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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
Physiologie du vivant
(101-CKA-05)
Présenté par Karine Dion
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
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.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Molécules complexes
Molécules simples
Énergie
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’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
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
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
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Réactions d’oxydoréduction
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + H2O + Énergie
Respiration cellulaire aérobie
oxydation
réduction
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LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
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+.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Les électrons voyagent beaucoup pendant la respiration cellulaire aérobie:
Nutriment NADH chaîne de transport d’électrons O2
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LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
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
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Bilan total de la glycolyse:
+ 2 ATP
+ 2 NADH
+ 2 H+
Glucose 2 PGAL 2 Pyruvate
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• Le pyruvate entre dans la mitochondrie grâce à une perméase et un mécanisme de cotransport de protons et de pyruvate.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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
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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
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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
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LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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
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• 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 RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• 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.
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Bilan total de la respiration cellulaire aérobie:
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
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.
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AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)
Fermentation alcoolique
LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)
Fermentation lactique
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