B. Dégradation des composés organiques et régénération des

B. Dégradation des composés organiques et régénération des intermédiaires
métaboliques (ATP)
1. TP 7 la respiration
- Les réactions de la respiration consiste en une oxydation totale de molécules organiques, nécessitant du
dioxygène (ou couplée à une réduction de O2 ?) (on dit que c’est un mécanisme aérobie) et libératrice d’énergie
Dans le cas d’une molécule de glucose, l’équation bilan de la respiration est la suivante :
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 2860 kJ par mole de Glucose oxydé
Oxydation par deshydrogénation
Réduction
Comme toute l’eau formée provient de la réduction du dioxygène, l’équation devient :
C6H12O6 + 6*O2 + 6 H2O → 6 CO2 + 12 H2*O + 2860 kJ par mole de Glucose oxydé
Les réactions de la respiration se font en 3 étapes :
Une première étape, dans le hyaloplasme, correspondant à l’oxydation (= deshydrogénation) du
glucose en 2 molécules de pyruvate, sucre à 3 C , et s’accompagne de la réduction de transporteurs (ou
composés) T’(ou R’), proches des composés T (ou R) impliqués dans la photosynthèse. Cette étape se
nomme la GLYCOLYSE, est catalysée par des Ez hyaloplasmiques (Ez catalysant l’oxydoréduction assure
en même temps la phosphorylation), et l’énergie qu’elle libère assure la formation de 2 molécules d’ATP par
molécule de glucose oxydé
Cette étape ne nécessite pas d’O2 (anaérobie)
- La 2ème étape a lieu dans la matrice mitochondriale, et correspond à une série de décarboxylations
oxydatives à partir du pyruvate (=métabolite respiratoire de la mitochondrie) qui s’accompagne de la
réduction de transporteurs T’ et de synthèse 2 molécules d’ATP . Ces décarboxylations sont à l’origine du
CO2 rejeté :
Ces 2 premières étapes ont réduit des Transporteurs T’ dont la quantité est limitée dans une cellule, il faudra
donc rapidement les régénérer par oxydation (3ème étape)
- la 3ème étape se déroule dans les crêtes de la membrane interne des mitochondries : Elle consiste en
l’oxydation totale, par le dioxygène, des transporteurs réduits formés précédemment, ce qui permet de les
renouveler, et l’énergie qu’elle libère permet la synthèse d’une importante quantité d’ATP (32 molécules
d’ATP). Cette dernière étape est la seule étape aérobie (consommatrice d’O2) de la respiration. Toutes les
réactions sont catalysées par de Ez oxydo-réductase présentes au niveau des crêtes ainsi que des ATP
synthétases. Les nombreuses étapes d’oxydo-réduction ont l’avantage de générer de petites quantités
d’énergie immédiatement converties en ATP, limitant ainsi les pertes sous forme de chaleur)
La respiration assure donc une minéralisation complète des molécules organiques, ce qui explique le
rendement énergétique élevé de ce mécanisme , associé à la séparation du travail très rentabilisé au sein
des mitochondries
SCHEMA - BILAN
2. TP 8 la fermentation
Certains organismes comme les levures, sont capable de produire leur ATP grâce à un autre mécanisme que la
respiration, la fermentation alcoolique, mécanisme anaérobie (= qui ne nécessite pas d’O2)
L’équation bilan de cette fermentation est la suivante :
C6H12O6 → 2CO + 2 C2H5 OH + peu d’énergie
L’oxydation du glucose est ici incomplète ce qui explique le rendement énergétique plus faible de ce mécanisme
par rapport à la respiration
Elle se déroule entièrement dans le hyaloplasme d’une cellule, en 2 étapes :
- la 1ère est commune à la respiration : c’est la glycolyse, produisant 2 ATP
- la 2ème consiste uniquement en une régénération des T’H2 produits au cours de la glycolyse (pas de
poursuite de l’oxydation de l’acide pyruvique) grâce à la réduction de l’acide pyruvique en éthanol
Ce mécanisme permet donc un renouvellement peu efficace mais réel des intermédiaires métaboliques
énergétiques (TH2), ce qui autorise une vie sans O2 pour les organismes ou les cellules (cellules musculaires :
fermentation lactique ) possédant dans leur hyaloplasme les enzymes nécessaires à ces réactions. La fermentation
fut le 1er mode de production d’énergie inventé par les êtres vivants, car milieu initial anaérobie.
CONCLUSION DES CHAPITRES 1 ET 2 :
BILAN STRUCTURAL ET FONCTIONNEL D’ UNE CELLULE VIVANTE
A partir de l’ensemble de vos connaissances, réalisez 2 schémas fonctionnels montrant les relations
structures-fonctions au sein d’une cellule eucaryote autotrophe et hétérotrophe