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Partie 2- Energie et cellules vivantes
Toute cellule vivante a besoin d’énergie pour synthétiser sa matière organique et assurer ses
fonctions (ex : la concentration pour la cellule musculaire). L’énergie cellulaire provient de l’hydrolyse
de l’ATP (adénosine triphosphate) qui n’est pas stocké et qui doit être donc renouvelé en permanence.
Comment l’ATP est-il fabriqué ?
Il existe trois métabolismes : la photosynthèse, la respiration et la fermentation.
I/
La production d’ATP par photosynthèse
Le chloroplaste est l’organite clé de la photosynthèse, il utilise l’énergie lumineuse pour fabriquer de
la matière organique à partir de matière minérale.
6CO2+6H2O  C6H12O6+6O2
CO2 et H2O des matières minérales, C6H12O6 de la matière organique
Cette équation bilan se décompose en deux phases successives :
1/
La phase photochimique
Elle se déroule dans les thylakoïdes des chloroplastes. La
chlorophylle absorbe l’énergie des radiations bleu et
rouge et la convertit en énergie chimique (ATP + RH2).
Remarque :
L’eau H2O fournit son hydrogène et libère son oxygène.
2/
La phase chimique
Elle se déroule dans le stroma des chloroplastes. Elle utilise l’énergie chimique fabriquée à la lumière
(ATP et RH2) pour fabriquer de la matière organique (glucose) à partir de CO2. Elle comprend un
ensemble de réactions appelé le cycle de Calvin.
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II /
Production d’ATP par respiration
L’organite clé de la respiration est la mitochondrie. Elle produit de l’énergie (ATP) en oxydant la
matière organique en matière minéral.
C6H12O6+6O2  6CO2+6H2O
Cette équation bilan se décompose en 2 phases :
1/
La glycolyse cytoplasmique
La mitochondrie est incapable d’utiliser directement le glucose, il doit subir la glycolyse qui produit
un peu d’ATP.
2/
La respiration mitochondriale
Dans la matrice, un ensemble de réaction appelé cycle de Krebs, dégrade le pyruvate en CO2 et
produit un peu d’ATP.
Sur les crêtes, les molécules de la chaine respiratoire fabriquent de l’eau et une grande quantité
d’ATP.
La respiration oxyde complètement la matière organique en matière minérale ce qui assure un fort
rendement énergétique (36 ATP/glucose) mais nécessite la présence d’O2.
III /
Production d’ATP par fermentation
Elle se déroule dans le cytoplasme sans intervention d’organite spécialisé.
1/
La glycolyse
C’est la transformation du glucose en pyruvate. Elle produit un peu d’ATP et d’RH2.
2/
La fermentation
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Elle renouvelle les composés oxydés « R » pour que la glycolyse puisse se poursuivre.
La fermentation est l’oxydation incomplète (il reste de la matière organique) du glucose, ce qui est
peu rentable en énergie (2 ATP/glucose) mais assure la survie en l’absence d’O2.
Remarque :
On distingue différents types de fermentation selon la nature du reste organique :
- La fermentation alcoolique (reste d’éthanol)
- La fermentation lactique (reste d’acide lactique)
- La fermentation acétique (reste de vinaigre)
IV /
Production d’ATP par fermentation
1/
Une architecture particulière
Une sarcomère :
Observées au microscope, les cellules musculaires
ont un aspect strié. Ces stries correspondent à des
protéines contractiles (= myofibrilles) organisées
en sarcomères
2/
La contraction musculaire de l’ATP
La contraction musculaire correspond à un
raccourcissement des sarcomères. Pour ce faire,
les myofibrilles doivent glisser les unes sur les
autres, ce qui consomme de l’ATP.
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3/
-
3 façons de renouveler l’ATP musculaire
La phosphocréatine : l’hydrolyse de cette molécule spécifique au muscle fournit de l’ATP
mais le stock est épuisé en quelques secondes.
La respiration : très rentable en ATP, elle nécessite une bonne oxygénation. Certaines cellules
musculaires riches en mitochondrie sont spécialisées dans la respiration (les fibres de type 1).
La fermentation : moins rentable, elle assure quand même la synthèse d’ATP en absence
d’oxygénation. Les fibres de type 2, pauvres en mitochondrie, sont spécialisées pour la
fermentation.
Conclusion : Malgré la diversité des cellules et des métabolismes, l’ATP est un point commun qui
reflète la parenté entre tous les êtres vivant.