180 DeUXiÈMe partie La cellule
ConCept
8.5
la régulation de l’activité enzymatique contribue
à la régulation du métabolisme (p. 175 à 178)
• De nombreuses enzymes se conforment à la régulation allo stérique :
elles changent de forme quand des molécules de régulation (activation
ou inhibition) se lient aux sites de régulation spécifiques qu’elles
possèdent. Cette liaison influe sur la fonction enzymatique. Dans
la coopérativité, la liaison d’une molécule de substrat à un site actif
peut stimuler la liaison ou l’activité des autres sites actifs de l’enzyme.
Dans la rétro-inhibition, le produit final d’une voie métabolique
inhibe l’enzyme d’une étape précédente de la voie.
• Certaines enzymes se regroupent en complexes ; certaines sont incorporées dans des membranes ; d’autres se trouvent à l’intérieur de certains
organites.
Quels rôles la régulation allostérique et la rétro-inhibition
jouent-elles dans le métabolisme d’une cellule ?
ÉvaLUation
niveaU 1 : connaissances et coMprÉhension
1. Le catabolisme est à l’anabolisme ce que _______ est à _______.
a) la réaction exergonique ; la réaction spontanée
b) la réaction exergonique ; la réaction endergonique
c) l’énergie libre ; l’entropie
d) le travail ; l’énergie
e) l’entropie ; l’enthalpie
2. La plupart des cellules ne peuvent pas utiliser la chaleur pour
produire du travail :
a) parce que la chaleur n’est pas une forme d’énergie.
b) parce que les cellules ne possèdent pas beaucoup de chaleur ;
elles sont relativement froides.
c) parce que la température est habituellement uniforme dans
toute la cellule.
d) parce qu’il n’existe pas de mécanisme capable d’utiliser la chaleur
pour produire du travail.
e) parce que la chaleur doit rester constante durant le travail.
3. Parmi les processus métaboliques suivants, lequel peut se produire
sans un apport net d’énergie provenant d’un autre processus ?
a) ADP 1 P i → ATP 1 H 2 O.
b) C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 → 6 CO 2 1 6 H 2 O.
c) 6 CO 2 1 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 .
d) acides aminés → protéine.
e) glucose 1 fructose → saccharose.
4. Si une solution enzymatique est saturée de substrat, la façon
la plus efficace d’augmenter le rendement de la réaction serait :
a) d’ajouter davantage d’enzyme.
b) de chauffer la solution à 90 °C.
c) d’ajouter du substrat.
d) d’ajouter un inhibiteur allostérique.
e) d’ajouter un inhibiteur non compétitif.
5. Certaines bactéries ont un métabolisme actif dans les sources
hydrothermales :
a) parce qu’elles sont capables de maintenir une température
interne plus basse que celle de l’eau environnante.
b) parce que la température élevée rend inutile la catalyse.
c) parce que leurs enzymes possèdent des températures optimales
élevées.
d) parce que leurs enzymes sont complètement insensibles
aux variations de température.
e) parce qu’elles utilisent d’autres molécules que les protéines
comme catalyseurs principaux.
niveaU 2 : appLication et anaLYse
6. Si on ajoute une enzyme à une solution dans laquelle son substrat
et ses produits sont en équilibre, que se passeratil ?
a) Une quantité additionnelle de produit se formera.
b) Une quantité additionnelle de substrat se formera.
c) La réaction endergonique deviendra exergonique.
d) L’énergie libre du système changera.
e) Il ne se passera rien : la réaction restera en équilibre.
niveaU 3 : sYnthÈse et ÉvaLUation
7. FaItes un dessIn À l’aide d’une série de flèches, dessinez la voie
ramifiée de la réaction métabolique décrite par les énoncés cidessous,
puis répondez à la question qui suit ces énoncés. Utilisez des flèches
rouges et des signes moins (2) pour indiquer une inhibition.
L peut former M ou N.
M peut former O.
O peut former P ou R.
P peut former Q.
R peut former S.
O inhibe la réaction de L pour former M.
Q inhibe la réaction de O pour former P.
S inhibe la réaction de O pour former R.
Quelle réaction l’emporterait si de fortes concentrations de Q
et de S se trouvaient dans la cellule ?
a) L → M
b) M → O
c) L → N
d) O → P
e) R → S
8. lIen aveC l’évolutIon
Récemment, les antiévolutionnistes qui défendent la thèse du « dessein
intelligent » ont soutenu que les voies biochimiques sont trop
complexes pour avoir évolué d’ellesmêmes, puisqu’il faut que toutes
les étapes intermédiaires d’une voie donnée se réalisent pour arriver
au produit final. Réfutez cet argument. Comment pourriezvous
utiliser la diversité des voies métaboliques qui fabriquent les mêmes
produits ou des produits similaires pour étayer votre point de vue ?
