Aérobique et anaérobique Chapitre 9 La respiration cellulaire Aérobique et anaérobique Chapitre 9

Collège Lionel-Groulx Plan du cours Introduction au métabolisme La mitochondrie Réactions d’oxydoréduction Respiration cellulaire aérobie Fermentation Polyvalence du métabolisme Régulation de la respiration Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Voies cataboliques Les molécules emmagasinent de l’énergie au sein de leurs liaisons. Réactions de dégradation permettent d’aller puiser l’énergie contenue dans ces réserves. Énergie libérée : Accomplir un travail cellulaire Dissipée sous forme de chaleur Collège Lionel-Groulx

Métabolisme cellulaire Chaque étape est catalysée par une enzyme La respiration cellulaire est au cœur du métabolisme ! Collège Lionel-Groulx

Respiration cellulaire Comment est produite l’ATP ??? En dégradant des molécules organiques … Phosphorylation 3 voies : Respiration cellulaire aérobie (O2) Respiration cellulaire anaérobie (≠ O2) Fermentation (≠ O2) Une cellule musculaire régénère l’ATP à raison de 10 millions de molécules/seconde ! Collège Lionel-Groulx

Respiration cellulaire Respiration cellulaire aérobie (O2) : Principal carburant = glucose Glycolyse Étape ____________ Cycle de Krebs Chaîne de transport d’électrons Voie anaérobie (≠ O2) : Respiration cellulaire anaérobie Fermentation alcoolique Fermentation lactique C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie Collège Lionel-Groulx

Oxydoréduction Transfert d’é : Réactions d’oxydation : L’O2 a une très forte électronégativité Transfert d’é : Réactions d’oxydation : Perte d’é  agent réducteur Réactions de réduction : Gain d’é  agent oxydant Agent oxydant très puissant !!! Oxydation (- é) Oxydation (- é) (2 871 kJ) Na + Cl  Na+ + Cl- C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie Réduction (+é) A T P Réduction (+é) (30,5 kJ) Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Oxydation du glucose L’oxydation du glucose doit se faire étape par étape : Chacune est catalysée par une enzyme spécifique C6H12O6 O2 H2O + CO2 Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Mitochondries L’enveloppe est formée de 2 memb. : Double couche de phosphogly.+ protéines Mb externe lisse Mb interne est repliée  crêtes Matrice mitochondriale Espace intermbR Collège Lionel-Groulx

La respiration cellulaire 4 étapes : Cytosol Le glucose entre d’abord dans la cellule via des perméases situées sur la membrane plasmique. 3 4 1 2 Animation 3D résumant les 4 étapes Collège Lionel-Groulx

Deux façons de générer des ATP Phosphorylation au niveau du substrat Le groupement PO4- est transféré d’une molécule à une autre L’énergie utilisée est de l’énergie chimique issue de l’instabilité de la liaison covalente Collège Lionel-Groulx

Deux façons de générer des ATP Phosphorylation oxydative Le groupement PO4- est utilisé était libre dans la cellule L’énergie utilisée est de l’énergie potentielle issue d’un gradient électrochimique Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx La glycolyse L’ATP est formé par : Phosphorylation au niveau du substrat NADH + H+ : Des déshydrogénases oxydent (enlèvent é) le substrat et réduisent (ajoutent é) le NAD+  NADH + H+ Collège Lionel-Groulx

1 glucose est scindé en 2 PYRUVATE Rendement NET par glucose utilisé : x2 !!! La glycolyse 1 glucose est scindé en 2 PYRUVATE Rendement NET par glucose utilisé : 2 pyruvate 2 ATP 2 NADH + 2 H+ 2 H2O Collège Lionel-Groulx

Étape __________ (Entre l’étape 1 et l’étape 2) Carboxyle = peu d’énergie donc on évacue en CO2 Collège Lionel-Groulx

