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Chapitre 2. titre. Le métabolisme 3 ème partie. PLAN. 3. Notions de thermodynamique. 3.1. Energie de réaction. 3.3. Relation entre énergie et équilibre. plan. 3.2. Equilibre. 3.4. Couplage énergétique. 3.4.1. Réactions en parallèle.

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Presentation Transcript

  1. Chapitre 2 titre Le métabolisme 3ème partie

  2. PLAN 3. Notions de thermodynamique. 3.1. Energie de réaction. 3.3. Relation entre énergie et équilibre. plan 3.2. Equilibre. 3.4. Couplage énergétique. 3.4.1. Réactions en parallèle. 3.4.2. Réactions en série.

  3. 3. Notions de thermodynamique. L’énergie est nommée DG, variation d’énergie libre de Gibbs. DG = Gfinal - Ginitial 3.1. Energie de réaction. 3.1 en kJ.mol-1 O- P O O CH2O CH2OH DG = - 8,0 kJ.mol-1 O O O OH OH OH OH OH OH ATP ADP OH OH glucose glucose 6 phosphate si DG > 0 La réaction consomme de l’Eg. Elle est endergonique Elle est difficile si DG < 0 La réaction dégage de l’Eg. Elle est exergonique Elle est spontanée PLAN

  4. 3. Notions de thermodynamique. Toutes ces valeurs de DG sont différentes. 3.1. Energie de réaction. 3.1 O- C’est le plus juste, mais il est difficilement mesurable. DG = -8,0 kJ. mol-1 Quel intérêt ? P O O CH2O CH2OH Il est artificiel mais c’est une méthode pour comparer les réactions entre elles. O O DG° = -4,0 kJ. mol-1 O OH OH La valeur de DG dépend des conditions de la réaction. OH OH OH OH ATP ADP * La température. Les biologistes travaillent à 25°C ou 298 K OH OH * Les concentrations des réactifs. Les valeurs réelles DG glucose glucose 6 phosphate Conditions standards Toutes les concentrations = 1 mol.L-1DG° * Le pH. Les chimistes travaillent à pH0 DG ou DG° Les biologistes travaillent à pH7 DG’ ou DG°’ PLAN

  5. 3. Notions de thermodynamique. Henry de Le Chatelier (1850 -1936) a formalisé ce phénomène: « Toute modification d’un facteur d’un équilibre chimique provoque, si elle se produit seule, un déplacement de l’équilibre dans un sens qui tend à s ’opposer à la variation du facteur considéré. » 3.2. Equilibre. 3.2 A tout moment de la réaction: K = (Cpdt / Créact) Les réactions biologiques sont des équilibres. Elles se produisent dans les deux sens en fonctions des conditions (concentrations des réactifs). Celles-ci sont caractérisées une constante. Si l’on modifie les concentrations, on modifie K et la réaction se produit dans le sens le plus favorable. La réaction se déroule dans le sens qui compense la variation de concentration « pour revenir comme avant ! » Lorsque la réaction est à l’équilibre: Kéq = (Cpdt / Créact) Ca marche aussi dans l’autre sens. Ce qui ne veut pas dire que les concentrations sont égales (K = 1) de chaque « côtés » de la réaction ! K > Kéq K < Kéq Fructose 1,6 diP DHP G3P PLAN

  6. 3. Notions de thermodynamique. 3.3. Relation entre énergie et équilibre. 3.3 K influence le sens de la réaction. C’est l’équation de Nernst. Il existe une relation entre K et DG. DG influence le sens de la réaction. DG = DG°' + R.T.Ln (Cpdt / Créact) Tout est à savoir par cœur ! DG = DG°' + R.T.Ln K • R = 8,314 J.mol-1.deg-1 T = 298 °K • 1 kJ = 1 000 J DG = DG°' + 2,48.Ln K • Ln = 2,303 log DG = DG°' + 5,7.log K PLAN

  7. 3. Notions de thermodynamique. Certaines réactions non spontanées utilisent l’énergie dégagée par des réactions plus favorables. 3.4. Couplage énergétique. 3.4.1 3.4.1. Réactions en parallèle. Voici le cas de la première réaction de la glycolyse, la phosphorylation du glucose par l’hexokinase. CH2PO4 CH2OH O O + Pi DG°’ = +13,8 kJ.mol-1 OH OH OH OH OH OH OH OH ATP ADP DG°’ = -30,5 kJ.mol-1 + Pi effet PDTG Réaction défavorable Réaction favorable Cette valeur élevée (en valeur absolue) sous-entend que la réaction est très violente. Le Pi est éjecté avec force. En s’hydrolysant, l’ATP projette violement contre le glucose, le Pi qui pénètre dans le nuage électronique et forme une liaison covalente. PLAN

  8. 3. Notions de thermodynamique. Certaines réactions non spontanées utilisent l’énergie dégagée par des réactions plus favorables. 3.4. Couplage énergétique. 3.4.1 3.4.1. Réactions en parallèle. Voici le cas de la première réaction de la glycolyse, la phosphorylation du glucose par l’hexokinase. CH2PO4 CH2OH CH2OH CH2PO4 O O O O + Pi DG°’ = +13,8 kJ.mol-1 OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH DG°’ = SDG°’ = -16,7 kJ.mol-1 OH OH OH OH ATP ATP ADP ADP DG°’ = -30,5 kJ.mol-1 + Pi En s’hydrolysant, l’ATP projette violement contre le glucose, le Pi qui pénètre dans le nuage électronique et forme une liaison covalente. PLAN

  9. 3. Notions de thermodynamique. Lorsque deux réactions sont en série, le substrat de la deuxième est le produit de la première. La première réaction modifie la constante d’équilibre de la deuxième. 3.4. Couplage énergétique. 3.4.2 3.4.2. Réactions en série. CH2OH CH2PO4 CH2PO4 CH2PO4 CH2PO4 O O O O CH2OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH PLAN

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