|
DIVERSITE
ET COMPLEMENTARITE DES METABOLISMES
|
|---|
I- La respiration, une oxydation complète de la matière organique
1- Mise en évidence de la respiration chez les levures (EXAO) |
|
| La respiration cellulaire se traduit par une absorption de dioxygène et un rejet de dioxyde de carbone qui dépendent de la présence dans le milieu d'un métabolite : le glucose. |
 |
| Les mitochondries sont bien le siège de la respiration mais leur "carburant" n'est pas le glucose mais le pyruvate. |
II- Les étapes biochimiques de la respiration
1- La glycolyse
| La glycolyse fournit 2 molécules d'ATP et permet la formation de 2 molécules de pyruvate. |
| Dans
la matrice, le pyruvate subit une décarboxylation pour former de
l'acétate pris en charge par une molécule de coenzyme A. L'acétyl coA
(en C2) est fixé par de l'oxaloacétate (en C4) pour former du
citrate. (en C6). Le coenzyme A libéré est recyclé et fixera une
nouvelle molécule d'acétate. A partir du citrate commence une suite de
réactions au cours desquelles se
succèdent décarboxylations et déshydrogénations. L'ensemble de
ces réactions constitue le cycle de
Krebs. Bilan de ce qui s'est passé dans la matrice pour l'entrée d'une molécule de pyruvate : - Production de 5 transporteurs réduits (4 NADH, H+ et 1 FADH2) - Production d'1 GTP (Guanosine triphosphate équivalent à 1 ATP en terme d'énergie) - Production de 3 CO2 |
Pb : ce bilan ne fait apparaître qu'une seule molécule de GTP : à quoi servent les transporteurs réduits ?
3- La phosphorylation oxydative
Détail de la chaîne respiratoire (hors programme)
| Les
transporteurs réduits cèdent leurs électrons à une chaîne de
transporteurs enchassés dans la membrane interne mitochondriale.
Ces
protéines sont placées selon un potentiel red/ox croissant et au cours
du transfert des électrons, des protons sont transférés dans l'espace
intermembranaire où ils s'accumulent. Un gradient de protons s'intalle
entre cet espace et la matrice. Le passage de ces protons à travers les
sphères pédonculées
permet la synthèse de 34 molécules d'ATP par molécule de
glucose : c'est la phosphorylation
oxydative. Au
total, la respiration fournit 36 ou 38 molécules d'ATP par molécule de
glucose : |
Remarque (hors programme) : pourquoi 36 ou 38 molécules d'ATP ? En fait cela dépend de la manière dont les transporteurs de protons (NADH) sont transférés dans la matrice. Le transfert direct n'est pas possible et il existe 2 navettes : la navette Malate-Aspartate dans les cellules du foie et du coeur, la navette Glycérol 3 phosphate dans les autres cellules. Le bilan de la première est la production d'un NADH dans la matrice pour un NADH produit par la glycolyse. Le bilan de la seconde est un peu différent car il conduit à la production d'un FADH2 dans la matrice pour un NADH produit par la glycolyse. Or, un NADH permet la production de 3 ATP et un FADH2, la production de 2 ATP. La raison de cette différence est que le FADH2 ne donne pas ses électrons au premier complexe de la chaine respiratoire (contrairement au NADH) mais au deuxième complexe : cela se traduit par moins de H+ pompés dans l'espace intermembranaire (6 au lieu de 10).
Un mooc très complet dans un anglais très bien prononcé que je recommande aux DNL qui souhaitent à la fois approfondir et s'exercer en compréhension orale :
*Pb : la
respiration n'est pas la seule voie d'oxydation des nutriments. De
nombreuses cellules (bactéries, levures...) sont capables de produire
de l'ATP en l'absence d'oxygène par fermentation. Qu'est ce qu'une
fermentation ?
III- Une autre source d'ATP : les fermentations
1- Un exemple de fermentation : la fermentation alcoolique
 |
 |
 |
| Une fermentation est une dégradation
partielle du substrat organique qui aboutit à un résidu organique.
Le transfert de l'énergie à
l'ATP est faible. Toute
fermentation commence par la glycolyse et se termine par la
régénération des transporteurs d'hydrogène. Mais la fermentation n'est
pas toujours synonyme de métabolisme en milieu anaérobie : la
fermentation acétique nécessite la présence de dioxygène. Lorsqu'une cellule ne possède pas de chaîne respiratoire, la fermentation est le seul mode de catabolisme énergétique. Les cellules en possédant une peuvent faire de la respiration et/ou de la fermentation. |