Cycle de Krebs x 2 !!! Rendement NET par Acétyl-CoA : Dans la matrice mitochondriale Cycle de Krebs Pyruvate transformé en Acétyl-CoA Préalablement: 1 glucose a été scindé en 2 pyruvates  2 Acétyl-CoA Rendement NET par Acétyl-CoA : 1 ATP (phosphorylation au niveau du substrat) 3 NADH + 3 H+ 1 FADH2 2 CO2 Pour chaque glucose, on fait 2 tours de cycle !!! x 2 !!! Collège Lionel-Groulx

Chaîne de transport d’é Provenance : nutriments  NADH + H+ 2 H ½ O2 NAD+ : Emmagasine des électrons riches en énergie potentielle Entraîne la libération d’H2O 2 H+ 2 é ATP Libération graduelle d’énergie Chaîne de transport d’é 2 é ½ O2 2 H+ H2O Collège Lionel-Groulx

Chaîne de transport d’électrons Dans la mb interne Fig. 9.13 Les NADH+H+ et FADH2 amassés se dirigent vers la chaîne de transport d’é. NADH+H+ cède ses électrons au SOMMET de la chaîne. Le FADH2 les cède plus BAS. Le NADH + H+ a un meilleur rendement énergétique !!! 1 NADH+H+  3 ATP 1 FADH2  2 ATP Collège Lionel-Groulx

Phosphorylation oxydative é é é L’O2 est l’accepteur final d’é H+ H+ H+ H+ Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx La chimiosmose Fig. 9.14 C’est l’ATP synthétase qui convertit l’ADP + Pi  ATP. 90% de la production totale d’ATP par la cellule. Alimentée par la force protonmotrice des H+ : Diffusent selon leur gradient de [ ]. Phénomène = chimiosmose Collège Lionel-Groulx

Bilan final  1 mole glucose Glycolyse : 2 moles d’ATP Cycle de Krebs complet : Phosphorylation oxydative : 32 ou 34 moles d’ATP La respiration cellulaire synthétise au total 36 ou 38 moles d’ATP !!! Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Bilan final : 36 ou 38 ATP ??? 2 NAD+ 2 FAD 6 ATP ou « navettes » 4 ATP Collège Lionel-Groulx

Voie anaérobique : Fermentation La fermentation alcoolique La fermentation lactique

Collège Lionel-Groulx Fermentation Glycolyse seulement : Ne nécessite pas l’utilisation d’O2 PAS de chaîne de transport d’é Se passe dans le cytoplasme 2 types : Fermentation alcoolique : Glucose  2 pyruvate  2 acétaldéhyde  2 éthanol Fermentation lactique : Glucose  2 pyruvate  2 lactate La fermentation génère seulement 2 ATP! Collège Lionel-Groulx

Fermentation alcoolique Glucose  2 pyruvates  2 acétaldéhhydes  2 éthanol Production : 2 ATP 2 NADH+2H+ Retournent sous forme NAD+ Conversion acétaldéhyde  éthanol 2 ADP + 2 P 2 ATP glucose glycolyse 2 pyruvates 2 NAD+ 2 NADH+H+ 2 CO2 2 éthanol 2 acétaldéhydes Collège Lionel-Groulx

Fermentation lactique Glucose  2 pyruvates  2 lactates 2 ADP + 2 P 2 ATP Production : 2 ATP 2 NADH+2H+ Retournent sous forme NAD+ Conversion pyruvate  lactate glucose glycolyse 2 NAD+ 2 NADH+H+ 2 pyruvate 2 lactate Collège Lionel-Groulx

Polyvalence du catabolisme Plusieurs nutriments peuvent être utilisés … mais entrent à des endroits différents dans le cycle : Glucides Lipides Protéines Collège Lionel-Groulx Fig. 9.19

Régulation de la respiration Pour éviter les surplus et les carences en ATP Homéostasie et rétro-inhibition Collège Lionel-Groulx