Éléments de Biochimie

Cours de M. Bosseloir

1ère année BSI et BSF

7. Énergétique biochimique

Une cellule a continuellement besoin d'énergie pour remplir ses fonctions : mouvements (contractions musculaires), biosynthèse, transports actifs.

Cette énergie provient du catabolisme, c'est-à-dire l'ensemble des réactions conduisant à la dégradation des aliments. Un exemple connu : l'oxydation du glucose en CO2 au cours de la respiration.

Évidemment nous ne mangeons pas tout le temps, cette énergie est donc stockée pour nos besoins futurs dans des composés dits "riches en énergie".

Remarque : Comme les aliments sont produits à partir de CO2 et de certains autres composés inorganiques grâce à l'énergie lumineuse, toute vie sur Terre dépend de l'activité solaire.

7.1. Introduction

"Riche en énergie" veut dire que la réaction d'hydrolyse de ce composé libère de l'énergie.

Par exemple:

- de +- 30 kJ/mol pour l'hydrolyse de l'ATP en ADP (+Pi),

- de 62 kJ/mol pour l'hydrolyse du phosphoénolpyruvate en pyruvate (+Pi),

- de 14 kJ/mol pour l’hydrolyse du glucose-6-phosphate en glucose.

7.2. « Riche en énergie » ?

L'ATP est la principale source "d'énergie chimique" de nos cellules.

C'est l'énergie libérée par l'hydrolyse de l'ATP en ADP ou/et AMP qui permet à la cellule d'effectuer ses travaux.

Réaction d'hydrolyse : ATP + H2O ADP + Pi + H+

énergie libérée = 30,5 kJ/molG°' = - 30,5 kJ/mol

° = conditions standards = 101,3 kPa et 298 K' = pH 7

Si la réaction d'hydrolyse de l'ATP en ADP fournit 30,5 kJ/mol, la réaction inverse -la phosphorylation de l'ADP en ATP- consomme 30,5 kJ/mol; il ne faut pas perdre de vue qu'il s'agit d'une réaction d'équilibre.

7.3. L’ATP, molécule énergétique clef !

En fait, les besoins énergétiques sont couverts grâce aux couplages de réactions (ou processus) qui libèrent de l'énergie avec celles (ceux) qui en consomment.

Exemple : le couplage de l'oxydation du glucose et des travaux cellulaires par l'intermédiaire du couple ADP/ATP.

L'oxydation du glucose fournit 2800 kJ/mol :

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

7.4. Notion de couplage

Exemple : le couplage de l'oxydation du glucose et des travaux cellulaires par l'intermédiaire du couple ADP/ATP.

7.4. Notion de couplage

On distingue quatre types de couplage :

- chimio-chimique

- chimio-osmotique

- osmo-chimique

- osmo-osmotique

Par convention, le premier processus donne l’énergie nécessaire au second.

Il faut encore distinguer transport actif (non spontané) et transport passif (spontané) pour bien comprendre ces couplages.

7.5. Types de couplage