chapitre 9 La respiration cellulaire et la fermentation 205
c) l’affinité du dioxygène pour les électrons.
d) le gradient de concentration de H
+ de part et d’autre
de la membrane abritant l’ATP synthase.
e) le transfert du phosphate à l’ADP.
2. Pour une molécule de glucose, quelle est la voie métabolique
commune à la fermentation et à la respiration cellulaire aérobie ?
a) Le cycle de l’acide citrique.
b) La chaîne de transport d’électrons.
c) La glycolyse.
d) La synthèse de l’acétyl-CoA à partir du pyruvate.
e) La réduction du pyruvate en lactate.
3. Dans les mitochondries, les réactions d’oxydoréduction exergoniques :
a) sont une source d’énergie qui alimente la synthèse de l’ATP
chez les Procaryotes.
b) sont directement couplées à la phosphorylation
au niveau du substrat.
c) fournissent l’énergie nécessaire à l’établissement
d’un gradient de H
+ .
d) réduisent les atomes de carbone en dioxyde de carbone.
e) sont couplées à des processus endergoniques par l’entremise
de produits intermédiaires phosphorylés.
4. Quel est le dernier accepteur d’électrons de la chaîne de transport
d’électrons dans la phosphorylation oxydative aérobie ?
a) L’oxygène.
d) Le pyruvate.
b) L’eau.
e) L’ADP.
c) Le NAD
+ .
niVeaU 2 : appLication et anaLYse
5. Dans la réaction suivante, quel est l’agent oxydant ?
Pyruvate 1 (NADH 1 H
1
) → Lactate 1 NAD
1
a) L’oxygène.
b) Le NADH.
c) Le NAD
+ .
d) Le lactate.
e) Le pyruvate.
6. Parmi les changements suivants, lequel se produit lorsque
les électrons descendent dans la chaîne de transport d’électrons
à l’intérieur des mitochondries ?
a) Le pH de la matrice augmente.
b) L’ATP synthase transporte des protons.
c) Les électrons gagnent de l’énergie libre.
d) Les cytochromes phosphorylent l’ADP en ATP.
e) Le NAD
1 est oxydé.
7. Lors du catabolisme aérobie, la plus grande partie du CO 2
est libérée pendant :
a) la glycolyse.
b) le cycle de l’acide citrique.
c) la fermentation lactique.
d) le transport des électrons.
e) la phosphorylation oxydative.
niVeaU 3 : sYnthÈse et éVaLUation
8. FaItes un dessIn Le graphique cicontre montre l’évolution de la différence de pH de part et d’autre de la
membrane mitochondriale interne
dans une cellule qui respire activement.
Au moment indiqué par la flèche verticale, on ajoute un poison métabolique
qui inhibe spécifiquement et totalement
le fonctionnement de l’ATP synthase
mitochondriale. Tracez le reste de la
ligne rouge pour illustrer ce que vous
vous attendez à constater.
9. lIen aveC l’évolutIon
On trouve de l’ATP synthase dans la membrane plasmique
des cellules procaryotes, ainsi que dans les mitochondries et les
chloroplastes. Qu’est-ce que cela donne à penser quant à la relation
entre ces organites eucaryotes et les Procaryotes ? Comment les
séquences d’acides aminés de l’ATP synthase de diverses sources
pourraient-elles confirmer ou réfuter votre hypothèse ?
10. IntéGratIon
Dans les années 1930, certains médecins prescrivaient à leurs
patients de faibles doses d’une substance chimique appelée
dinitrophénol (DNP) en vue de leur faire perdre du poids. Après
le décès d’un certain nombre de personnes, cette pratique a été
abandonnée. Le DNP découple les processus liés à la chimiosmose
cellulaire et rend la membrane mitochondriale interne perméable
aux H
+ . Expliquez comment cela a pu entraîner à la fois des pertes
de poids et des décès.
11.
éCrIvez un texte
les propriétés émergentes Rédigez un court texte (de 100 à
150 mots) pour expliquer comment la phosphorylation oxydative
illustre l’émergence de nouvelles propriétés à chaque échelon de
la hiérarchie biologique. (Rappelez-vous que la phosphorylation
oxydative se caractérise par la production d’ATP grâce à l’énergie
provenant des réactions d’oxydoréduction d’une chaîne
de transport d’électrons organisée dans l’espace ; ces réactions
sont suivies d’une chimiosmose.)
