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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.