9. IntéGratIon
FaItes un dessIn Une chercheuse a élaboré un test visant à
mesurer l’activité d’une importante enzyme présente dans des
cellules hépatiques cultivées en laboratoire. Elle a ajouté le substrat
de la réaction enzymatique à l’échantillon de cellules, puis elle a
mesuré l’apparition des produits de la réaction. Après avoir reporté
les résultats sur un graphique, en inscrivant la quantité de produits
sur l’axe des y et le temps sur l’axe des x, elle a remarqué que la
courbe se divisait en quatre parties. Pendant une courte période,
aucun produit ne s’est formé (partie A). Puis (partie B), la vitesse
de la réaction s’est accélérée, la pente de la courbe étant prononcée.
Ensuite (partie C), la réaction a ralenti graduellement. Enfin
(partie D), la courbe est devenue plate. Tracez ce graphique,
accompagnezle d’une légende, puis proposez un modèle pouvant
expliquer les événements moléculaires qui se produisent à chaque
stade de cette réaction.
10. sCIenCe, teChnoloGIe et soCIété
Les organophosphates (des composés organiques contenant des
groupements phosphate) sont couramment utilisés comme insecticides
pour améliorer le rendement des récoltes. Ces insecticides agissent
généralement sur la transmission nerveuse : ils inhibent les enzymes
qui dégradent les molécules acheminant l’information d’un neurone à
l’autre. Or, ils n’agissent pas que sur les insectes nuisibles : ils peuvent
également toucher les humains et les autres Vertébrés. L’utilisation
d’insecticides organophosphorés comporte donc des risques pour la
santé et même pour le développement intellectuel, selon une étude
canadienne et américaine récente. Par contre, ces molécules se
dégradent rapidement lorsqu’elles sont exposées à l’air et au soleil.
En tant que consommateur, quel degré de risque êtesvous prêt à
tolérer en échange d’une nourriture abondante et abordable ?
?
ConCept
8.5
la régulation de l’activité enzymatique contribue
à la régulation du métabolisme (p. 175 à 178)
• De nombreuses enzymes se conforment à la régulation allo stérique :
elles changent de forme quand des molécules de régulation (activation
ou inhibition) se lient aux sites de régulation spécifiques qu’elles
possèdent. Cette liaison influe sur la fonction enzymatique. Dans
la coopérativité, la liaison d’une molécule de substrat à un site actif
peut stimuler la liaison ou l’activité des autres sites actifs de l’enzyme.
Dans la rétro-inhibition, le produit final d’une voie métabolique
inhibe l’enzyme d’une étape précédente de la voie.
• Certaines enzymes se regroupent en complexes ; certaines sont incorporées dans des membranes ; d’autres se trouvent à l’intérieur de certains
organites.
Quels rôles la régulation allostérique et la rétro-inhibition
jouent-elles dans le métabolisme d’une cellule ?
ÉvaLUation
niveaU 1 : connaissances et coMprÉhension
1. Le catabolisme est à l’anabolisme ce que _______ est à _______.
a) la réaction exergonique ; la réaction spontanée
b) la réaction exergonique ; la réaction endergonique
c) l’énergie libre ; l’entropie
d) le travail ; l’énergie
e) l’entropie ; l’enthalpie
2. La plupart des cellules ne peuvent pas utiliser la chaleur pour
produire du travail :
a) parce que la chaleur n’est pas une forme d’énergie.
b) parce que les cellules ne possèdent pas beaucoup de chaleur ;
elles sont relativement froides.
c) parce que la température est habituellement uniforme dans
toute la cellule.
d) parce qu’il n’existe pas de mécanisme capable d’utiliser la chaleur
pour produire du travail.
e) parce que la chaleur doit rester constante durant le travail.
3. Parmi les processus métaboliques suivants, lequel peut se produire
sans un apport net d’énergie provenant d’un autre processus ?
a) ADP 1 P i → ATP 1 H 2 O.
b) C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 → 6 CO 2 1 6 H 2 O.
c) 6 CO 2 1 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 .
d) acides aminés → protéine.
e) glucose 1 fructose → saccharose.
