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Métabolisme

Cours de Kévin iacobellis

Année 2013-2014

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Introduction

Pour assurer un certain nombre d'activités, comme le transport de substances ou encore la contraction des muscles, les cellules, qu'elles soient végétales ou

animales, doivent utiliser de l'énergie. D'où vient cette énergie qui va permettre aux cellules de réaliser les activités nécessaires à la survie de l'individu ?

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Article du site Sciencetonnante

Source : http://sciencetonnante.wordpress.com/2011/06/13/les-mitochondries-des-aliens-dans-nos-cellules/

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Energie, réactions et travail

• L’énergie provient de l’ATP

• ATP : Intermédiaire énergétique cellulaire

• Réaction d’hydrolyse :

ATP + H2O ADP + Pi

• Réaction de type exergonique

• Avec deux molécules d’eau, formation de l’AMP

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Energie, réactions et travail

• Mais qu’entendons-nous par réaction exergonique ? • Réactions qui libèrent de l’énergie

• Différentes des réaction endergoniques (fournir de l’énergie)

• Réactions dites métaboliques

• Exemple du félin pour la réaction exergonique

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Energie, réactions et travail

• Guépard : redoutable félin qui chasse constamment

• Produit et dépense beaucoup d’énergie (ATP)

• Energie libérée lors de l'hydrolyse de l'ATP

• Processus impliqué : la respiration cellulaire

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Energie, réaction et travail

• 3 types de travaux cellulaires : – Travail mécanique : cas des cellules musculaires– Travail de transport : passage de substances membranaires– Travail chimique : réactions endergoniques

• ATP fabriquée à partir des voies cataboliques

• Respiration cellulaire : voie exergonique

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Energie, réactions et travail

• Corps : voies se déroulent en plusieurs étapes

QuestionsQu'est-ce que la respiration cellulaire ?

Voie catabolique Dégradation partielle du glucose en pyruvate Produit de l’ATP Se déroule en présence d'oxygène et d'une chaîne de transporteurs d'électrons

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La respiration cellulaire

Glycolyse

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Se déroule en deux phases

BILAN2 ATP 2 NADH + H+

2 pyruvates 2 molécules d'eau

Questions• En ce qui concerne la première étape de la respiration cellulaire....

• Comment se nomme-t-elle ? La glycolyse.

• En quoi consiste-t-elle ? Début de la dégradation du glucose Production de deux moles de pyruvates.Deux grandes étapes : phase d'investissement d'énergie et phase de libération d'énergieProduction d’ATP via la phosphorylation au niveau du substrat (transfert d'un groupement phosphate à de l'ADP)

• Quelle est le rendement général ? Deux molécules d'ATP, deux NADH + H+, deux pyruvates et deux molécules d'eau

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Etape de conversion

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BILAN 1 Pyruvate = • 3 CO2

• 1 ATP• 4 NADH + H+ • 1 FADH2

A doubler !

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Respiration cellulaire : deuxième étape• En ce qui concerne la seconde...• Comment se nomme-t-elle ?

Le cycle de Krebs ou cycle de l'acide citrique ou cycles des acides tricarboxyliques.

• En quoi consiste-t-elle ? Termine la dégradation du glucose Produit trois CO2, une ATP, 4 NADH+ H+ et 1FADH2

• Quelle est le rendement général ? 6 moles de CO2, 2 molécules d'ATP, 8 moles de NADH + H+ et 2 moles de FADH2 par mole de glucose.

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Phosphorylation oxydative

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Respiration cellulaire : troisième étape

• Et puis la troisième...• Comment se nomme-t-elle ?

La phosphorylation oxydative

• En quoi consiste-t-elle ? Récupération des protons et des électrons du NADH+ H+ pour produire de l'ATPCorrespond à la chaîne de transport d'électrons, (réactions d'oxydo-réductions )Chaîne ne permet pas directement la production d'ATP (via ATP synthase)

• Qu'est-ce que la chimiosmose ? Production d'ATP par l'ATP synthase (turbine moléculaire qui utilise le gradient électrochimique )Poussée de protons à travers la membrane (force protonmotrice).

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Phosphorylation oxydative

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Chimiosmose : ATP synthase

Quel est le rendement général de la phosphorylation oxydative et de la chimiosmose ? Après la chimiosmose, on dénombre 32 à 34 moles d'ATP produites.

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Rendement général de la respiration

Pour 1 mole de glucose ?

36 à 38 moles d'ATP produites (efficacité de 40%) car….Glycolyse : 2 moles d'ATP Cycle de Krebs : 2 autres ATP Phosphorylation oxydative et chimiosmose : 32 à 34 ATP

Système très efficace, parce que la voiture la plus performante convertit en mouvement seulement 25% de l'énergie emmagasinée dans l'essence.

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Tableau récapitulatif

Etape de la respiration Molécule de départ

Rendement

Glycolyse 1 Glucose 2 pyruvates + 2 ATP + 2 H2O et 2 NADH + H+

Cycle de Krebs 1 Acetyl CoA (pyruvate transformé)

(3 CO2 + 1 ATP + 4 NADH + H+ et 1 FADH2 ) . 2 (car deux Acetyl Coa pour un glucose)

Phospohrylation oxydative NADH + H+ 32 à 34 ATP

Conclusion A partir d'un glucose et d'oxygène

H2O +ATP + CO2

CCl : L'équation de la respiration cellulaire est

C6H12O6 (glucose) + 6O2 (oxygène) → 6CO2 + 6H2O + ATP + Chaleur

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Exemple de questionCertaines toxines présentes chez les reptiles, notamment chez les cobras induisent une

série de symptômes chez l'homme incluant la désorientation, la fièvre, des insuffisances pulmonaires et même des problèmes musculaires. De cette manière, bon nombre d’activités de la victime infectée par la toxine sont altérées. L’une des toxines présentes dans le venin est la roténone. Celle-ci agit au niveau d’une voie métabolique particulière qui permet la production d’énergie nécessaire à remplir

toutes ces activités. De quelle voie s’agit-il ? Décrivez brièvement les étapes de

cette réaction et proposez une hypothèse d'action de cette toxine sur la voie.

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