TPE arsenic comprehension terme technique biologie corps humain

[invite270c37bc]

bounsoir tous le monde

c'est ma première fois que j'ecris dans ce forum et j’espère qu'elle ne soit pas la dernière

alors voila, je suis en première, j'effectue un TPE sur l'arsenic. J'écris une partie sur l'action de l'arsenic à prise importante (intoxication aiguë). Voici un petit texte récupéré. J'ai sur-sous ligné les parties que je ne comprends, quelqu'un pourrait-il m'eclairer sur certaines parties? car c'est d'un niveaux un peu supérieur à celui d'un première xS

Je précise que j'ai déjà fait quelques recherches mais bon... le sujet est pas facile ^^'

La toxicité de l’As(V) est en partie due à sa transformation en arsenic trivalent. Il peut agir comme un analogue du phosphate et ainsi jouer le rôle de découpleur des phosphorylations oxydatives en se substituant à un phosphate inorganique dans les réactions de glycolyse catalysées par la glycéraldéhyde-3-phoshate déhydrogénase). Il se fixe plus facilement sur les os que l’As(III). Il peut perturber la synthèse d’ATP et inhiber la glycolyse.

- l’As(III) a une affinité particulière pour les groupements sulfhydriques constitutifs de nombreuses protéines ou enzymes. Ainsi, la principale modification biochimique observée est l’inhibition du complexe pyruvate déshydrogénase. L’arsenic trivalent se lie aux groupements sulfhydriques de la lipoamide, qui est le co-facteur nécessaire à la conversion du pyruvate en acétyl co-enzyme A. Il en résulte, par réduction de l’activité du cycle de l’acide citrique, une diminution de l’adénosine triphosphate (ATP). L’As(III) se fixe aussi de façon privilégiée sur la peau et les phanères (kératine) et peut inhiber l’activité de certaines enzymes.
L’arsenic trivalent interfère également avec la production de glucose et son entrée dans la cellule. L’arsenic inhibe l’activité de la pyruvate carboxylase, altérant ainsi la néoglucogénèse. L’arsenic trivalent affecte d’autres enzymes comportant des groupements – SH, notamment impliquées dans le transport trans-membranaire du glucose. L’importance de l’inhibition des enzymes thiolases qui catalysent l’étape finale de l’oxydation des acides gras est moins claire. Cette diminution de l’oxydation des acides gras conduit à une diminution de la production d’ATP mais qui paraît insignifiante au regard de celle induite par l’inhibition du complexe pyruvate déhydrogénase.
L’arsenic trivalent inhibe également la gluthation synthétase, la glucose-6-phosphate déshydrogénase et la gluthathion réductase. Le gluthation réduit facilite le métabolisme de l’arsenic, protège les hématies des lésions d’oxydation et maintient le fer de l’hémoglobine sous forme ferreux ; parallèlement, son taux diminue. L’arsenic trivalent induit la production de cytokines promotrices de croissance et des facteurs de croissance dans les kératinocytes.

J’espère que quelqu'un pourra m'aider car je suis réellement embété :/

merci vivement!

Bonne soirée.

Sleinininono
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[inviteabfc6db8]

Bonsoir !

La mitochondrie a 2 membranes:

cytoplasme //espace inter-membranaire//--------------------------matrice--------------------------//espace inter-membranaire//cytoplasme


Dans la mitochondrie, l'énergie de l'oxydation des coenzymes NADH,H⁺ et FADH₂ est utilisée pour pomper des protons dans l'espace inter-membranaire (au niveau de la chaîne respiratoire). Ensuite ces protons qui se sont accumulés dans cet espace inter-membranaire "veulent" retourner dans la matrice pour rétablir l'équilibre des charges électriques (+/-) et de concentration d'ion H⁺ entres matrice et l'espace inter-membranaire. Ce mouvement d'ions H⁺ permet à une enzyme, l'ATP synthétase de phosphoryler des molécules d'ADP: ADP+Pi+énergie issue du mouvement d'ion -> ATP.

En effet la cellule utilise l'ATP comme source d'énergie. ATP -> ADP + Pi + énergie.

Le oxydation des cofacteurs NADH, H⁺ et FADH₂ est couplée avec les phosphorylations de l'ADP. L'arsenic est un analogue structural de l’ion phosphate, Pi. Il prend la place du Pi dans l'ATP synthétase et l'empêche de phosphorylé l'ADP. Conclusion les oxydations vont se poursuivre mais plus les phosphorylations -> il y a découplage.
L'arsenic supprime la transmission de l’énergie entre des oxydations vers les phosphorylations. Cet énergie est libérée sous forme de chaleur.

Pour pouvoir être oxydé dans la mitochondrie, les coenzymes arrivent sous forme réduites (NADH,H⁺, FADH₂) et repartent sous forme oxydées (NAD⁺, FAD). Dans le cytoplasme, les composés oxydés NAD⁺, FAD sont réduits grâce à l'énergie issue de la dégradation du glucose.

La première partie de la dégradation du glucose est la glycolyse et se fait en plusieurs étapes donc avec plusieurs enzymes:
glucose + 2NAD⁺ + 2(ADP+Pi) -> 2 pyruvate + 2NADH, H⁺ + 2ATP.

La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase est une enzyme réalisant une étape de la glycolyse. Pour réalisé cette réaction, cette enzyme utilise un Pi d'où l'inhibition par l'arsenic.

L'enzyme pyruvate déshydrogénase permet la suite de la dégradation du glucose après la glycolyse donc l'utilisation des pyruvates:
pyruvate + CoA + NAD⁺ -> acétyl-CoA + NADH,H⁺ + CO₂.
Cette enzyme à besoin de co-facteurs dont la lipoamide qui est inhibé par l'arsenic. Cela empêche la continuation (pas de cycle de Krebs sans acétyl CoA) de la dégradation complète du glucose en CO₂ pour en extraire l'énergie donc il y aura moins d'ATP produit.

