La respiration cellulaire

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1 La respiration cellulaire
Royaume du Maroc Ministère de l’Education Nationale de l’Enseignement Supérieur de la Formation des Cadres et de la Recherche Scientifique La respiration cellulaire 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

2 Quelques principes Photosynthèse CO2 + H20 Moléc. organiques + O2
Én. lumineuse chloroplaste Photosynthèse CO2 + H20 Moléc. organiques + O2 Respiration ¢R mitochondrie ATP Én. thermique

3 Voies cataboliques génératrices d’énergie
Dégradation de nutriments (glucose) Sans O2 Avec O2 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

4 Respiration ¢R aérobie
Équation de base Sucres + O2  déchets + énergie C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie

5 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

6 On produit chaque jour notre poids en ATP !
Quelques principes ATP… quelle utilité ? Travail de transport Travail mécanique Travail chimique ADP + Pi ATP On produit chaque jour notre poids en ATP !

7 Quelques principes Réaction d’oxydoréduction Oxydation: perte d’é
Réduction: gain d’é oxydé énergie é C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + é réduit

8 Quelques principes Principes d’oxydoréduction
Dégradation glucose plusieurs étapes (enzymes) Si une seule et unique étape…

9 Quelques principes Transport d’électrons é é
Les é sont très énergiques ! Passe d’une molécule à l’autre… Nutriments  NAD+  Chaîne transport d’é  O2 é é NADH +H+

10 Quelques principes Transport d’électrons Coenzyme oxydant  NAD+
nicotinamide adénine dinucléotide Capteur d’é le plus polyvalent oxydé réduit NAD+  NADH + H+ libre dans cytosol capte 2 é et 1 proton réserve d’énergie

11 Quelques principes KaBoOM !! Transport d’électrons H2 ½ O2 H2O 2 H+
libération graduelle d’énergie ATP explosion énergie KaBoOM !! 2 e- ½ O2 2 H+ H2O Fig. 9.5

12 Respiration cellulaire aérobie
Caractéristiques générales 3 étapes faciles :  glycolyse  cycle de Krebs  chaîne de transport d’é & chimiosmose 1 mole glucose dégradée produit … 6 moles CO2 36-38 moles ATP

13 Respiration cellulaire aérobie
Fig. 9.6 électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

14 Respiration cellulaire aérobie
Production d’ATP 10%  phosph. a/n substrat (phase 1 & 2) 90%  phosphorylation oxydative (phase 3) Fig. 9.7 enzyme (catalyseur) Phosphorylation a/n substrat pyruvate

15 1ère partie - Glycolyse Glycolyse = « dégradation du glucose »
 a/n cytosol  Se fait en présence ou absence O2 Résultat 1 mole glucose  2 moles pyruvate (6C) (3C)

16 1ère partie - Glycolyse 2 étapes Phase d’investissement Én
Phosphoryler la molécule pour l’hydrolyser en deux coût 2 ATP Phase de libération Én Modification de la molécule à 3C  Libération 4 ATP  Capteur d’é NAD+ (2 NADH + 2H+)

17 1ère partie - Glycolyse

18 1ère partie - Glycolyse Fig.9.9

19 1ère partie - Glycolyse 1 glucose 1ère étape 2ème étape 2 pyruvates
Perte 2 ADP 2 ATP Gain 2ème étape 4 ADP 4 ATP 2 NAD+ 2 NADH + 2H+ 2 pyruvates 2 pyruvates Rendement glucose ø CO2 2 ATP 2 NADH + 2H+

20 Respiration cellulaire aérobie
Fig. 9.6 électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

21 Avant le Cycle de Krebs  Dans la mitochondrie (matrice)
 réaction qui exige O2 Étape entre glycolyse et cycle de Krebs… CO2 Coenzyme A (3C) pyruvate (2C) acétyle Co-A NAD+ NADH + H+

22 Avant le Cycle de Krebs Étape entre glycolyse et cycle de Krebs…
Avant: 2 moles de pyruvate Après: 2 acétyle Co-A Ø ATP 2 CO2 2 NADH + 2H+

23 Cycle de Krebs 1 mole acétyle Co-A (2C) entre dans le cycle…
+ oxaloacétate (4C) cycle de Krebs citrate (6C) …et dégradation du citrate en oxaloacétate