Temps
Différence de pH de part et
d’autre de la membrane
Réponses du chapitRe 9
Questions des figures
Figure 9.7 Comme cette réaction ne dispose pas d’une source d’énergie
externe, elle doit être exergonique et les réactifs doivent avoir une énergie potentielle supérieure à celle des produits. Figure 9.9 Le retrait du
phosphodihydroxyacétone stopperait probablement la glycolyse, ou du
moins la ralentirait, puisqu’il pousserait l’équilibre de l’étape 5 vers la
gauche. S’il y avait moins de 3-phosphoglycéraldéhyde (PGAL) disponible
(ou s’il n’y en avait pas), l’étape 6 se déroulerait plus lentement (ou ne se
produirait pas). Figure 9.15 Au début, de l’ATP pourrait être produite,
puisque le transport des électrons pourrait continuer jusqu’au complexe III
et qu’il pourrait s’établir un faible gradient de H
+
. Très rapidement, néanmoins, la situation serait telle qu’aucun électron ne pourrait plus parvenir
au complexe III parce que celui-ci serait incapable de se réoxyder en passant ses électrons au complexe IV. Figure 9.16 Premièrement, on compte
2 NADH résultant de l’oxydation du pyruvate, plus 6 NADH provenant
du cycle de l’acide citrique (CAC), d’où 8 NADH 3 2,5 ATP/NADH, soit
20 ATP. Deuxièmement, on ajoute 2 FADH 2 provenant du CAC, ce qui
donne 2 FADH 2 3 1,5 ATP/FADH 2 , soit 3 ATP. Troisièmement, les
2 NADH résultant de la glycolyse entrent dans la mitochondrie en
empruntant deux types de navette. Ils passent leurs électrons soit aux
2 FAD, qui deviennent FADH 2 et donnent 3 ATP, soit aux 2 NAD
1
, qui se
transforment en NADH 1 H
1 et donnent 5 ATP. Par conséquent, 20 1 3
1 3 5 26 ATP, ou 20 1 3 1 5 5 28 ATP à partir de l’ensemble des NADH
et des FADH 2 .
retour sur le concept 9.1
1. Les deux processus reposent sur la glycolyse, le cycle de l’acide citrique
et la phosphorylation oxydative. Dans la respiration aérobie, le dernier
accepteur d’électrons est le dioxygène (O 2 ) ; dans la respiration anaérobie,
le dernier accepteur d’électrons est une autre substance. 2. Le C 4 H 6 O 5
est oxydé et le NAD
+ est réduit.
retour sur le concept 9.2
1. Le NAD
1 sert d’agent oxydant à l’étape 6 ; il accepte les électrons du
3-phosphoglycéraldéhyde (PGAL), qui est donc l’agent réducteur. 2. Comme
c) l’affinité du dioxygène pour les électrons.
d) le gradient de concentration de H
+ de part et d’autre
de la membrane abritant l’ATP synthase.
e) le transfert du phosphate à l’ADP.
2. Pour une molécule de glucose, quelle est la voie métabolique
commune à la fermentation et à la respiration cellulaire aérobie ?
a) Le cycle de l’acide citrique.
b) La chaîne de transport d’électrons.
c) La glycolyse.
d) La synthèse de l’acétyl-CoA à partir du pyruvate.
e) La réduction du pyruvate en lactate.
3. Dans les mitochondries, les réactions d’oxydoréduction exergoniques :
a) sont une source d’énergie qui alimente la synthèse de l’ATP
chez les Procaryotes.
b) sont directement couplées à la phosphorylation
au niveau du substrat.
c) fournissent l’énergie nécessaire à l’établissement
d’un gradient de H
+ .
d) réduisent les atomes de carbone en dioxyde de carbone.
e) sont couplées à des processus endergoniques par l’entremise
de produits intermédiaires phosphorylés.
4. Quel est le dernier accepteur d’électrons de la chaîne de transport
d’électrons dans la phosphorylation oxydative aérobie ?
a) L’oxygène.
d) Le pyruvate.
b) L’eau.
e) L’ADP.
c) Le NAD
+ .
niVeaU 2 : appLication et anaLYse
5. Dans la réaction suivante, quel est l’agent oxydant ?
Pyruvate 1 (NADH 1 H
1
) → Lactate 1 NAD
1
a) L’oxygène.
b) Le NADH.
c) Le NAD
+ .
d) Le lactate.
e) Le pyruvate.
6. Parmi les changements suivants, lequel se produit lorsque
les électrons descendent dans la chaîne de transport d’électrons
à l’intérieur des mitochondries ?
a) Le pH de la matrice augmente.
b) L’ATP synthase transporte des protons.
c) Les électrons gagnent de l’énergie libre.
d) Les cytochromes phosphorylent l’ADP en ATP.
e) Le NAD
1 est oxydé.
7. Lors du catabolisme aérobie, la plus grande partie du CO 2
est libérée pendant :
a) la glycolyse.
b) le cycle de l’acide citrique.
c) la fermentation lactique.
d) le transport des électrons.
e) la phosphorylation oxydative.
niVeaU 3 : sYnthÈse et éVaLUation
8. FaItes un dessIn Le graphique cicontre montre l’évolution de la différence de pH de part et d’autre de la
membrane mitochondriale interne
dans une cellule qui respire activement.
