Au cours de la glycolyse aérobie dans la phase dite de remboursement, la phosphoglycérate kinase catalyse la déphosphorylation du composé 1,3 Bisphosphoglycérate en 3-Phosphoglycérate en régénérant la molécule d'ATP. Cette transformation peut se produire à $37^{\circ} \mathrm{C}$.
a) Montrer que cette transformation peut être décrite par le couplage de deux réactions dans les conditions thermodynamiques de référence.
b) Calculer la valeur de la constante d'équilibre thermodynamique de cette réaction.
c) Montrer que le rendement énergétique de cette réaction est meilleur dans les conditions cellulaires que dans les conditions biologiques de référence.
Le 3-Phosphoglycérate est ensuite transformé en phosphoénolpyruvate selon la réaction dont l'équation stœchiométrique s'écrit :
$$
\mathrm{POCH}_2 \mathrm{CHOHCOO}^{-}=\mathrm{POCH}_2 \mathrm{CCOO}^{-}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}
$$
d) Calculer l'enthalpie libre molaire de cette réaction dans les conditions thermodynamiques de référence à $37^{\circ} \mathrm{C}$.
e) En déduire l'enthalpie libre molaire de cette réaction à $37^{\circ} \mathrm{C}$.
Le pyruvate $\left(\mathrm{CH}_3-\mathrm{CO}^{-} \mathrm{COO}^{-}\right)$est le produit terminal de la glycolyse en présence de la pyruvate kinase qui se traduit par la formation de la molécule d'ATP.
f) Écrire la réaction chimique de cette dernière transformation.
g) Comment comprenez-vous maintenant la terminologie «Phase de Remboursement» attribuée à cette partie de la glycolyse ?
Données :
La déphosphorylation du composé 1,3-Bisphosphoglycérate en 3-Phosphoglycérate est caractérisée par une enthalpie libre molaire de réaction de référence égale, à $37^{\circ} \mathrm{C}$, à $-49,1 \mathrm{~kJ} . \mathrm{mol}^{-1}$.
L'hydrolyse de l'ATP est caractérisée par une enthalpie libre molaire de réaction de référence égale, à $37^{\circ} \mathrm{C}$, à $-32,2 \mathrm{kJ.mol}^{-1}$.
On considérera le système cellulaire suivant :
$c(1,3$-Bisphosphoglycérate $)=31 \mu$ mol. $L^{-1}$
$c$ (3-Phosphoglycérate $)=16$ mol. $L^{-1}$
$c(A T P)=1,8$ mmol. $L^{-1}$
$c(A D P)=140 \mu \mathrm{mol} . L^{-1}$
$c\left(P_i\right)=1 \mathrm{mmol} . L^{-1}$
La formation du phosphoénolpyruvate est caractérisée par une constante d'équilibre thermodynamique égale à $K^{\circ}=9.10^{-2}$.
Les conditions cellulaires, à $37^{\circ} \mathrm{C}$, sont les suivantes :
$c\left(\mathrm{POCH}_2 \mathrm{CCOO}^{-}\right)=9{\mathrm{mmol} . \mathrm{L}^{-1}}^{-1}$
$c\left(\mathrm{POCH}_2 \mathrm{CHOHCOO}^{-}\right)=100 \mathrm{mmol}^{-1} \mathrm{~L}^{-1}$
L'enthalpie libre molaire de réaction de référence de la déphosphorylation du phosphoénolpyruvate est égale, à $37^{\circ} \mathrm{C}$, à $-61,9 \mathrm{kJ.mol}^{-1}$.