour synthétiser une molécule d'ATP.

Pourquoi est-ce si compliqué ? Parce que les énergies mises en jeu sont considérables et qu'un phénomène 'progressif' est nécéssaire pour la synthèse d'ATP en quantité afin de ne pas être trop 'violent' pour la cellule.

[invite00c54f94]

'jour,

Le pb, c'est que je ne comprend pas d'ouù vient ce H+ sortant de la mitochondrie qui fait Augmenter la contration d' H+ dans le milieu (ni pourquoi il y a absorpton de H+ par la mitochondrie)

la dégradation de l'acide pyruvique (bilan de la dégradation du glucose dans le cytoplasme, ou "glycolyse") dans la mitochondrie se fait par "décarboxyllations (élimination de Carbonne sous forme de CO2) oxydatives (donc s'accompagnant d'une oxydation/perte d'électrons)"
les electrons sont pris en charge par des transporteurs (NAD ou FAD) et "stabilisés" par 2 protons NAD(+) + 2e(-) + 2 H(+) -> NADH/H(+). au contact de la membrane interne de la mito, les électrons sont pris en charge par la chaine respiratoire, les H(+) stockés dans l'espace entre les 2 membranes de la mitochondrie. Autrement dit, la mito n'absorbe pas les H(+), mais les stocke à sa périphérie (l'image est bancale, je le reconnais)

En fait , g un pb avec "une fiche de travail que mon prof de Bio nous a donné (Je suis en TS)

je ne pense pas qu'en TS, le cycle de Krebs soit au programme, en revanche, ce qui m'étonne, c'est que nulle part on ne te présente le couple ATP/ADP... l'idée doit tourner autour de l'idée "chaine respiratoire = chaine de réactions d'oxydo reduction..."

[invite47348419]

Merci à tous pour ces réponses! Je n'en attendai pas autant!
J'avais en fait à peu près compris la leçon sur la respiration mais même en m'aidant du livre, je n'ai pu expliquer le fait que la [H+] varie dans le milieu extramitochondriale. En effet, ni dans le livre, ni dans la leçon nous n'avons expliquer ce flux de protons, mais seulement celui qui se passe dans le milieu intramitochondriale. Ce qui m'inquiétait , c'est qu'il nous a dit que ça aurait pu tomber au Bac, mais je pense pas car on a pas assez de connaissance pour tirer profit d'1 tel document. (comme l'a dit ggpessoa)