Au moment indiqué par la flèche verticale, on ajoute un poison métabolique
qui inhibe spécifiquement et totalement
le fonctionnement de l’ATP synthase
mitochondriale. Tracez le reste de la
ligne rouge pour illustrer ce que vous
vous attendez à constater.
9. lIen aveC l’évolutIon
On trouve de l’ATP synthase dans la membrane plasmique
des cellules procaryotes, ainsi que dans les mitochondries et les
chloroplastes. Qu’est-ce que cela donne à penser quant à la relation
entre ces organites eucaryotes et les Procaryotes ? Comment les
séquences d’acides aminés de l’ATP synthase de diverses sources
pourraient-elles confirmer ou réfuter votre hypothèse ?
10. IntéGratIon
Dans les années 1930, certains médecins prescrivaient à leurs
patients de faibles doses d’une substance chimique appelée
dinitrophénol (DNP) en vue de leur faire perdre du poids. Après
le décès d’un certain nombre de personnes, cette pratique a été
abandonnée. Le DNP découple les processus liés à la chimiosmose
cellulaire et rend la membrane mitochondriale interne perméable
aux H
+ . Expliquez comment cela a pu entraîner à la fois des pertes
de poids et des décès.
11.
éCrIvez un texte
les propriétés émergentes Rédigez un court texte (de 100 à
150 mots) pour expliquer comment la phosphorylation oxydative
illustre l’émergence de nouvelles propriétés à chaque échelon de
la hiérarchie biologique. (Rappelez-vous que la phosphorylation
oxydative se caractérise par la production d’ATP grâce à l’énergie
provenant des réactions d’oxydoréduction d’une chaîne
de transport d’électrons organisée dans l’espace ; ces réactions
sont suivies d’une chimiosmose.)
Temps
Différence de pH de part et
d’autre de la membrane
Réponses du chapitRe 9
Questions des figures
Figure 9.7 Comme cette réaction ne dispose pas d’une source d’énergie
externe, elle doit être exergonique et les réactifs doivent avoir une énergie potentielle supérieure à celle des produits. Figure 9.9 Le retrait du
phosphodihydroxyacétone stopperait probablement la glycolyse, ou du
moins la ralentirait, puisqu’il pousserait l’équilibre de l’étape 5 vers la
gauche. S’il y avait moins de 3-phosphoglycéraldéhyde (PGAL) disponible
(ou s’il n’y en avait pas), l’étape 6 se déroulerait plus lentement (ou ne se
produirait pas). Figure 9.15 Au début, de l’ATP pourrait être produite,
puisque le transport des électrons pourrait continuer jusqu’au complexe III
et qu’il pourrait s’établir un faible gradient de H
+
. Très rapidement, néanmoins, la situation serait telle qu’aucun électron ne pourrait plus parvenir
au complexe III parce que celui-ci serait incapable de se réoxyder en passant ses électrons au complexe IV. Figure 9.16 Premièrement, on compte
2 NADH résultant de l’oxydation du pyruvate, plus 6 NADH provenant
du cycle de l’acide citrique (CAC), d’où 8 NADH 3 2,5 ATP/NADH, soit
20 ATP. Deuxièmement, on ajoute 2 FADH 2 provenant du CAC, ce qui
donne 2 FADH 2 3 1,5 ATP/FADH 2 , soit 3 ATP. Troisièmement, les
2 NADH résultant de la glycolyse entrent dans la mitochondrie en
empruntant deux types de navette. Ils passent leurs électrons soit aux
2 FAD, qui deviennent FADH 2 et donnent 3 ATP, soit aux 2 NAD
1
, qui se
transforment en NADH 1 H
1 et donnent 5 ATP. Par conséquent, 20 1 3
1 3 5 26 ATP, ou 20 1 3 1 5 5 28 ATP à partir de l’ensemble des NADH
et des FADH 2 .
retour sur le concept 9.1
1. Les deux processus reposent sur la glycolyse, le cycle de l’acide citrique
et la phosphorylation oxydative. Dans la respiration aérobie, le dernier
accepteur d’électrons est le dioxygène (O 2 ) ; dans la respiration anaérobie,
le dernier accepteur d’électrons est une autre substance. 2. Le C 4 H 6 O 5
est oxydé et le NAD
+ est réduit.
retour sur le concept 9.2
1. Le NAD
1 sert d’agent oxydant à l’étape 6 ; il accepte les électrons du
3-phosphoglycéraldéhyde (PGAL), qui est donc l’agent réducteur. 2. Comme