4. Si une solution enzymatique est saturée de substrat, la façon
la plus efficace d’augmenter le rendement de la réaction serait :
a) d’ajouter davantage d’enzyme.
b) de chauffer la solution à 90 °C.
c) d’ajouter du substrat.
d) d’ajouter un inhibiteur allostérique.
e) d’ajouter un inhibiteur non compétitif.
5. Certaines bactéries ont un métabolisme actif dans les sources
hydrothermales :
a) parce qu’elles sont capables de maintenir une température
interne plus basse que celle de l’eau environnante.
b) parce que la température élevée rend inutile la catalyse.
c) parce que leurs enzymes possèdent des températures optimales
élevées.
d) parce que leurs enzymes sont complètement insensibles
aux variations de température.
e) parce qu’elles utilisent d’autres molécules que les protéines
comme catalyseurs principaux.
niveaU 2 : appLication et anaLYse
6. Si on ajoute une enzyme à une solution dans laquelle son substrat
et ses produits sont en équilibre, que se passeratil ?
a) Une quantité additionnelle de produit se formera.
b) Une quantité additionnelle de substrat se formera.
c) La réaction endergonique deviendra exergonique.
d) L’énergie libre du système changera.
e) Il ne se passera rien : la réaction restera en équilibre.
niveaU 3 : sYnthÈse et ÉvaLUation
7. FaItes un dessIn À l’aide d’une série de flèches, dessinez la voie
ramifiée de la réaction métabolique décrite par les énoncés cidessous,
puis répondez à la question qui suit ces énoncés. Utilisez des flèches
rouges et des signes moins (2) pour indiquer une inhibition.
L peut former M ou N.
M peut former O.
O peut former P ou R.
P peut former Q.
R peut former S.
O inhibe la réaction de L pour former M.
Q inhibe la réaction de O pour former P.
S inhibe la réaction de O pour former R.
Quelle réaction l’emporterait si de fortes concentrations de Q
et de S se trouvaient dans la cellule ?
a) L → M
b) M → O
c) L → N
d) O → P
e) R → S
8. lIen aveC l’évolutIon
Récemment, les antiévolutionnistes qui défendent la thèse du « dessein
intelligent » ont soutenu que les voies biochimiques sont trop
complexes pour avoir évolué d’ellesmêmes, puisqu’il faut que toutes
les étapes intermédiaires d’une voie donnée se réalisent pour arriver
au produit final. Réfutez cet argument. Comment pourriezvous
utiliser la diversité des voies métaboliques qui fabriquent les mêmes
produits ou des produits similaires pour étayer votre point de vue ?
9. IntéGratIon
FaItes un dessIn Une chercheuse a élaboré un test visant à
mesurer l’activité d’une importante enzyme présente dans des
cellules hépatiques cultivées en laboratoire. Elle a ajouté le substrat
de la réaction enzymatique à l’échantillon de cellules, puis elle a
mesuré l’apparition des produits de la réaction. Après avoir reporté
les résultats sur un graphique, en inscrivant la quantité de produits
sur l’axe des y et le temps sur l’axe des x, elle a remarqué que la
courbe se divisait en quatre parties. Pendant une courte période,
aucun produit ne s’est formé (partie A). Puis (partie B), la vitesse
de la réaction s’est accélérée, la pente de la courbe étant prononcée.
Ensuite (partie C), la réaction a ralenti graduellement. Enfin
(partie D), la courbe est devenue plate. Tracez ce graphique,
accompagnezle d’une légende, puis proposez un modèle pouvant
expliquer les événements moléculaires qui se produisent à chaque
stade de cette réaction.
10. sCIenCe, teChnoloGIe et soCIété
Les organophosphates (des composés organiques contenant des
groupements phosphate) sont couramment utilisés comme insecticides
pour améliorer le rendement des récoltes. Ces insecticides agissent
généralement sur la transmission nerveuse : ils inhibent les enzymes
qui dégradent les molécules acheminant l’information d’un neurone à
l’autre. Or, ils n’agissent pas que sur les insectes nuisibles : ils peuvent
également toucher les humains et les autres Vertébrés. L’utilisation
d’insecticides organophosphorés comporte donc des risques pour la
santé et même pour le développement intellectuel, selon une étude
canadienne et américaine récente. Par contre, ces molécules se
dégradent rapidement lorsqu’elles sont exposées à l’air et au soleil.
En tant que consommateur, quel degré de risque êtesvous prêt à
tolérer en échange d’une nourriture abondante et abordable ?
?