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Correction examen biochimie DEUG SV 2eme annee Juin 2004
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Université d'Angers - Module Biochimie Métabolique SV24 - Session de Juin 2004
Question n°1: (8 x 0,5 points = 4 points)
PARTIE A: BIOÉNERGÉTIQUE (8 POINTS)
Répondre par vrai ou faux aux assertions 1 à 3. Donner la réponse aux questions 4 à 8.
Assertion ou question
1. Une valeur d'énergie libre de Gibbs
standard nulle signifie que la réaction
considérée est à l'équilibre.
2. Le potentiel d'oxydo-réduction standard du
couple (2H + /H 2 ) est plus élevé à pH = 0 que
dans la cellule.
3. Il y a deux réactions d'oxydo-réduction au
cours de la glycolyse.
Réponse
FAUX
VRAI
FAUX
pyruvate -----> lactate (lactate DH / bactéries lactiques)
4. Ecrivez une réaction qui permet aux
organismes anaérobies de réoxyder le NADH
formé lors de la glycolyse
(les formules développées ne sont pas
demandées).
5. Ecrivez la réaction de réoxydation du NAD
réduit par l’oxygène moléculaire.
6. Calculez la variation d’énergie libre de
Gibbs standard dans les conditions
physiologiques (∆G°’) de cette réaction
(question n° 5).
7. Calculez le nombre théorique de molécules
d'ATP susceptibles d'être synthétisées.
8. Quel est le nombre réel de molécules d'ATP
synthétisées ?
Pourquoi est-il différent de cette valeur
théorique ?
OU acétaldéhyde -----> éthanol (alcool DH / levures)
chacune de ces réactions est couplée à : NADH + H +
NAD +
[voir "fermentation" GLYCOLYSE] [voir cette partie du cours
GLYCOLYSE]
NADH + H + + 1/2 O 2 NAD + + H 2 O
∆G°’ réoxydation NADH = - n . F . ∆E°’ = - n . F . (E°’ [1/2 O2 / H2O] -
E°’ [NAD+ / NADH,H+]
)
∆G°’ = - 2 . 96500 . [0,82 - (- 0,32)] = - 220 kJ.mol-1
∆G°’ réoxydation
220 kJ.mol-1
n = ----------------------- = ------------------- = 7 molécules d'ATP
∆G°' synthèse ATP 30,3 kJ.mol -1
nombre réel = 3 molécules d'ATP (ou 2 dans le cas du NADH
cytosolique provenant de la glycolyse)
Voir la partie du cours force proton - motrice / ATP synthase
Question n°2 (4 points):
Une enzyme catalyse la réaction : A B + C avec : ∆G’ = - 2,28 kJ.mol -1
In vivo les concentrations sont les suivantes : [A]ϕ = 200 pM ; [B]ϕ = 0,02 mM ; [C]ϕ = 20 µM
a. Comment se déroule cette réaction dans la cellule ?
b. Calculez la variation d'énergie libre de Gibbs standard dans les conditions physiologiques.
c. Quelle conclusion tirez-vous de cette valeur ?
d. Calculez la valeur de la constante d'équilibre de cette réaction.
Données pour les deux questions : E°’ [1/2 O2 / H2O] = + 0,82 V ; E°’ [NAD+ / NADH,H+] = - 0,32 V ; R = 8,31 J.K -1 .mol -1
REPONSE :
T = 37°C ; ∆G°' synthèse ATP
= + 30,3 kJ.mol -1 ; F =
96500 J.V -1 .mol -1
La principale source d'erreurs a été la confusion entre :
variation d'énergie libre de Gibbs dans la cellule : ∆G' = ∆G 0 ' + R T Ln K ϕ
variation d'énergie libre de Gibbs standard dans les conditions physiologiques : ∆G 0 ' = - R . T . Ln K eq
RAPPEL : dans les 2 cas, "conditions physiologiques" signifie pH = 7, que ce soit in vitro (standard) ou in vivo
(cellule)
Bien que l'attention des étudiants ait été attirée sur ce sujet au cours des séances de travaux dirigés, l'autre source
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d'erreur a été les puissances de 10 et leur préfixe (!) et les erreurs de calculs de K eq (!!).
a. La valeur NÉGATIVE (∆G’ = - 2,28 kJ.mol -1 ) indique que la réaction est spontanée dans la cellule dans le sens de
formation de B et C. (0,75 point)
C'est une réaction EXERgonique.
b. A partir de la relation : ∆G' = ∆G 0 ' + R T Ln K ϕ
(0,5 point)
il fallait calculer :
∆G 0 ' = ∆G' - R T Ln K ϕ
où Kϕ est la constante définie par le rapport des concentrations des métabolites dans la cellule, soit :
K ϕ
[B]ϕ [C]ϕ 0,02 10 -3 x 20 10 -6
= --------------------- = -------------------------------- = 2 M
(0,5 point)
[A]ϕ 200 10-12
Rappel : mM = 10 -3 M ; µM = 10 -6 M ; pM = 10 -12 M ; T = 273°K + 37°C = 310°K
soit : ∆G 0 ' = - 2,28 10 3 - 1,79 10 3 = - 4,07 10 3 J.mol -1
(0,5 point)
c. La valeur NÉGATIVE (∆G 0 ' = - 4,07 kJ.mol -1 ) indique que la réaction est également spontanée dans les conditions
standard dans le sens de formation de B et C. (0,75 point)
En fait, elle l'est même davantage (valeur encore plus négative), c'est-à-dire que les les conditions standard sont encore
plus éloignées de l'état d'équilibre que ne l'est le rapport des concentrations des métabolites.
d. La variation d'énergie libre de Gibbs standard de la réaction s'écrit : ∆G 0 ' = - R . T . Ln K eq (0,5 point)
∆G 0 ' 4070
D'où : K eq = exp - [------------] = exp - [------------------] = 4,85 M (0,5 point)
R T 8,31 x 298
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