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Thème 1 Spécialité SVT TS Energie et cellule vivante eucaryote

Chapitre 2 : La respiration cellulaire et la fermentation

Livre : p 11 et 32

La respiration d’un organisme se manifeste par une consommation de dioxygène et un rejet de dioxyde de carbone. Ces échanges gazeux sont liés à l’oxydation cellulaire de nutriments comme le glucose pour produire l’énergie nécessaire à la vie des cellules.

Comment expliquer la production d’énergie par les cellules eucaryotes à partir de molécules organiques comme le glucose en milieu aérobie?

I. La respiration cellulaire en présence de dioxygène de la plupart des cellules eucaryotes

Livre p 34 et 35

La respiration cellulaire d’une molécule de glucose peut être traduite par l’équation bilan suivante :

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie

La respiration comporte plusieurs étapes chimiques catalysées par des enzymes (protéines).

1) L’oxydation du glucose en pyruvate, la glycolyse

Livre p 38

Elle se déroule dans le hyaloplasme et s’accompagne aussi de la production de composés réduits R’H2.

C6H12O6 + 2 R’ 2 CH3COCOOH + 2 R’H2

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

2) Les mitochondries, organites cellulaires indispensables à la respiration cellulaire

Livre p 36 et 37

Les mitochondries sont des organites cytoplasmiques de faible taille (1 µm), probablement issus d’une endosymbiose ancestrale. Chaque mitochondrie est enveloppée par deux membranes délimitant entre elles un espace inter membranaire. La membrane externe sépare la mitochondrie du hyaloplasme cellulaire et la membrane interne limite la matrice de la mitochondrie. Cette membrane interne forme de nombreux replis appelés crêtes membranaires.

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3) Les décarboxylations oxydatives du pyruvate (Cycle de Krebs)

Livre p 38

Elle se déroule dans la matrice des mitochondries,

2 CH3COCOOH + 10 R’ + 6 H2O 6 CO2 + 10 R’H2

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

4) L’oxydation par le dioxygène des composés réduits

Livre p 39

Cette étape se déroule dans les crêtes mitochondriales. Cette oxydation est couplée à une grande production d’ATP.

12 R’H2 + 6 O*2 12 R’ + 12 H2O

*

32 ADP + 32 Pi 32 ATP Livre p 40 et 41 A partir d’une molécule de glucose oxydée, on obtient 36 molécules d’ATP.

C6H12O6 + 6 O*2 + 6 H2O 6 CO2 + 12 H2O

* + 36 ATP

Equation bilan de la respiration d’une molécule de glucose

Schématisation du couplage énergétique entre la photosynthèse et la respiration cellulaire

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II. La fermentation dans certaines cellules eucaryotes en absence de dioxygène

Livre p 44 et 45 Une oxydation « incomplète » est possible par fermentation. Elle produit un déchet organique, reste du substrat réduit non totalement oxydé (éthanol pour la fermentation alcoolique ou acide lactique pour la fermentation lactique). La fermentation correspond donc à une glycolyse suivie d’une oxydation non phosphorylante. C6H12O6 + 2 R’ 2 CH3COCOOH + 2 R’H2 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 R’

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

Cette fermentation permet un renouvellement peu efficace de l’ATP (2 par molécule de glucose) mais qui autorise une vie sans dioxygène (en condition anaérobie pour les cellules musculaires par exemple).

Les étapes de la fermentation alcoolique

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Au sein d’une cellule eucaryote, la production d’ATP peut se réaliser grâce :

• A la phase photochimique de la photosynthèse • A la respiration cellulaire • A la fermentation

Bilan : Livre p 46, 47, 48 et 49