| Correction Exercice N°5 : Force proton motrice - synthèse d'ATP |
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Schéma général du fonctionnement de la chaîne respiratoire :
Source : KEGG |
5a. Calcul de la variation de l'énergie libre de Gibbs standard de la réoxydation du NADH Les deux-demi réactions rédox sont :
Avec :
La réaction globale est : NADH + H+ + 1/2 O2 <=> NAD+ + H2O Caractérisée par une différence de potentiel rédox standard : ΔE°' = E°'(O2/H2O) - E°'(NAD+/NADH) = 0,82 - (- 0,32) = + 1,14 V D'après la relation : ΔG°'(réoxydation) = - n . F . ΔE°' on obtient : ΔG°'(réoxydation) = - 2 x 96500 x 1,14 = - 216 kJ.mol-1 |
5b. Calcul de la variation d'énergie libre de Gibbs associée à l'expulsion d'un proton La variation d'énergie libre du transfert de protons s'écrit : ΔG'(H+) = RT Ln ([H+]ext / [H+]int) + (zH+ . F . ΔΨ) Comme : pH = - log([H+]) et Ln(a) = 2,3 . log10a => ΔG'(H+) = 2,3 . RT (pHint- pHext) + (zH+ . F . ΔΨ) avec :
=> ΔG'(H+) = (2,3 x 8,31 x 310 x 1,4) + (1 x 96500 x 0,14) soit : ΔG'(H+) = + 21,8 kJ.(mol H+ explulsé)-1 |
5c. Nombre maximum théorique de protons expulsés lors de la réoxydation d'une mole de NADH,H+ Ce nombre théorique est donné par le rapport : nH+ = |ΔG°'(réoxydation)| / |ΔG'(H+)| Soit environ 10 protons expulsés.(mol NADH réoxydée)-1 |
5d. Nombre minimal de protons qui doivent rentrer pour permettre la synthèse d'une mole d'ATP. La synthèse de l'ATP s'écrit : ADP + Pi <=> ATP + H2O K'φ est la constante définie par le rapport des concentrations physiologiques des métabolites : K'φ = [ATP]φ / ([ADP]φ . [Pi]φ) La concentration de l'eau (55,5 M) est considérée comme une constante. Comme : [ATP]φ = [ADP]φ = [Pi]φ = 10-2 M alors : K'φ = 102 M-1 donc : soit : ΔG'(synthèse ATP) = + 42 kJ.mol-1 Le nombre minimal de protons qui doivent rentrer est donc : mH+ = |ΔG'(synthèse ATP)| / |ΔG'(H+)| = 2 protons
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