Chapitre 8 : L`ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire Livre

Chapitre 8 : L’ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire
Livre Doc.1 p 36
La molécule d’ATP a pu être mise en évidence dans toutes les cellules animales, végétales et bactériennes. La
molécule d’ATP (Adénosine triphosphate) est un nucléotide composé :
 De ribose, un pentose (Glucide C5)
 D’adénine, base azotée
 De trois groupements phosphate ionisés
Comment expliquer l’universalité de cette molécule ?
I) L’ATP est un intermédiaire énergétique universel
1°) L’ATP est associée aux synthèses organiques cellulaires
Livre Doc.1 p 32
La matière organique produite au cours de la photosynthèse sert à la construction et au fonctionnement de
l’ensemble du végétal et donc à l’ensemble des êtres vivants (biocénose) de l’écosystème qui la consomme.
L’ATP est nécessaire pour les synthèses des différentes molécules (ex : glycogène) dans toutes les cellules vivantes.
En effet son hydrolyse libère de l’énergie (réaction exoénergétique) et peut être couplée à toutes les réactions
cellulaires (endoénergétiques).
ATP + H2O
ADP + Pi + énergie
2°) L’ATP intervient dans des mouvements cellulaires
a) La contraction des fibres musculaires
Livre p 34, 35, 37
Les muscles squelettiques sont formés de fibres musculaires disposés parallèlement les unes aux autres ; Chaque fibre,
de 10 à 100 µm de diamètre et jusqu’à 4 cm de longueur, provient de la fusion de nombreuses cellules musculaires
embryonnaires (plusieurs noyaux sont visibles). On observe des myofibrilles internes aux fibres disposées
parallèlement à l’axe de la fibre, ces fibrilles peuvent se raccourcir (se contracter) en présence d’ATP.
Chaque myofibrille est formée d’une succession d’unités répétitives de 2,5 µm de long : les sarcomères.
Chaque sarcomère est composé de deux types de myofilaments disposés parallèlement à l’axe de la myofibrille :
 Les myofilaments épais constitués de myosine protéine contractile
 Les myofilaments fins constitués surtout d’actine
Les filaments épais et fins s’interpénètrent : chaque filament épais est entouré de plusieurs filaments fins disposés en
étoile. La contraction correspond à un glissement des deux types de filaments les uns par rapport aux autres. Les têtes
de myosine s’attachent aux molécules d’actine puis pivotent vers le centre du sarcomère, ce qui provoquent un
coulissage des filaments fins. Les têtes de myosine se détachent ensuite des molécules de d’actine, basculent vers
l’extérieur du sarcomère.
L’union d’une molécule d’ATP avec une tête de myosine permet la rupture du complexe actine-myosine, l’hydrolyse
de l’ATP permet le retour de la tête de myosine à sa position initiale et une nouvelle liaison à l’actine. La libération
de l’ADP et Pi est synchronisée avec le basculement de la tête de myosine.
b) La cyclose cellulaire
Livre Doc.2 p33
Le cytoplasme des cellules chlorophylliennes est animé de mouvements de brassage. On peut observer les
chloroplastes tournés autour de la vacuole : c’est la cyclose. Une addition d’ATP accélère la vitesse de la cyclose.
Les molécules d’actine constituent « des pistes cytoplasmiques », elles interagissent avec les molécules de myosine
reliées aux organites cellulaires somme les chloroplastes.
Comment l’ATP est-elle régénérée ?
II) L’ATP doit être régénérée
L’ATP n’est pas stockée, elle doit être régénérée aussi vite qu’elle est utilisée.
A) Par respiration en présence de dioxygène
Livre p 38 et 39
La respiration cellulaire d’une molécule de glucose peut être traduite par l’équation bilan suivante :
C6H12O6 + 6 O*2 + 6 H2O
6 CO2 + 12 H2O* + énergie (?ATP)
La respiration comporte plusieurs étapes chimiques catalysées par des enzymes
1) L’oxydation du glucose en pyruvate, la glycolyse
Elle se déroule dans le hyaloplasme et s’accompagne aussi de la production de composés réduits R’H2.
C6H12O6 + 2 R’
2 CH3COCOOH + 2 R’H2
2 ADP + 2 Pi
2 ATP
2) Les décarboxylations oxydatives du pyruvate
Elle se déroule dans la matrice des mitochondries, organites cytoplasmiques de faible taille (1 µm). Chaque
mitochondrie est enveloppée par deux membranes délimitant entre elles un espace inter membranaire. La membrane
externe sépare la mitochondrie du hyaloplasme cellulaire et la membrane interne limite la matrice de la
mitochondrie. Cette membrane interne forme de nombreux replis appelés crêtes membranaires.
2 CH3COCOOH + 10 R’ + 6 H2O
6 CO2 + 10 R’H2
2 ADP + 2 Pi
2 ATP
3) L’oxydation par le dioxygène des composés réduits
Cette étape se déroule dans les crêtes mitochondriales. Cette oxydation est couplée à une grande production d’ATP.
12 R’H2 + 6 O*2
32 ADP + 32 Pi
12 R’ + 12 H2O*
32 ATP
A partir d’une molécule de glucose oxydée, on obtient 36 molécules d’ATP.
B) Par fermentation en absence de dioxygène
Une oxydation incomplète est possible par fermentation. Elle produit un déchet organique, reste du substrat réduit
non totalement oxydé (éthanol).
C6H12O6 + 2 R’
2 ADP + 2 Pi
2 CH3COCOOH + 2 R’H2
2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 R’
2 ATP
Cette fermentation permet un renouvellement peu efficace de l’ATP ( 2 par molécule de glucose) mais qui autorise
une vie sans dioxygène (en condition anaérobie).
Au sein d’une cellule eucaryote, la production d’ATP peut se réaliser grâce :
 A la phase photochimique de la photosynthèse
 A la respiration cellulaire
 A la fermentation