Cours Biologie Cellulaire ULBI101, L1-S1, Montpellier Compartimentation du métabolisme: Cytoplasme et organites fournisseurs d’énergie cellulaire

Formes d’énergie biologique L’ATP: monnaie d’échange énergétique, carburant cellulaire (P15) L’oxydation: une réaction productrice d’énergie sous forme d’électrons libres 3. Le gradient trans-membranaire de proton: le couplage entre oxydation et phosphorylation via un gradient de proton

Utilisations de l’ATP L’énergie d’activation d’hydrolyse de l’ATP étant élevée, elle est toujours catalysée: enzyme. Son énergie d’hydrolyse est utilisée pour: catalyser les réactions de l’anabolisme (couplage réactionnel) fournir l’énergie aux molécules du mouvement (filaments d’actine/myosine) Son phosphate est utilisé dans l’activation de nombreuses protéines: récepteur, enzymes, facteurs de régulation de l’expression des protéines.

L’oxydation On peut écrire l'équation générale: AH2 <=> A + 2e- + 2H+ dans laquelle AH2 agit comme un donneur d'électrons. AH2 et A constituent aussi un couple redox conjugué qui peut réduire un autre composé B par transfert d'atomes d'hydrogène: AH2 + B <=> A + BH2 (Ex: AH2 = FADH2, NADH2) Quand le potentiel redox de AH2 est inférieur à celui de BH2, cette réaction est exo_thermique donc spontanée. (1) (1): oxydation (2): réduction (2)

Les donneurs d’électrons et de protons NAD(P)H2 = 3 ATP FADH2 = 2 ATP

Catabolisme/anabolisme (P47) Les voies cataboliques par oxydation (=dégradation) des nutriments (oses, AA, nucl., ac. gras) fournissent l'énergie, sous forme d'ATP, FADH et NADH, nécessaire à la synthèse des MM cellulaires (= Anabolisme).

Tout les chemins mènent à l’Acétyl-CoA Ex: le catabolisme du glucose Siège de la glycolyse, la dégradation du Glucose génère 2 ATP et un pyruvate. Cytoplasme (Anaérobie!) La fermentation du pyruvate produit 1 ATP Fermentation (Anaérobie) Ou … Siège de la respiration, (CO2, O2, H20) ces organites interviennent dans la phase finale de la dégradation du glucose par oxydation qui génère beaucoup d’ATP: l’oxydation du pyruvate donne l’AcéthylCoA Mitochondrie (Aérobie) (P49)

La glycolyse (P48) Bilan: 1 Glucose (C6) + 2NAD+ + 2ADP + 2 Pi <=> 2 pyruvates (C3) + 2NADH2 + 2ATP + 2H2O

Devenir du pyruvate Mitochondrie La mitochondrie constitue un compartiment cellulaire AEROBIE où la dégradation ultime du glucose par OXYDATION sous forme de C02 et d’H2O génére un maximum d’ATP.

Oxydation du pyruvate (Matrice de la mitochondrie) Bilan: 1 AcéthylCoA (C2) + 3NAD + 1ADP + 1 FAD <=> 3NADH2 + 2ATP + 1FADH2 + 2H2O + 2CO2 Rappel: 1Glc donne 2 AcéthylCoA

Bilan énergétique de la dégradation du glucose Anaérobie Cytoplasme Bilan énergétique de la dégradation du glucose Aérobie Mitochondrie

EN MET

Anatomie fonctionnelle de la mitochondrie Crêtes Pages 46, 49 Bâtonnets d = 0,5 à 1 µm ; Lm = 7 µm. Plasticité Uniformément dans le cytopl. sauf en mitose et dans les cas d’associations fonctionnelles. SEMI-AUTONOME: Mito-ADN (Réplication); Mito-ARN, ribo; Mito Prot. Enveloppe: Membrane externe (pores<10kDa) Membrane interne (e-; ATPase) Matrice: enzymes de Krebs

La membrane interne et la chaîne des transporteurs d’électrons (P69) (ou de translocation des protons …) Compartiment Intermembranaire Membrane interne Gradient de H+ Matrice La phosphorylation oxydative: transfert d’énergie oxydative sous forme d’une liaison phosphorique (ATP) via un gradient de H+. Rq: le FADH2 est oxydé par le complexe II sans transfert de proton: 2 ATP!

La membrane interne et ATP synthétase ADP +P ATP H+ H+ H+ H+ H+ H+

ATP synthétase  

Le chloroplaste (P71)

Photosynthèse: Phosphorylation Photo-oxydative (P72)

Utilisation de l’ATP et du NADPH2 ! L’ATP et le NADPH2 ne sont pas utilisés directement par la cellule. Ils sont utilisés dans le chloroplaste à un ensemble de réactions anaboliques (PHASE SOMBRE ou Cycle de Calvin CO2) pour fabriquer des sucres (amidon). Ce dernier est ensuite exporté dans le cytoplasme …

Phototrophe/auxotrophe au C

Devenir des sucres