Thème 1- Energie et cellule vivante
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Thème 1Energie et cellule vivante chapitre 2 : respiration et fermentations cellulaires. Photo inserm La plupart des cellules respire. Les cellules consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone, à condition toutefois que du glucose soit présent dans le milieu. la respiration consiste en une oxydation totale de molécules organiques C6H1206 + 6 02 6 C02 + 6 H20 Différents substrats , différentes concentrations Selon la concentration du substrat , les échanges respiratoires sont modifiés. En présence de glucose, la concentration de dioxygène diminue plus fortement, donc les levures respirent plus donc le glucose est un substrat respiratoire pour les levures CO2 O2 Ajout du glucose Selon la nature du substrat , les échanges respiratoires sont modifiés. La respiration nécessite l'entrée de glucose et de dioxygène dans la cellule, elle s'accompagne d'échanges avec le milieu extérieur Ajout du maltose Le cas des cellules chhlorophilliennes Les organites de la respiration Mise en évidence du rôle des mitochondries dans le processus respiratoire. Comparaison glucose – acide pyruvique Glucose : 6 C Acide pyruvique: 3 C La glycolyse, dans le hyaloplasme C6 H12 O6 2 R’ 2 C3 H4 O3 2 ADP +PI 2 ATP 2 R’H2 Une série de réactions enzymatiques Transporteurs d’électrons et de protons. Bilan • Pour chaque mole de glucose, il faut 2 moles de coenzymes oxydés, 2 moles d'ADP et 2 moles de Pi (phosphate inorganique) pour produire : 2 moles de pyruvate, 2 moles de coenzymes réduits, 2 moles d'ATP, 2 moles d'eau et 4 protons (H+) (2 lorsque 2NAD+ donne 2NADH + 2H+ou 1 lorsque glucose devient glucose-6-phosphate ou lorsque fructose-6-phosphate devient fructose-1,6-diphosphate). • C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ →2C3H4O3 + 2ATP + 2(NADH + H+) + 2H2O Cette série de réactions catalysées par des enzymes dégrade une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules de pyruvate (3 carbones). Chez les eucaryotes, cette transformation a lieu dans le cytosol de la cellule. Cette transformation se nomme la glycolyse Les réactions de la glycolyse libèrent de l'énergie qui permet de produire deux molécules d'ATP pour une molécule de glucose oxydée. Le pyruvate produit dans le cytosol lors de la glycolyse entre dans la mitochondrie par transport actif. décarboxylation ACoA +6H2O le cycle de Krebs Le cycle de Krebs a lieu dans la matrice mitochondriale et se fait exclusivement en aérobie. Le cycle a différents rôles : - la dégradation du substrat (A CoA) en CO2 grâce à l’oxygène la prise en charge d’hydrogène et d’électrons riches en énergie par les FAD et les NAD+ soit les R’ la production d’énergie sous forme d’ATP. 6 CO2 CYCLE DE KREBS 10 R’ 2(ADP) +Pi 2ATP 10 R’H2 R’H2 R’ +2 H+ +2e- LA REOXYDATION DES COMPOSES REDUITS( R’H2) ET L’INTERVENTION DU O2 Équation bilan dans la matrice 2C3H4O3 + 10 R’+36 ADP +36 Pi +6O2 10R’H2 + 36 ATP + 6H2O +6 CO2 À partir d'une molécule de glucose totalement oxydée lors des diverses étapes de la respiration, 36 molécules d'ATP environ sont produites, pour l'essentiel au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale. L’eau de chaux: réactif du CO2 Présence de mousse: signe de fermentation Chauffé en milieu acide en présence de dichromate de potassium, l’éthanol s’oxyde en acide éthanoïque et les ions dichromates, orangés sont réduits en ions chrome de couleur verte Résultats cohérents avec l’expérience n 1 Bilan de la fermentation alcoolique L’éthanol est formé pour permettre la régénération des composés R’H2 Une autre fermentation : la fermentation lactique Est réalisée en milieu acide. Les bactéries du yaourt réalisent cette fermentation ou le muscle ( voir ch 3) Bilan énergétique de ces fermentations • Le rendement lors de la respiration est de : 36.3 x30.5/2860= 38% Valeur énergétique du glucose: 2860 kJ.mol-1 Valeur énergétique de l’ATP: 30.5 kJ.mol-1 Le rendement lors d’une fermentation est de: 2x30.5/2860= 2% Ce rendement très faible explique le peu de croissance des levures en milieu anaérobie. Dégradation incomplète du glucose lors des fermentations Dégradation complète du glucose lors de la respiration Réaction Réaction
