Bioénergétique : Phosphorylation oxydative

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialePrincipes

Phosphorylation oxydative

• La chaîne respiratoire mitochondriale (CRM) = ensemble de complexes protéiques, notés de I à IV :- insérés dans la membrane interne mitochondriale- responsable du transport des électrons (et des protons) fournis par les coenzymes réduits obtenus lors de réactions cataboliques.

• Passage des électrons dans les complexes -> dégagement d'énergie (potentiel redox) =--> transfert de protons : matrice mitochondriale -> espace intermembranaire = gradient de protons--> retour dans la matrice actionne l'ATP synthase -> régénération d’ATP à partir d’ADP + Pi.

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeComplexes

Phosphorylation oxydative

Complexe I = NADH,H+ déshydrogénase : NADH,H+ -> NAD+ + 2e- + 2H+

• Electrons transportés : FMN -> protéines fer-soufre (Fe-S) puis sortent du complexe, récupéré par ubiquinol
• Dégagement d’énergie transfert e- = envoi 4 H+

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeComplexes

Phosphorylation oxydative

Complexe II = Succinate déshydrogénase : FADH2 -> FAD + 2e- + 2H+

• Electrons transportés : Protéines Fe-S puis sortent du complexe, récupéré par ubiquinol
• Pas d'envoi H+

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeComplexes

Phosphorylation oxydative

Complexe III = Cytochrome c réductase :

• Electrons transportés : Ubiquinol -> Ubiquinone + 2e- + 2 H+ -> cytochrome c réduit
• Dégagement d’énergie transfert e- = envoi 4 H+

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeComplexes

Phosphorylation oxydative

Complexe IV = Cytochrome c oxydase :

• Electrons récupérés : cytochrome c réduit -> cytochrome c oxydé + 2 e- + 2H+ ET ensuite : 2e- + 2H+ + 1/2 O2 = H2O
• O2 = accepteur final d'électrons
• Dégagement d’énergie transfert e- = envoi 2 H+

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeComplexes

Phosphorylation oxydative

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeStructure de l'ATP synthase

Phosphorylation oxydative

L’ATP synthase = enzyme en forme de « sphère pédonculée » composée de deux sous-unités majeures :

• sous-unité tubulaire FO : - enchâssée dans la membrane interne- canal à protons passant selon leur gradient de concentration : EIM -> matrice mitochondriale
• sous-unité globulaire F1 :- fait saillie dans la matrice- activité ATP synthase = phosphorylation de l’ADP en ATP selon la réaction suivante :

ADP + Pi + 3H+P -> ATP + H2O + 3H+N

• Avec :- P : côté positif de la membrane interne, soit l’espace intermembranaire- N : côté négatif de la membrane interne, soit la matrice

Métabolismes

Chaîne respiratoiremitochondrialeBilan réoxydation

Phosphorylation oxydative

Couplage NADH,H+ -> NAD+ :

• Complexes I -> III -> IV = envoi 4 + 4 + 2 = 10 H+
• 10/3 = 3,33 ≈ 3 ATP/ NADH,H+ -> NAD+

Couplage FADH2 -> FAD :

• Complexes II -> III -> IV = envoi 4 + 2 = 6 H+
• 6/3 = 2 ATP/ FADH2 -> FAD