respiration et fermentation cellulaires à l`origine de l`atp

RESPIRATION ET FERMENTATION
CELLULAIRES À L’ORIGINE DE L’ATP
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Les cellules eucaryotes se procurent l’énergie nécessaire à leur
métabolisme en utilisant l’énergie chimique contenue dans des
molécules puisées dans leur milieu et dégradées par respiration ou
fermentation afin de produire de l’ATP.
1Une voie commune de dégradation du glucose :
la glycolyse
► La principale source d’énergie cellulaire est le glucose. Fermentation
et respiration débutent par une étape commune, la glycolyse (doc. 1).
► Elle correspond à un début d’oxydation de la molécule de glucose et
conduit à la conversion d’une molécule de glucose en 2 molécules
de pyruvate et à la production de 2 molécules d’ATP et de 2 composés
réduits R′H2.
Bilan :
2La mitochondrie, organite de la respiration cellulaire
► L’oxydation complète des molécules de pyruvate issues de la
glycolyse se déroule au sein d’organites intracellulaires spécialisés,
les mitochondries. Ils sont délimités par une double membrane qui isole
le cytoplasme de la matrice mitochondriale.
► Dans la matrice mitochondriale, le pyruvate entre dans un cycle
métabolique, lecycle de Krebs. Il est alors progressivement oxydé en
CO2, ce qui est à l’origine de la production de composés réduits R′H2 et
d’ATP.
► Les composés réduits R′H2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs
sont oxydés par des transporteurs d’électrons présents dans la
membrane interne de la mitochondrie dont l’ensemble forme la chaîne
respiratoire. L’accepteur final d’électrons est l’O2 qui est réduit en H2O.
Ces réactions s’accompagnent de la formation d’un gradient de protons
entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale. Ce dernier
est utilisé par l’ATP synthase pour produire de grandes quantités
d’ATP (doc. 1).
Doc. 1 La glycolyse et la respiration mitochondriale forment la respiration cellulaire.
► Ainsi l’oxydation complète d’une molécule de glucose s’accompagne
de la production de 36 molécules d’ATP (2 lors de la glycolyse et 34 lors
de la respiration mitochondriale).
3Les fermentations
► En l’absence d’oxygène (anaérobie) la respiration n’est pas possible.
Les cellules vont alors se procurer de l’énergie sous forme d’ATP
par fermentation de matière organique comme le glucose.
► Certaines cellules comme les levures peuvent réaliser
une fermentation alcoolique dans laquelle le pyruvate issu de la
glycolyse est réduit en éthanol dans le cytoplasme. Cette réaction est
associée à un dégagement de CO2.
► Les cellules musculaires peuvent aussi réaliser une fermentation
lactique par réduction du pyruvate en acide lactique dans leur
cytoplasme. Cette fermentation n’est pas associée à un dégagement de
CO2.
► Le bilan de ces réactions est donc la production de deux molécules
d’ATP qui sont issues de la glycolyse.
► Dans les fermentations le glucose n’est pas complètement dégradé et
lerendement énergétique est plus faible que lors de la respiration
(2 molécules d’ATP produites seulement par molécule de glucose
dégradée).