ATP synthase

[idddéfix]

Salut

Je n'ai pas très bien compris la dernière étape de la chaîne respiratoire mitochondriale. 
Je sais que des protons sortent de la matrice par les complexes I, III et IV et que cela crée un gradient, ce qui va les faire rerentrer dans la matrice mais je n'ai pas compris le lien entre le formation d'eau et la création d'ATP. 
Si quelqu'un a la gentillesse de m'expliquer 

[ElCassoulet]

@idddéfix

Yep, je suis là 

 

     Pour comprendre la formation d'eau, il va falloir remonter un tout petit peu dans le temps, je vais introduire des notions, je ne sais pas si vous avez parlé de ça assez précisément dans vos cours, donc je vais essayer de faire une réponse complète, imagée, concise.

 

    Au cours des réactions de transformation du glucose jusqu'à son oxydation complète en CO2, il y a création de NADH(H+) et de FADH₂, ces composés sont plus généralement appelés des co-enzymes réduits quand ils sont chargés en hydrogène (H+), en effet le NAD+ devient NADH,H+ en captant 2H+ et le FAD devient FADH₂ en captant 2H+ aussi.

-> ce que tout cela cache, au delà du transfert de H+, c'est un transfert d'électrons pour équilibrer les charges, puisque si on ne faisait que rajouter des H+, ta molécule deviendrait de plus en plus positivement chargée. On voit ici que le transfert de H+ est couplé à celui d'électrons (qui proviennent de la molécule consommé lors de la réaction, je ne vais pas y apporter beaucoup d'importance, mais retient que les e- ne sortent pas de nul part).

  

 

Ces coenzymes sous formes réduites (avec électrons) vont être envoyées plus ou moins directement dans la matrice mitochondriale pour entrer en relation avec la chaine respiratoire de la membrane interne mitochondriale et ses complexes I, II, III, IV et ATP synthases entre autres.

-> Comme tu l'as dit, des H+ sont envoyés grâce aux complexes I, III et IV dans l'espace intermembranaire.

 

               Je ne sais pas si vous êtes entrez dans le détails, mais moi je vais y sauter à pieds joints !

 

Le complexe I utilise le NADH.

Le complexe II utilise le FADH_2.

        

        Soit, mais concrètement je dis quoi quand je dis utiliser ?

-> que ça soit le FADH2 et le NADH, quand ils rentreront avec leur complexe respectifs (donc II et I), ces molécules vont être réoxydées, c'est à dire repasser sous la forme FAD et NAD, il y a donc dissociation des protons mais aussi des électrons qui étaient associés à la molécule !

 

     Les protons se détachent dans la matrice et pourront éventuellement partir dans la matrice, mais mes électrons, ou qué qui sont ?

-> Les électrons sont en réalités partis dans les complexes I (ou II selon la molécule de départ) puis transiteront dans les complexes III et IV (indépendamment du point de départ).

(ce trajet est notamment permis par de nombreux centre Fe-S tout au long des complexes, ainsi que d'autres sites particuliers mais globalement en s'en fout un peu là).

 

Pause syndicale, voici un schéma pour te montrer la chaine respiratoire, les électrons, les coenzymes etc... : https://zupimages.net/viewer.php?id=22/46/zv3c.png

 

   Ces électrons partent avec une certaine vitesse en quelque sortes et c'est cette vitesse qui sera utilisée pour faire sortir les protons aux différents complexes.

-> mais finalement toutes les bonnes choses ont une fin (visage très triste de cellule)

 

      Le dernier complexe de la chaîne respiratoire est ton complexe IV, c'est ici que le trajet de nos électrons touchent à sa fin.

A la fin du complexe IV, attend une molécule d'O₂ qui recevra les électrons, pour compenser les charges, la liaison des e- à l'O2 est couplé à la fixation d'H+ sur cette même molécule;

-> en combinant O₂, des électrons et de l'hydrogène, et en rappelant que la formule de l'eau est H₂O; on fabrique donc des molécules d'eau !

