Université d'Angers - Module S4BG4 - Bioénergétique et enzymologie - Session de Juin 2009

Exercice n°1 (6 points) - Répondre par vrai ou faux aux assertions suivantes.

A1. Tout processus réversible est spontané.
FAUX
A2. Si Keq = 1, alors ∆G’ = 0 J.mol-1.
FAUX
A3. La flavine mononucléotide est un transporteur mobile de la chaîne respiratoire.
FAUX
A4. La variation d’énergie libre de Gibbs quantifie la chaleur récupérée lors d’un processus biologique.
FAUX
A5. L’inhibition compétitive est une fixation exclusive du substrat et de l’inhibiteur.
VRAI
A6. Dans l’état de transition, le substrat a une énergie libre plus élevée.
VRAI


Exercice n°2 (6 points) - Donner une réponse simple aux questions suivantes.
Q1. Soient les deux couples rédox :
E0'(NAD+/ NADH + H+) = - 0,32 V
E0'(1/2 O2 / H2O) = + 0,82 V
Ecrivez les deux demi-réactions rédox dans le sens spontané.
NADH + H+ ---> NAD+ + 2 H+ +2 e-

1/2 O2 + 2 H+ +2 e- ---> H2O
Q2. Sous quelle forme le pouvoir réducteur entre-t-il dans la mitochondrie via la navette au glycérol phosphate ?
FADH2
Q3. Quel complexe de la chaîne respiratoire ne contribue pas à l’expulsion de protons ?
Le complexe II
Q4. Comment devient la matrice par rapport à l’espace intermembranaire lors de l’expulsion des protons ?
Plus alcaline et plus négative
Q5. Citer un type d’inhibition qui ne modifie pas Vmax.
Compétitive
Q6. Quelle sont les conditions de concentrations de substrat pour mesurer la vitesse initiale de catalyse d’une enzyme ?
[S0] >> [E0]


Exercice n°3 (8 points)
Une enzyme catalyse la réaction : A + B <====>  C + 2D
La variation d'énergie libre de Gibbs standard de formation de C vaut :
G0' = - 4,7 kJ/mol.
In vivo, les concentrations des composés sont : [A] = 0,01 mM -  [B] =  360 pM  -  [C] = 3 
10-5 M -  [D] = 2,5 µM

1. Ecrivez l’expression de la constante d’équilibre de la réaction de formation de C.

2. Calculez la valeur de la constante d’équilibre.
3. Quel est le sens spontané de la réaction dans les conditions standard ?
4. Que vaut ΔG' ?
5. Dans quel sens se déroule la réaction dans les conditions physiologiques ?

Données: R = 8,31 J.K
-1.mol-1   ;   T = 37°C.

1. Conditions standard

Dans le sens de FORMATION de C, la variation d'énergie libre STANDARD ∆
G0' = - 4,7 kJ/mol.

                               [C]
eq x [D]2eq
Soit:    Keq =        ———————    =     exp -  (∆G0' / RT)  =  6,2 M
                                [A]
eq x [B]eq

Dans les conditions STANDARD, la réaction SPONTANÉE est la formation de C + 2D.


2. Conditions physiologiques

                     [C]
phy x [D]2phy              3 10-5 M x (2,5 10-6 M)2
Kphy =     —————————   =  —————————————      =      5,21 10-2 M
                      [A]
phy x [B]phy               0,01 10-3 M x 360 10-12 M

Les constantes ont des valeurs très différentes. Donc les concentrations physiologiques sont très éloignées de celles que l'on trouve à l'équilibre.


3. Sens de la réaction dans les conditions physiologiques
: ∆G' = ∆G0' + RT Ln [Kphy]  = - 12,3 kJ/mol

Donc, dans la cellule, la réaction est encore plus SPONTANÉE (plus exergonique) dans le sens C + 2D.