ATP

Cours Biologie Cellulaire
ULBI101, L1-S1, Montpellier
Compartimentation du métabolisme:
Cytoplasme et organites fournisseurs d’énergie cellulaire
Formes d’énergie biologique
1. L’ATP: monnaie d’échange énergétique,
carburant cellulaire (P15)
2. L’oxydation: une réaction productrice d’énergie
sous forme d’électrons libres
3. Le gradient trans-membranaire de proton:
 le couplage entre oxydation et
phosphorylation via un gradient de proton
Utilisations de l’ATP
• L’énergie d’activation d’hydrolyse de l’ATP étant
élevée, elle est toujours catalysée: enzyme.
• Son énergie d’hydrolyse est utilisée pour:
– catalyser les réactions de l’anabolisme (couplage
réactionnel)
– fournir l’énergie aux molécules du mouvement
(filaments d’actine/myosine)
• Son phosphate est utilisé dans l’activation de
nombreuses protéines: récepteur, enzymes, facteurs
de régulation de l’expression des protéines.
L’oxydation
On peut écrire l'équation générale:
(1)
AH2 <=> A + 2e- + 2H+
(2)
(1): oxydation
(2): réduction
dans laquelle AH2 agit comme un donneur d'électrons.
AH2 et A constituent aussi un couple redox conjugué qui peut
réduire un autre composé B par transfert d'atomes d'hydrogène:
AH2 + B <=> A + BH2
(Ex: AH2 = FADH2, NADH2)
Quand le potentiel redox de AH2 est inférieur à celui de BH2, cette
réaction est exo_thermique donc spontanée.
Les donneurs d’électrons et de protons
(P15)
NAD(P)H2 = 3 ATP
FADH2 = 2 ATP
Catabolisme/anabolisme
(P47)
Les voies cataboliques par oxydation
(=dégradation) des nutriments (oses, AA,
nucl., ac. gras) fournissent l'énergie, sous
forme d'ATP, FADH et NADH,
nécessaire à la synthèse des MM
cellulaires (= Anabolisme).
Tout les chemins mènent à l’Acétyl-CoA
Ex: le catabolisme
du glucose
Cytoplasme
(Anaérobie!)
Fermentation
(Anaérobie)
Ou …
Mitochondrie
(Aérobie)
(P49)
Siège de la glycolyse, la
dégradation du Glucose
génère 2 ATP et un
pyruvate.
La fermentation du
pyruvate produit 1 ATP
Siège de la respiration,
(CO2, O2, H20) ces
organites interviennent
dans la phase finale de la
dégradation du glucose
par oxydation qui génère
beaucoup d’ATP:
l’oxydation du pyruvate
donne l’AcéthylCoA
La glycolyse (P48)
Bilan: 1 Glucose (C6) + 2NAD+ + 2ADP + 2 Pi
<=> 2 pyruvates (C3) + 2NADH2 + 2ATP + 2H2O
Devenir du pyruvate
Mitochondrie
La mitochondrie constitue un compartiment cellulaire AEROBIE
où la dégradation ultime du glucose par OXYDATION sous forme
de C02 et d’H2O génére un maximum d’ATP.
Oxydation du pyruvate
(P48&68)
(Matrice de la mitochondrie)
Bilan: 1 AcéthylCoA (C2) + 3NAD + 1ADP + 1 FAD
<=> 3NADH2 + 2ATP + 1FADH2 + 2H2O + 2CO2
Rappel: 1Glc donne 2 AcéthylCoA
Anaérobie
Cytoplasme
Bilan énergétique
de la dégradation
du glucose
Aérobie
Mitochondrie
EN MET
Anatomie fonctionnelle
de la mitochondrie Crêtes
Pages 46, 49
 Bâtonnets
d = 0,5 à 1 µm ; Lm = 7 µm.
 Plasticité
 Uniformément dans le cytopl.
sauf en mitose et dans les cas
d’associations fonctionnelles.
 SEMI-AUTONOME:
 Mito-ADN (Réplication);
 Mito-ARN, ribo;
 Mito Prot.
 Enveloppe:
 Membrane externe (pores<10kDa)
 Membrane interne (e-; ATPase)
 Matrice: enzymes de Krebs
La membrane interne et la chaîne des
transporteurs d’électrons (P69)
(ou de translocation des protons …)
Compartiment
Intermembranaire
Membrane
interne
Matrice
Gradient
de H+
La phosphorylation oxydative: transfert d’énergie oxydative sous
forme d’une liaison phosphorique (ATP) via un gradient de H+.
Rq: le FADH2 est oxydé par le complexe II sans transfert de proton: 2 ATP!
La membrane interne et ATP synthétase
ADP +P
H+
ATP
H+ H+ H+ H+ H+ H+
(P70)
ATP synthétase
Le chloroplaste (P71)
Photosynthèse:
Phosphorylation Photo-oxydative (P72)
Utilisation de l’ATP et du NADPH2
! L’ATP et le NADPH2 ne sont pas utilisés directement par la cellule.
Ils sont utilisés dans le chloroplaste à un ensemble de réactions
anaboliques (PHASE SOMBRE ou Cycle de Calvin CO2) pour fabriquer
des sucres (amidon). Ce dernier est ensuite exporté dans le cytoplasme …
Phototrophe/auxotrophe au C
Devenir des sucres