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La respiration cellulaire
Royaume du MarocMinistère de l’Education Nationale
de l’Enseignement Supérieurde la Formation des Cadres
et de la Recherche Scientifique
Résumé de cours pour les étudiants professeurs de centre pédagogique de Fès
Discipline Science de la Vie et de la Terre
Préparé par le Professeur : Dr. Eloutassi Noureddine
2011 – 2012
Quelques principes
mitochondrie
chloroplaste
CO2 + H20 Moléc. organiques + O2
ATP
Én. lumineuse
Én. thermique
Respiration
¢R
Photosynthès
e
Voies cataboliques génératrices d’énergie
Fermentation Dégradation partielle
glucose Ø chaîne transport des é
Respiration ¢R anaérobie Chaîne transport é
Respiration ¢R aérobie Combustible = glucose
comburant = O2
Chaîne transport é
(glucose)
Dégradation de nutriments
Sans O2 Avec O2
Équation de base
Respiration ¢R aérobie
Sucres + O2 déchets + énergie
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie
Quelques principes
Pour être utilisable, Én. entreposée dans ATP adénosine triphosphate riche en Én. group.
phosphate
ATP ADP + P inorganique
Prix du travail ¢R: perte P
Quelques principes
ATP… quelle utilité ?
Travail de transport Travail mécanique Travail chimique
ATP ADP+ Pi
On produit chaque jour notre poids en
ATP !
Quelques principes
Réaction d’oxydoréduction Oxydation: perte d’é Réduction: gain d’é
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O +
oxydé
réduit
é
é
énergie
Quelques principes
Principes d’oxydoréduction
Dégradation glucose plusieurs étapes (enzymes)
Si une seule et unique étape…
Quelques principes
Transport d’électrons
Les é sont très énergiques ! Passe d’une molécule à l’autre…
Nutriments NAD+ Chaîne transport d’é O2
éé
NADH +H+
Quelques principes
Transport d’électrons Coenzyme oxydant NAD+ nicotinamide adénine dinucléotide Capteur d’é le plus polyvalent
NAD+ NADH + H+libre dans cytosol
capte 2 é et 1 proton
oxydé réduit
réserve d’énergie
Quelques principes
Transport d’électrons
explosionénergie
libérationgraduelled’énergie
KaBoOM !!
H2 ½ O2
Fig. 9.5
2 H+ 2 e-
2 e-2 H+ ½ O2
ATP
H2O
Respiration cellulaire aérobie
Caractéristiques générales3 étapes faciles :
glycolyse cycle de Krebs chaîne de transport d’é & chimiosmose
1 mole glucose dégradée produit … 6 moles CO2 36-38 moles ATP
Glycolyse Cycle de Krebs
Chaîne de transport é
& chimiosmose
Respiration cellulaire aérobie
Fig. 9.6
glucose pyruvate
électrons
ATP ATP ATP
électrons
Respiration cellulaire aérobie
Production d’ATP 10% phosph. a/n substrat (phase 1 &
2) 90% phosphorylation oxydative
(phase 3)enzyme (catalyseur)
pyruvate
Fig. 9.7
Phosphorylationa/n substrat
1ère partie - Glycolyse
Glycolyse = « dégradation du glucose »
a/n cytosol Se fait en présence ou absence O2
Résultat1 mole glucose 2 moles pyruvate
(6C) (3C)
1ère partie - Glycolyse
Phase d’investissement Én
Phosphoryler la molécule pour l’hydrolyser en deux
coût 2 ATP
Phase de libération ÉnModification de la
molécule à 3C Libération 4 ATP Capteur d’é NAD+
(2 NADH + 2H+)
2 étapes
1ère partie - Glycolyse
Fig.9.9
1ère partie - Glycolyse
1ère partie - Glycolyse
1 glucose
2 pyruvates
1ère étape
2ème étape
2 ADP 2 ATP
4 ATP 4 ADP
2 NAD+ 2 NADH + 2H+
glucose 2 pyruvates
2 ATP
2 NADH + 2H+
Rendement
Perte
Gain
ø CO2
Glycolyse Cycle de Krebs
Chaîne de transport é
& chimiosmose
Respiration cellulaire aérobie
Fig. 9.6
glucose pyruvate
électrons
ATP ATP ATP
électrons
Avant le Cycle de Krebs
Dans la mitochondrie (matrice) réaction qui exige O2
Étape entre glycolyse et cycle de Krebs…
(3C)pyruvate
CO2
NAD+ NADH + H+
Coenzyme A
(2C)acétyle Co-A
Avant le Cycle de Krebs
Étape entre glycolyse et cycle de Krebs…
Avant: 2 moles de pyruvate
Après: 2 acétyle Co-A
Ø ATP2 CO2
2 NADH + 2H+
Cycle de Krebs
cycle de Krebs
acétyle Co-A (2C)
oxaloacétate (4C)
citrate (6C)
+
…et dégradation du citrate en oxaloacétate
1 mole acétyle Co-A (2C) entre dans le cycle…
Cycle de Krebs
Bilan pour 1 mole Acétyle Co-A
Cycle de Krebs
2 CO2 1 ATP3 NADH + 3H+1 FADH2
accepteurs d’é
Cycle de Krebs
Cycle de Krebs sert aussià fabriquer:
