Production de l'ATP

[invite1ee62013]

Bonjour !

J'ai eu un cours sur la production de l'ATP, mais même en relisant plusieurs fois, et en cherchant sur internet, je n'arrive toujours pas à comprendre. Quelqu'un pourrait-il me donner une explication claire (enfin autant que c'est possible), et pas hyper détaillée, sinon j'aurais du mal. Pour information, je viens juste de rentrer dans une filière scientifique, et j'ai encore du mal avec le langage de la bio.

Merci
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[Zellus]

Bonjour et Bienvenue,

C'est quoi que tu n'as pas compris exactement ? Ce qui se passe dans la mitochondrie (oxydations phosphorylantes) ?

[invite1ee62013]

Ouais, je crois que c'est ça. Le truc avec les électrons qui se déplacent et NADH. Le prof nous a aussi parlé de deltaG qui devait être inférieur à zéro et si j'ai bien compris c'est le truc bizarre avec les électron H+ je crois qui fait qui fait que deltaG est négatif et donc qui permet de faire ATP. Mais en gros j'ai rien compris ^^

[Guillaume69]

Bonsoir,

Tout d'abord, un peu de thermochimie.
Chaque réaction chimique peut être caractérisée par des grandeurs énergétiques. Concernant la cellule, c'est l'enthalpie libre, G, qui nous intéresse, pour des raisons que je ne détaillerai pas ici.
N'ayant pas accès à une valeur exacte de G, on peut néanmoins mesurer ses variations, on s'intéresse donc à
Ce dépend de la quantité de réactifs et produits présents, c'est à dire que pour une réaction donnée, on trouvera des \DeltaG très différents selon les quantités de réactifs/produits présents.
Or nous, on voudrait comparer les réactions entre elles, donc avoir une grandeur de \DeltaG constante, caractéristique d'une réaction donnée.
C'est pour cela que l'on défini (r signifie "réaction") : l'enthalpie libre de réaction. Enfin, pour des raisons de commodités, on se place à une pression P=1bar) et à pH 7, on obtient donc , l'enthalpie libre standard de réaction à pH 7.

ne représente donc pas exactement les conditions cellulaires, mais il permet de comparer, dans des conditions identiques, l'énergie libérée par une réaction, ou l'énergie à fournir pour qu'une réaction se produise.

Ca c'était pour les notations, car si tu te trouves devant des tables, ce sont les qui te seront donnés, pas les , qu'on laisse soin au lecteur de calculer selon les conditions qui l'intéresse.

Maintenant, le sens de ce (le plus important, en fait)
Les thermochimistes montrent qu'une réaction se déroule spontanément si et seulement si : elle est alors exergonique.
Lorsque >0, la réaction est thermodynamiquement bloquée. Elle est dite endergonique.
Comment faire pour qu'une réaction endergonique se déroule ?
> La coupler avec une réaction exergonique, qui fournira l'energie nécessaire à son déroulement.

Autre donnée de la thermochimie qui va nous intéresser : lorsque l'on a un gradient de concentration entre deux compartiments, les éléments chimiques migrent spontanément du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré.
En d'autre termes, la "réaction" compartiment 1 ---> compartiment 2 est exergonique, et peut donc fournir l'énergie nécessaire à une réaction endergonique pour qu'elle se déroule.

Application à la synthèse d'ATP.
Il existe un gradient de [H+] entre les crètes mitochondriales et la matrice mitocondriale.
Les H+ ont donc tendance à se déplacer des crètes vers la matrice.
Mais la membrane empêche leur traversée. Le passage des H+ se fait donc uniquement là où il y a des "trous", formés par des complexes protéiques membranaires.
En particulier, l'ATP synthase permet se passage. Les ions H+ traversent donc l'ATPsynthase, fournissant l'énergie nécessaire à la réaction suivante : ADP + Pi = ATP.
C'est ainsi que la synthèse d'ATP, réaction endergonique, peut se dérouler. On parle de couplage osmo-chimique (osmo = passage des ions, chimique = synthèse d'ATP).

J'espère avoir été suffisamment clair

[A voir en vidéo sur Futura]

[Guillaume69]

Pour compléter ma réponse, et aborder le NADH,H+.

On peut se demander d'où viennent les H+ ?
Effectivement, on peut se dire qu'au bout d'un moment, quand tous les H+ ont traversés les ATP synthase, il n'y aura plus de gradient, et plus de mouvement de H+, donc plus d'ATP synthétisée
Expérimentalement, ce n'est pas ce qu'on observe. C'est donc que le gradient doit être maintenu en permanence.

Effectivement, des ions H+ passent en permanence de la matrice jusqu'aux crètes.
Mais cette fois-ci, ils se déplacent contre leur gradient. La réaction est donc endergonique : elle a besoin d'être couplée.

Elle est couplée avec des réactions d'oxydation : NADH,H+ s'oxyde, donne ses electrons à un transporteur membranaire (que je note TM)1 qui lui se réduit. Puis c'est TM1 qui s'oxyde et cède ses electrons à TM2 qui s'oxyde, etc... jusqu'en bout de chaîne, où les electrons sont finalement transférés à O2.
Au cours de ses diverses oxydations, parfois, des H+ passent de la matrice vers les crètes : le gradient est donc maintenu.

Je dis "parfois", car il faut que l'architecture moléculaire des des transporteurs membranaires soit faite de telle sorte qu'un tel passage est possible.
Je ne me rappelle plus des noms et de la position des transporteurs en question.

[invite1ee62013]

Ok, alors j'ai presque tout compris donc merci !
Juste quelques questions encore : c'est quoi un gradient ? J'arrive pas à le trouver dans les dicos...
Et aussi, un truc qui reste obscur pour moi, c'est les H+, quand ils se couplent (?) avec les oxydations. Déjà, pourquoi quand NADH,H+ s'oxyde, il refiles des électrons à TM ? C'est un truc normal, ou c'est juste dans le cas de la production d'ATP ? Et pourquoi TM1 se réduit, et continue de refiler les électrons à d'autres TM en s'oxydant ? Et le O2 de la fin, il sert à quoi ? Et pourquoi pendant les oxydations H+ décide de passer de la matrice aux crêtes ? En gros ils font des ptits aller-retours crête-matrice ?
Je sais pas si toutes mes questions sont utiles pour que je comprenne, donc si ça a aucun rapport, vaut mieux pas m'expliquer, ça risque de m'embrouiller ^^