LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Présenté par Karine Dion Physiologie du vivant (101-CKA-05)

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 Respiration cellulaire aérobie Composés organiques + Dioxygène  Dioxyde de carbone + Eau + Énergie C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + H2O + Énergie 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. Oxydation Lorsqu’il y a une perte d’électrons  Lorsqu’il a y un gain d’électrons  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 Respiration cellulaire aérobie oxydation C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + H2O + Énergie réduction

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION 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

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE La respiration cellulaire aérobie comprend 3 stades métaboliques: La glycolyse Le cycle de Krebs La chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative CYTOSOL MATRICE MITOCHONDRIALE MEMBRANE INTERNE DE LA MITOCHONDRIE

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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Glycolyse Phase d’investissement d’énergie 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 Glycolyse Phase de libération d’énergie 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: Glucose  2 PGAL  2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

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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 Cycle de Krebs 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.

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Bilan total du cycle de Krebs: 2 pyruvate  2 acétyl-CoA + 2 oxaloacétate  citrate  2 oxaloacétate + 2 ATP + 8 NADH + 8 H+ + 2 FADH2 + 6 CO2

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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative 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.

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Chaîne de transport d’électrons 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.

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE 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 Phosphorylation oxydative 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.

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 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 produit seulement 2 moles d’ATP par mole de glucose.

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION) Fermentation alcoolique

LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION) Fermentation lactique