Lorsque il n'y a plus de réserve de sucre dans le corps, le foie peut en produire à partir d'autres éléments non glucidiques comme des acides aminés. La pyruvate carboxylase permet transformer le pyruvate en oxaoloacétate (dernier élément du cycle de krebs) qui peut être transformé en glucose par la voie de le néoglucogenèse.

[JPL]

Je crains que cette explication soit un peu trop compliquée pour un élève de première mais là je n'ai pas le temps de rédiger quelque chose de plus simplifié.

[invitee4e79868]

Bonjour,

Vu que JPL n'a pas le temps (vu l'heure, on peut comprendre...) je vais essayer de simplifier un peu la réponse très complète (et juste) de Mr Cabletwitch.

Comme tu as du le comprendre, l'arsenic agit sur la production d'énergie de la cellule, et sur plusieurs niveaux.

Premièrement, l'arsenic est un analogue (ressemble) au phosphate. Pas de chance, le phosphate est extrèmement utilisé dans la cellule, surtout au niveau de la synthèse de l'ATP (qui est un processus continu et qui se passe dans toute les cellules). Pour former de l'ATP, des ions H+ sont concentré dans la membrane de la mitochondrie, et ne peuvent en sortir qu'en passant par une "turbine" (comme pour les barrages), qui produit alors de l'énergie et la stock en rassemblant un ADP et un phosphate pour former un ATP. Pas de chance, cela ne fonctionne bien qu'avec un phosphate. Si il y a un arsenic à la place, et bien, c'est le grain de sable qui empèche la roue de tourner...
Mais ce n'est pas tout! L'arsenic empèche également une enzyme indispensable au cycle de Krebs (transformation du glucose en énergie + déchets), la pyruvate déshydrogénase de fonctionner. Et comme si cela ne suffisait pas, cela permet également d'empêcher la production d'énergie par d'autre voies (dégradation lipides ou des acides aminés). Mais comme dit dans le texte, c'est secondaire par apport à l'inhibition de la pyruvate déshydorgénase.

L’arsenic trivalent inhibe également la gluthation synthétase, la glucose-6-phosphate déshydrogénase et la gluthathion réductase. Le gluthation réduit facilite le métabolisme de l’arsenic, protège les hématies des lésions d’oxydation et maintient le fer de l’hémoglobine sous forme ferreux ; parallèlement, son taux diminue.

Plus difficile de simplifier cette partie...
la glutathion synthétase est une des voies de synthèse du glutathion (d'ailleurs, le "h" est pas au bon endroit), qui est important pour le maintien du potentiel redox de la cellule et la protège des espèces réactives toxiques de l'oxygène. Il a également un effet sur le fer de l'hémoglobine, qui sert à transporter l'oxygène. Mais généralement, les globules rouges (hématies) vont rapidement mourrir.
la gluthathion réductase est une autre voie de formation du glutathion. Donc même effets que décrit avant.
la glucose-6-phosphate déshydrogénase est une enzyme qui est une étape limitante dans la production d'énergie utilisant les pentoses phosphate (tiens, encore des phosphates). Cela amène au favisme, qui a pour effet la destruction des globules rouges (encore...). Pour simplifier, cette enzyme est LE facteur limitant pour la production de NADH, utilisé dans toute les étapes de production d'énergie ou presque (comme Mr Cabletwitch l'indique).
Donc pour simplifier le dernier paragraphe, l'arsenic inhibe également trois enzymes nécessaires à la survie des globules rouges. Ceux vont donc mourrir si exposer (leur taux diminue).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite270c37bc]

merci beaucoup j'essaye de transformer ça dans mon rapport. Votre résumé est très clair, je comprends parfaitement ( j'en ai l'impression du moins ^-^'). Cependant, le "pi" que vous citez à plusieurs reprise désigne une molécule? une enzyme?
merci

[JPL]

C'est une convention propre aux biologistes pour dire Phosphore Inorganique, autrement dit les ions phosphates.

[invite270c37bc]

merci beaucoup mon rapport ressemble déjà plus à quelque chose
bonne journée

[invite270c37bc]

Voila ce que j'ai écris, je voulais savoir si je n'ai pas fait d'erreur de compréhension ou d'expression (en mélangeant les informations), sur l'action de l'arsenic sur le cycle respiratoire.

La chaine respiratoire, est le lien existant entre la production d’énergie pour la cellule, certaines réactions enzymatiques ainsi qu’avec l’O2 . L’arsenic a la faculté de remplacer le phosphate dans certaines de ces réactions. Cependant la réaction n’est alors plus optimale et ne peut aboutir.
L'ATP synthétase, qui est une enzyme présente dans toutes les cellules du corps humains, effectue des réactions chimiques, incluse dans la chaine respiratoire, afin de produire de l’adénosine triphosphate, qui est la source de l’énergie d’une cellule. L’Atp synthétase a besoin d’un ADP (Adénosine diphosphate), d’un ion phosphate et d’énergie afin de réaliser cette synthèse. Or l’ion phosphate peut être remplacé par l’arsenic. A cette instant, l’ADP n’est pas phosphorylé (la réaction ne s’effectue donc pas), et l’énergie n’est plus produite, produisant la mort de la cellule à court terme. Ceci se nomme le découplage de la chaine respiratoire


merci

[JPL]

Au lieu de dire que l'ion phosphate est remplacé par l'arsenic il vaut mieux dire : remplacé par l'ion arséniate.

Il te reste a expliquer l'action, nettement plus nocive des composés trivalents et leur action sur les groupes thiol (-SH).