Thème 1 Energie et cellule vivante Chapitre 2 Introduction Chapitre 2 : La Production d’ATP dans les cellules Les cellules réalisent de nombreuses réactions chimiques qui nécessitent de l’énergie contenue dans la molécule d’ATP*. Pour produire cet ATP, elles utilisent des molécules organiques qu’elles prélèvent dans l’environnement (cellules hétérotrophes*) ou qu’elles produisent par photosynthèse (cellules autotrophes*). * ATP: Adénosine TriPhosphate = molécule riche en énergie chimique. * autotrophe: capable de générer sa propre matière organique à partir d'éléments minéraux. * hétérotrophe: qui fabrique sa propre matière à partir de matière organique préexistante. I) La Respiration cellulaire Quelles sont les 2 voies métaboliques permettant de produire de l’ATP ? I. La Respiration cellulaire en présence d’O2 1. La plupart des cellules eucaryotes respirent TP 4: La respiration cellulaire I) La Respiration cellulaire La plupart des cellules eucaryotes* respirent : à l'aide de dioxygène, elles oxydent totalement la matière organique en matière minérale : CO2 et H2O. C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP + 36 Pi --> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP (glucose) Les cellules chlorophylliennes respirent également, mais, à la lumière, les échanges gazeux de la respiration sont en général masqués par ceux de la photosynthèse. * Cellule eucaryote: cellule possédant de nombreux organites intracellulaires (noyau, mitochondrie, chloroplaste,…). I) La Respiration cellulaire La mitochondrie est un organite indispensable à la respiration. I) 2) Le déroulement de la respiration cellulaire 2. Le déroulement de la respiration cellulaire a) La glycolyse dans le hyaloplasme La respiration débute dans le hyaloplasme* où se produit la glycolyse : le glucose est alors oxydé (perte d’électrons) en 2 molécules de pyruvate avec production de 2 ATP et de composés réduits R’H2. 2 ADP + 2Pi 2 ATP e- 1 Glucose Glycolyse (C6H12O6) 2 Pyruvates (2 C3H4O3) 2 R’ 2R’H2 * hyaloplasme: correspond au liquide du cytoplasme dans lequel baignent les organites. * R’/R’H2: Nicotinamide Adénine Dinucléotide (NAD+/NADH,H+) Hors programme. I) 2) Le déroulement de la respiration cellulaire b) La cycle de Krebs dans la mitochondrie La seconde étape correspond à l’oxydation complète du pyruvate. Elle a lieu dans la matrice mitochondriale. Il s’agit d’une suite de 10 réactions (cycle de Krebs) qui s’accompagnent de la production d’ATP, de composés réduits R’H2 et de CO2 rejeté par la cellule. Le bilan de cette étape est : 6 H2 O 10 R’ 2 Pyruvates (2 C3H4O3) e- Cycle de Krebs 10 R’H2 6 CO2 2 ADP + 2Pi 2 ATP I) 2) Le déroulement de la respiration cellulaire c) L’oxydation par la chaine respiratoire La dernière étape se déroule dans les crêtes de la membrane interne des mitochondries. Les composés réduits R’H2 formés au cours des étapes précédentes sont réoxydés par l’O2, accepteur final des électrons et protons dans la chaîne respiratoire. Ces oxydations sont couplées à une production importante d’ATP. H+ Espace intermembranaire Membrane interne mitochondriale Réd Réd Réd Chaine respiratoire Ox Ox Ox Matrice 12 R’H2 24 H+ 12 R’ Glycolyse cycle de Krebs 6 O2 12 H2O ATP synthase 32 ATP 32 ADP + 32Pi I) 2) Le déroulement de la respiration cellulaire http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/respiration_cellulaire.swf BILAN: Glycolyse (hyaloplasme): C6H1206 + 2 ADP + 2 Pi + 2 R’ Cycle de Krebs (matrice mitochondriale): 2 C3H4O3 + 6 H2O + 2 ADP + 2 Pi + 10 R’ 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 R’H2 6 CO2 + 2 ATP + 10 R’H2 Chaîne respiratoire (membrane interne mitochondriale): 6 O2 + 32 ADP + 32 Pi + 12 R’H2 12 H2O + 32 ATP + 12 R’ C6H1206 + 36 ADP + 36 Pi 6 CO 2 + 6 H2O + 36 ATP II) La Fermentation II. La Fermentation en l’absence d’O2 TP 5: Les Fermentations II) La Fermentation Le glucose est d’abord oxydé en pyruvate par la glycolyse dans le hyaloplasme, ce qui permet de produire 2 ATP. 2 ADP + 2Pi 2 ATP 1 Glucose (C6H12O6) Glycolyse 2 R’ 2R’H2 2 Pyruvates (2 C3H4O3) II) La Fermentation Une réaction secondaire permet ensuite de réoxyder les composés réduits R’H2 et d’entretenir le processus. Dans le cas de la fermentation alcoolique, cette réaction secondaire produit de l’éthanol . 2 Pyruvates (2 C3H4O3) Fermentation alcoolique 2 R’H2 2R’ glycolyse 2 éthanols + 2 CO2 (2 C2H6O) II) La Fermentation Dans le cas de la fermentation lactique, cette réaction secondaire produit de l’acide lactique . 2 Pyruvates (2 C3H4O3) Fermentation lactique 2 R’H2 2R’ glycolyse 2 acides lactiques (2 C3H6O3) II) La Fermentation La dégradation du glucose est donc incomplète (puisqu’il reste des composés organiques: éthanol pu acide lactique). Une fermentation produit de l’ATP avec un rendement beaucoup plus faible que la respiration (36 ATP): seulement 2 ATP par molécule de glucose.