LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Physiologie du vivant (101-CKA-05) Présenté par...

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

Physiologie du vivant

(101-CKA-05)

Présenté par Karine Dion


LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE



But du cours:

Comprendre comment les cellules extraient de l’énergie des molécules organiques et s’en servent pour régénérer l’ATP.



Molécules complexes

Molécules simples

Énergie



Composés organiques + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau + Énergie

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + H2O + Énergie

Respiration cellulaire aérobie

Énergie sous forme d’ATP et de chaleur



Réactions d’oxydoréduction

Les électrons dans les réactions chimiques passent d’un réactif à l’autre.

Lorsqu’il y a une perte d’électrons

Lorsqu’il a y un gain d’électrons

Oxydation

Réduction



Réactions d’oxydoréduction



C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + H2O + Énergie

Respiration cellulaire aérobie

oxydation

réduction



Le glucose est dégradé en une série d’étapes. Aux étapes clés, des atomes d’H sont arrachés au glucose et sont attachés à des molécules de NAD+.



Les électrons voyagent beaucoup pendant la respiration cellulaire aérobie:

Nutriment NADH chaîne de transport d’électrons O2


LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE



La respiration cellulaire aérobie comprend 3 stades métaboliques:

1. La glycolyse

2. Le cycle de Krebs

3. La chaîne de transport d’électrons

et phosphorylation oxydative

CYTOSOL

MATRICE MITOCHONDRIALE

MEMBRANE INTERNE DE LA MITOCHONDRIE



Phase d’investissement d’énergie

Glycolyse

• Le glucose entre dans la cellule par une perméase.

• Deux phosphorylations se succèdent.

• La molécule résultante est scindée en 2.

• On obtient 2 molécules de phosphoglycéraldéhyde (PGAL) qui vont prendre part à la deuxième phase.



Phase de libération d’énergie

Glycolyse

• Il y a une réaction d’oxydation qui réduit le NAD+ en NADH + H+ (x2).

• On attache du Pi au PGAL.

• Il y a création de 2 molécules d’ATP.

• On réarrange les électrons du substrat.

• Il y a création de 2 autres molécules d’ATP.



Bilan total de la glycolyse:

+ 2 ATP

+ 2 NADH

+ 2 H+

Glucose 2 PGAL 2 Pyruvate



• Le pyruvate entre dans la mitochondrie grâce à une perméase et un mécanisme de cotransport de protons et de pyruvate.



• Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et libérés sous forme de CO2.

• Les fragments restants sont oxydés et le NAD+ est réduit en NADH + H+ (x2).• La coenzyme A s’unit avec les molécules formées.• On obtient 2 molécules d’acétyl-CoA qui peuvent entrer dans le cycle de Krebs.



• L’acétyl-CoA entre dans le cycle en se liant à l’oxaloacétate pour former du citrate.

• Il y a 3 oxydations qui réduisent le NAD+ en NADH + H+ (x2).

• Il y a 1 oxydation qui réduit le FAD en FADH2 (x2).

• Il y a création de 2 ATP.

Cycle de Krebs



2 pyruvate 2 acétyl-CoA + 2 oxaloacétate citrate 2 oxaloacétate

Bilan total du cycle de Krebs:

+ 2 ATP

+ 8 NADH

+ 8 H+

+ 2 FADH2

+ 6 CO2



• La majeure partie de l’énergie extraite des nutriments est libérée par le NADH + H+ et la FADH2.

• Ils relient la glycolyse et le cycle de Krebs à la machinerie de la phosphorylation oxydative, qui alimente la synthèse de l’ATP avec l’énergie libérée par la chaîne de transport d’électrons.

Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative



• Les électrons extraits des nutriments sont transférés par le NADH + H+ et la FADH2 aux protéines de la chaîne.

• Les électrons sont acheminés à la prochaine molécule qui a plus d’affinité pour les électrons et ensuite à la prochaine.

• La dernière molécule cède ses électrons à l’O2 qui receuille une paire de protons dans le milieu aqueux et forme de l’eau.

Chaîne de transport d’électrons



• La chaîne de transport d’électrons ne produit pas d’ATP directement. Elle fait passer les électrons des nutriments à l’O2 en une série d’étapes qui libèrent l’énergie de manière contrôlée.

• Certaines composantes de la chaîne captent et libèrent des protons H+ dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie.



• La membrane de la mitochondrie possède des complexes protéiques appelés ATP synthétases qui fabriquent l’ATP à partir de l’ADP et de phosphate inorganique.

• L’ATP synthétase utilise le gradient électrochimique causé par les protons H+ de part et d’autre de la membrane mitochondriale interne.

• Les H+ refluent à travers l’ATP synthétase pour retourner dans la matrice.

• Lorsque les H+ passent, le complexe protéique produit une phosphorylation oxydative de l’ADP et forme de l’ATP.

Phosphorylation oxydative



• Chaque NADH + H+ libère assez d’énergie pour la formation de 3 ATP.

• Chaque FADH2 libère assez d’énergie pour la formation de 2 ATP.



Bilan total de la respiration cellulaire aérobie:


AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)

• La fermentation permet à certaines cellules de produire de l’ATP en absence d’O2.

• Certains organismes ne font que de la fermentation. D’autres utilisent les 2 processus.

La fermentation

La fermentation produit seulement 2 moles d’ATP par mole de glucose.



Fermentation alcoolique



Fermentation lactique

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