Correction Exercice 1

TD Bioénergétique 2

Voir un cours sur la variation d'énergie libre de Gibbs dans les conditions standard.

Voir un cours sur le potentiel de réduction standard.

Règle pour orienter 2 demi-réactions rédox impliquant 2 couples rédox : plus un couple rédox a un potentiel de réduction standard bas, plus il a tendance à céder ses électrons.

Réaction 1

1ère réaction rédox : β-hydroxybutyrate <=> acétoacétate + 2 H⁺ + 2 e^-      E°'(acétoacétate / β-hydroxybutyrate) = - 0,35 V
2ème réaction rédox : pyruvate + 2 H⁺ + 2 e^- <=> lactate       E°'(pyruvate / lactate) = - 0,19 V
Les [2 H⁺ + 2 e^-] captés par le pyruvate sont ceux cédés par le β-hydroxybutyrate.

Couplage dans le sens thermodynamiquement spontané : β-hydroxybutyrate + pyruvate <=> acétoacétate + lactate

Réaction 2

1ère réaction rédox : β-hydroxybutyrate <=> acétoacétate + 2 H⁺ + 2 e^-      E°'(acétoacétate / β-hydroxybutyrate) = - 0,35 V
2ème réaction rédox : NAD⁺ + 2 H⁺ + 2 e^- <=> NADH + H⁺     E°'(NAD⁺ / NADH) = - 0,32 V 
Couplage dans le sens thermodynamiquement spontané : β-hydroxybutyrate + NAD⁺ <=> acétoacétate + NADH + H⁺

• L'acétoacétate, le β-hydroxybutyrate et l'acétone sont les 3 corps cétoniques synthétisés par la cétogénèse (ou voie des corps cétoniques).
• Cette voie métabolique consomme l'acétyl-CoA. Elle est activée en période de jeûne ou dans le cas de certains types de diabète.

Réaction 3

1ère réaction rédox : FADH₂ <=> FAD + 2 H⁺ + 2 e^-      E°'(FAD / FADH₂) = - 0,06 V
2ème réaction rédox : 2 cyt b (Fe³⁺) + 2 e^- <=> 2 cyt b (Fe²⁺)     E°'(cyt b (Fe³⁺) / cyt b (Fe²⁺)) = + 0,08 V  
Couplage dans le sens thermodynamiquement spontané : FADH₂ + 2 cyt b (Fe³⁺) <=> FAD + 2 cyt b (Fe²⁺) + 2 H⁺

• Il s'agit d'une réaction de la chaîne respiratoire.
• Les cytochromes ne fixent pas de protons : seul 1 életron est fixé par groupement hème d'où la mise en jeu de 2 molécules de cytochrome par molécule de FADH₂ réoxydée.

Réaction 4

1ère réaction rédox : NADPH + H⁺ <=> NADP⁺ + 2 H⁺ + 2 e^-      E°'(NADP⁺ / NADPH) = - 0,32 V
2ème réaction rédox : α-cétoglutarate + 2 H⁺ + 2 e^- + NH₃ <=> L-glutamate + H₂O      E°'(α-cétoglutarate + NH₃ / L-Glu) = - 0,14 V
Couplage dans le sens thermodynamiquement spontané : NADPH + H⁺ + α-cétoglutarate + NH₃ <=> NADP⁺ + L-glutamate + H₂O

• Il s'agit de la première réaction d'assimilation de l'azote dans les acides aminés.
• Le potentiel rédox standard du couple (NAD⁺ / NADH) et celui du couple (NADP⁺ / NADPH) sont identiques.

Calcul de ΔG°'_réaction

Relation entre la variation d'énergie libre de Gibbs dans les conditions standard et la différence de potentiel de réduction standard : ΔG°'_réaction = - n . F . ΔE°'_réaction

Si une réaction se déroule dans le sens spontané alors ΔG°' < 0 : la différence ΔE°'_réaction doit donc être positive du fait du signe "-" dans cette relation.

=> ΔG°'_réaction = - 2 . 23060 . [- 0,14 - (- 0,32)] = - 8,3 kcal.mol^-1

Avec : F = 23060 cal.V^-1