cycle de Krebs
Protéines (AA)
GlucidesLipides (A.G + chol)
Cycle de Krebs - Bilan
6 CO2 2 ATP8 NADH + H+2 FADH2
Glucose complètement dégradé.Majeure partie de Én dégagée entreposée dans NADH + H+
2 CO2 1 ATP3 NADH + 3H+1 FADH2
pour 1 mole glucose
x2 pyruvate =
4 CO2 2 ATP6 NADH + 6H+2 FADH2
2 CO2
Ø ATP2 NADH + H+
=
Étape intermédiaire
Cycle de Krebs
Glycolyse Cycle de Krebs
Chaîne de transport é
& chimiosmose
Respiration cellulaire aérobie
glucose pyruvate
électrons
ATP ATP ATP
électrons
Complexe multiprotéique
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Dans la mitochondrie (crêtes)
chaîne de transport comprend… protéines
complexes non protéiques
oscille entre état oxydé et état réduit
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Capteur d’é
Complexe multiprotéique
NADH
libère des é
é perd de l’énergie dans la chaîne
½ O2: dernier accepteur d’é
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Capteur d’é
Complexe multiprotéique
= formation H2O
NADH
libère des é
é perd de l’énergie dans la chaîne
½ O2: dernier accepteur d’é
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Autre capteur d’é
Complexe multiprotéique
FADH2
libère les é à un niveau inférieur (moins énergétique)
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Chimiosmose
a/n membrane mitochondriale complexe protéique ATP synthétase
rôle: synthèse ATP
phosphorylation oxydativeADP + Pinorganique ATP
H+
H+
H+
H+H+
H+H+
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Chimiosmose
ATP synthétase: pompe à protons
utilise gradient de protons (H+) pour faire ATP
… car membrane imperméable aux H+
H+
H+
H+
H+H+
H+H+
ADP + Pi
ATP
espace intermembranaire
matrice
membrane mito. interne
Chaîne de transport des é & chimiosmose
Chimiosmose
L’importance des é dans çà ?!?
ATP synthétase: pompe à protons
Force le déplacement des H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire
Chaîne de transport des é & chimiosmose
NADH
+ H+
NAD+
H+
H+ H
+
Chaîne de transport des é & chimiosmose
NADH
+ H+
NAD+
H+
H+ H
+
Chaîne de transport des é & chimiosmose
NADH
+ H+
NAD+
H+
H+
H+
Chaîne de transport des é & chimiosmose
NADH
+ H+
NAD+
H+
H+
H+
2 H+ + ½ O2
H20
chaîne de transport d’é chimiosmose
Chaîne de transport des é & chimiosmose
NADH
+ H+
NAD+
H+
H+
H+
2 H+ + ½ O2
H20
H+ H
+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H
+
H+ H+
H+
H+
H+
ADP + P ATP
Respiration cellulaire aérobie
Chimiosmose Valeur en ATP? NADH + H+ FADH2
vaut 3 ATPvaut 2 ATP
Chaîne de transport des é & chimiosmose
ChimiosmoseBilan pour 1 mole de glucose:
cycle de Krebs et étape intermédiaire2 ATP8 NADH + H+2 FADH2
glycolyse2 ATP2 NADH + H+
24 ATP 4 ATP
??? «navettes»
NAD+
FAD 4 ATP
6 ATPou
Respiration cellulaire aérobie
Révision
glycolyse
2 NADH + H+
2 ATP
2 acétyle Co-A
glucose 2 pyruvate
cycle Krebs
2 NADH + H+
2 ATP
6 NADH + H+2 FADH2 Chaîne
de transport
navetteNAD+ ?FAD ?
32 ou 34 ATP
36 ou 38 ATP
Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation
Dégradation du glucose sans O2
Bilan 1 mole glucose2 ATP2 pyruvate2 NADH + H+
glucose glycolyse
2 pyruvate
2 éthanol
2 NAD+ 2 NADH + H+
2 ADP + 2 P 2 ATP
Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation Fermentation alcoolique
Ex: industrie bière ou vin
Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation
Fermentation lactique
Ex: industrie fromage et du yogourt
Ex: a/n muscles,acide lactique
glucose glycolyse
2 pyruvate
2 lactate
2 NAD+ 2 NADH + H+
2 ADP + 2 P 2 ATP
effort musculairevirus de la grippe
Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation
Comparaison entre respiration ¢R et fermentation fermentation: dernier accepteur d’é
38 ATP vs 2 ATP
respiration aérobie… dioxygène
nitrate (NO3-)
sulfate (SO42-)
fer (Fe3+)
pyruvate
respiration anaérobie…
Le plus rentable, c’est la respiration ¢R
Poisons métaboliques
cyanure bloque une protéine a/n chaîne de transport d’é arrêt de synthèse ATP
dicoumarol augmente la perméabilité de la membrane aux H+ annulation du gradient H+ arrêt synthèse ATP
mort de l’organisme
mort de l’organisme