L'oxygène constitue donc l'accepteur final des électrons libérés par les coenzymes réduites.

 

      Bon en soit j'ai expliquer la formation de l'eau, je sais pas si ça te conviens avec ça mais je vais continuer, allons au fond du fun !

(ça sera plus court, promis).

 

     Ton ATP que tu formes provient donc du gradient électrochimique de H+ qui a été mis en place par les complexes de la chaîne respiratoire, qui vont en quelques sortes, utiliser la vitesse des électrons pour faire passer des H+ dans l'espace intermembranaire.

-> si tu n'as pas d'électrons à faire passer dans ta chaîne respiratoire, alors tu n'éjecteras pas d'H+ en intermembranaire, et tu ne formeras pas d'eau non plus, puisque les électrons sont nécessaire à la formation d'eau.

 

    En bref, ne pas avoir d'eau qui se forme signifie qu'il n'y a pas d'électrons qui ont transité dans la chaine respiratoire, et que donc aucune énergie n'aura permis à des H+ de changer de compartiment.

   Si aucuns H+ ne changent de compartiment, alors l'ATP synthase qui les requiert pour fonctionner, ne formera pas d'ATP !

 

Promis je vais rajouter 2/3 schémas, mais là on m'attend pour le gâteau !

 

Edit : la réponse était surement complète, mais finalement peu imagée à mon gout, et c'est à toi de me dire si elle est concise :)

 

 

 

 

Edited November 19, 2022 by ElCassoulet

[idddéfix]

@ElCassoulet

waouh merci bcp pour cette réponse. Il reste juste un petit point de mon cours que j'ai pas hyper bien compris, c'est les 3 sites catalytiques (ouvert, serré, fermé) de F1 de l'ATP synthase. Je comprends pas trop comment fonctionne la rotation. Mais en tous cas, merci pour cette explication

https://zupimages.net/viewer.php?id=22/47/pish.png (j'avais oublié de mettre la diapo correspondante)

Edited November 21, 2022 by idddéfix

[bENZOdiazépine]

Salut @idddéfix !

 

Donc comme tu l’as dis ces 3 sites catalytiques sont dans 3 conformations différentes (ouvert, serré, fermé).

 

Le site qui va être ouvert est vide et possède une forte affinité pour l’ADP + Pi mais en revanche une faible affinité pour l’ATP.

Le site qui va être serré est occupé par l’ADP + Pi.

Le dernier site est le fermé, il a une forte affinité pour l’ATP qui se forme.

 

Mais alors comment tout ça marche réellement ?

 

Déjà grâce au passage des protons dans l’ATP synthase qui va permettre un changement de conformation des 3 sites par le biais de la rotation de la sous unité gamma (le truc en vert sur ton schéma qui au centre des 3 sites).

 

Cette sous unité gamma va ainsi faire à chaque fois une rotation de 120° et à chaque fois que la pointe touche un site cela va changer sa conformation.

 

Sur ton schéma, tu peux voir en haut que ton gamma touche la sous unité en rose clair, elle devient ouverte ce qui fait qu’elle libère son ATP et permet l’entrée d’ADP + Pi (ici le site en rose foncé est en conformation fermée et le violet en conformation serrée). On suit le sens horaire du schéma et on voit que gamma est maintenant sur le rose foncé qui devient à son tour ouvert, il libère son ATP et fait entrer l'ADP + Pi. Le site rose clair est devenu serré et le site violet fermé (on peut voir qu'en devenant fermé, l’ADP + Pi est devenu de l’ATP). Et à chaque rotation le même séquence se produit.

 

Je te mets en dessous une image qui montre les différents états dans ton schéma.

Révélation

https://zupimages.net/viewer.php?id=22/47/2030.png

 

1 - Ouvert

2 - Serré

3 - Fermé

1 - Ouvert

 

J’espère que j’ai pu répondre à ta question et si tu comprends pas dis le moi :)

Edited November 21, 2022 by bENZOdiazépine

[idddéfix]

@bENZOdiazépine Merci bcp tu viens de me débloquer la dernière partie du cours que je comprenais pas