24 Cycle de Krebs Bilan pour 1 mole Acétyle Co-A 2 CO2 1 ATP 3 NADH + 3H+
1 FADH2 Cycle de Krebs accepteurs d’é

25 Cycle de Krebs Cycle de Krebs sert aussi à fabriquer: Protéines (AA)
Glucides Lipides (A.G + chol) cycle de Krebs

26 Cycle de Krebs - Bilan = 2 CO2 4 CO2 1 ATP 2 ATP 3 NADH + 3H+
1 FADH2 4 CO2 2 ATP 6 NADH + 6H+ 2 FADH2 x2 pyruvate = Cycle de Krebs 2 CO2 Ø ATP 2 NADH + H+ Étape intermédiaire Glucose complètement dégradé. Majeure partie de Én dégagée entreposée dans NADH + H+ 6 CO2 2 ATP 8 NADH + H+ 2 FADH2 = pour 1 mole glucose

27 Respiration cellulaire aérobie
électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

28 Chaîne de transport des é & chimiosmose
 Dans la mitochondrie (crêtes) Complexe multiprotéique chaîne de transport comprend… oscille entre état oxydé et état réduit  protéines  complexes non protéiques

29 Chaîne de transport des é & chimiosmose
Capteur d’é NADH libère des é é perd de l’énergie dans la chaîne Complexe multiprotéique ½ O2: dernier accepteur d’é

30 Chaîne de transport des é & chimiosmose
Capteur d’é NADH libère des é é perd de l’énergie dans la chaîne Complexe multiprotéique ½ O2: dernier accepteur d’é = formation H2O

31 Chaîne de transport des é & chimiosmose
Autre capteur d’é FADH2 libère les é à un niveau inférieur (moins énergétique) Complexe multiprotéique

32 Chaîne de transport des é & chimiosmose
a/n membrane mitochondriale complexe protéique ATP synthétase rôle: synthèse ATP  phosphorylation oxydative ADP + Pinorganique  ATP

33 Chaîne de transport des é & chimiosmose
 ATP synthétase: pompe à protons utilise gradient de protons (H+) pour faire ATP … car membrane imperméable aux H+

34 Chaîne de transport des é & chimiosmose
espace intermembranaire  ATP synthétase: pompe à protons membrane mito. interne L’importance des é dans çà ?!? Force le déplacement des H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire ADP + Pi ATP matrice

35 Chaîne de transport des é & chimiosmose
NAD+ NADH H+ + H+ H+ H+

36 Chaîne de transport des é & chimiosmose
NAD+ NADH H+ H+ + H+

37 Chaîne de transport des é & chimiosmose
NAD+ NADH H+ + H+

38 Chaîne de transport des é & chimiosmose
2 H+ + ½ O2 H20 NAD+ NADH + H+ chaîne de transport d’é chimiosmose

39 Chaîne de transport des é & chimiosmose
2 H+ + ½ O2 H20 NAD+ NADH ATP ADP + P + H+

40 Respiration cellulaire aérobie
Chimiosmose Valeur en ATP? NADH + H+ FADH2 vaut 3 ATP vaut 2 ATP

41 Chaîne de transport des é & chimiosmose
Bilan pour 1 mole de glucose: cycle de Krebs et étape intermédiaire 2 ATP 8 NADH + H+ 2 FADH2 glycolyse 2 NADH + H+ 24 ATP 4 ATP NAD+ FAD 6 ATP ou ??? «navettes» 4 ATP

42 Respiration cellulaire aérobie
Révision navette NAD+ ? 2 NADH + H+ FAD ? 2 NADH + H+ 6 NADH + H+ glycolyse 2 FADH2 cycle Krebs Chaîne de transport glucose 2 pyruvate 2 acétyle Co-A 2 ATP 2 ATP 32 ou 34 ATP 36 ou 38 ATP

43 Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation Dégradation du glucose sans O2 Bilan 1 mole glucose 2 ATP 2 pyruvate 2 NADH + H+

44 Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation Fermentation alcoolique Ex: industrie bière ou vin 2 ADP + 2 P 2 ATP glucose glycolyse 2 pyruvate 2 NAD+ 2 NADH + H+ 2 éthanol

45 Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation Fermentation lactique Ex: industrie fromage et du yogourt Ex: a/n muscles,acide lactique 2 ADP + 2 P 2 ATP glucose glycolyse virus de la grippe effort musculaire 2 NAD+ 2 NADH + H+ 2 pyruvate 2 lactate

46 Autres processus métaboliques
3.1 Fermentation Comparaison entre respiration ¢R et fermentation  fermentation: dernier accepteur d’é pyruvate  respiration aérobie… dioxygène  respiration anaérobie… nitrate (NO3-) sulfate (SO42-) fer (Fe3+) Le plus rentable, c’est la respiration ¢R 38 ATP vs 2 ATP

47 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