Les réactions chimiques de l’organisme

La cellule produit du travail continuellement afin de survivre : elle construit des macromolécules elle transporte des substances à travers des membranes elle se déplace elle croit elle se reproduit Pour accomplir ces tâches et bien d'autres, la cellule a besoin de l'énergie qu'elle doit puiser de son environnement.

2 grands types de réactions chimiques dans la nature avec changement de « liaison(s) » pas de changement d’étage d’oxydation (précipitation, neutralisation) avec échange d’e- changement d’étage d’oxydation (oxydo-rédox)

Les oxydo-réductions Les réactions dans l’organisme sont essentiellement des réactions d’oxydo-réduction, impliquant un transfert d’électron(s) Une réduction correspond à un gain d’électron(s). Celui-ci est souvent associé en biochimie au gain d’un ion H. Une oxydation est une perte d’électron(s) associé en biochimie à la perte d’un ion H Dans les réactions d’oxydo-réduction, un élément chimique est oxydé, ses électrons sont transférés à un autre élément; cet élément est donc réduit.

Notion d’organisme autotrophe La lumière est la source d'énergie pour les organismes photosynthétiques telles que les plantes et certaines bactéries Ces organismes, dits autotrophes, produisent leur propre énergie chimique à partir de la lumière

Notion d’organisme hétérotrophe Les organismes qui doivent ingérer leurs sources d'énergie (qui ne peuvent la produire) sont dits hétérotrophes Ces organismes utilisent les molécules organiques contenues dans leur nourriture pour obtenir l'énergie dont ils ont besoin et pour croître

Relation entre autotrophes et hétérotrophes Les chloroplastes utilisent l'eau et le CO2 dans le processus de photosynthèse. Ils synthétisent des molécules organiques complexes en utilisant la lumière comme source d’énergie. Ils libèrent de l’oxygène. Les mitochondries utilisent ces molécules organiques et l'oxygène pour produire de l'ATP, la molécule énergétique essentielle au travail cellulaire Les déchets de la respiration cellulaire sont l'eau et le CO2 La cellule dégrade donc les molécules complexes contenant beaucoup d'énergie potentielle en produits plus simple contenant moins d'énergie. L'énergie tirée de cette dégradation et utilisée pour produire du travail, mais une partie est aussi perdue sous forme de chaleur.

Notions de catabolisme et d’anabolisme Molécules complexes Molécules complexes ADP + Pi Catabolisme Anabolisme ATP Molécules simples Molécules simples METABOLISME

L’ATP Unité énergétique principale de la cellule L'énergie est stockée dans ses 3 groupements phosphates instables La cellule utilise cette énergie en transférant, à l'aide d'enzymes, ces groupements phosphates à d'autres molécules qui sont ainsi phosphorylées La phosphorylation amorce un changement dans la molécule ce qui permet le travail. Durant ce travail la molécule perd son groupement phosphate. L'ATP est donc convertit en ADP plus un phosphate inorganique (Pi), des molécules qui ont moins d'énergie Pour que la cellule puisse faire un autre travail, elle doit régénérer son ADP en ATP. C'est la respiration cellulaire qui va faire ceci

Production d’ATP : les voies aérobie et anaérobie La respiration cellulaire aérobie est la voie catabolique la plus efficace pour la cellule. Elle requiert de l'oxygène, des molécules organiques et une chaîne de transport d'électrons. La respiration cellulaire anaérobie est moins efficace, elle se fait en absence d'oxygène et ne requiert pas d’oxygène et de chaîne de transport d'électrons. C'est dans la mitochondrie que se font la plupart des réactions chimiques impliquées dans la respiration cellulaire.

Production d’ATP : oxydation du glucose Le but de la respiration cellulaire est donc d'extraire l'énergie des molécules complexes comme le glucose, et la convertir en ATP. Cette réaction est exergonique, elle a un D G de -2871 kJ par mole de glucose dégradée. Le glucose est oxydé et l'oxygène réduit. L'hydrogène est transféré du glucose à l'oxygène

Respiration cellulaire : réaction globale Le glucose n’est pas oxydé en une seule étape. Il subit sa dégradation dans une série de réactions, chacune catalysée par une enzyme Des atomes d'hydrogène sont arrachés du glucose à certaines étapes, mais ils ne sont pas transférés immédiatement à l'oxygène. Ils vont premièrement passer par une coenzyme nommée nicotinamide adénine dinucléotide ou NAD+ qui joue le rôle d'agent oxydant

Respiration cellulaire : notion de transporteur d’électrons Le NAD+ capte les électrons et l'hydrogène du glucose grâce à des enzymes qui s'appellent des déshydrogénases Ces enzymes retirent une paire d'atomes d'hydrogène du substrat. Ceci est l'équivalent de 2 électrons et 2 protons (les noyaux de l'atome d'hydrogène). La déshydrogénase amène deux électrons et UN proton (H+) au NAD+, l'autre proton est libéré dans le milieu.

NAD+ + 2e + 2H+ --------- NADH + H+ Respiration cellulaire : notion de transporteur d’électrons Le NAD+ est une forme oxydée, il a une charge + puisqu'il a un électron de moins Plutôt que de devenir le NAD en captant un seul électron, il va capter 2 électrons et un proton. Il devient dont le NADH, la forme réduite. Les électrons ont perdu très peu d'énergie lors de leur transfert au NAD+, ce qui veut dire que les molécules de NADH sont des molécules qui entreposent de l'énergie. NAD+ + 2e + 2H+ --------- NADH + H+   Chaque NADH + H+ formé pendant la respiration cellulaire représente une réserve d'énergie qui sera utilisée pour la synthèse de l'ATP.

 oxydation