Bilan énergétique de la respiration cellulaire

TP :
Mécanisme de
la respiration
cellulaire
DHAOUI.S
La respiration cellulaire est l’ensemble
des réactions biochimiques aboutissant
à la formation d’énergie (par dégradation
de nutriments).
Ce mécanisme consomme du
dioxygène (O2) et crée du dioxyde de
carbone comme déchet. C’est la raison
pour laquelle on parle de respiration
cellulaire.
Quel est le
mécanisme de la
respiration
cellulaire
I- Siège de la respiration cellulaire
Activité1:
1) La courbe du taux d’O2
en fonction du temps est
décroissante: le taux d’O2
du milieu diminue donc il
y’a consommation d’O2 par
les mitochondries qui
respirent.
2) Le siège de la
respiration cellulaire est
la mitochondrie.
Activité 2:
II- Les étapes de la dégradation de glucose
Activité 2:
Hypothèse 1:
Ce composé en C3 (pyruvate) se
forme dans le hyaloplasme puis
pénètre dans la mitochondrie.
Hypothèse 2:
La membrane interne est
responsable de la formation de l’ATP.
Hypothèse 3:
La réaction de déshydrogénation se
réalise dans l’hyaloplasme et la
matrice alors que la décarboxylation
se fait dans la matrice.
Activité 3:
Milieu
Milieu cellulaire
externe Hyaloplasme Mitochondries
G+++++
G++
G+++
P+++
P++
CO2+
P+++ K+
CO2++
K+++
Temps
T0
T1
T2
T3
T4
*T0: le glucose est présent dans
le milieu extracellulaire.
*T1: le glucose diminue dans le
milieu externe et augmente dans
le hyaloplasme donc il passe
dans la cellule.
*T2: disparition totale de glucose
et apparition de pyruvate (Glycolyse).
*T3: les acides du cycle de Krebs
apparaissent dans la mitochondrie
par l’utilisation de l’acide
pyruvique
*T4: l’acide pyruvique disparait
dans la mitochondrie: il est
totalement dégradé.
Conclusion:
L’hypothèse 1 est vérifiée.
(il s’agit de la glycolyse)
 Des réactions se réalisent à la
matrice mitochondriale formant
des composées du cycle de
Krebs et permettant la formation
de CO2 et l’eau.
III- Forme de production d’énergie
Activité4:
L’énergie produite au
cours de la respiration est
sous forme de molécule
d’ATP.
1) Glycolyse :
La glycolyse se produit dans le
cytoplasme des cellules. C’est un
processus qui dégrade le glucose
(molécule à 6 carbones) en deux
molécules de pyruvates (molécules à 3
carbones). Ce processus se produit en
condition anaérobie. Tous les organismes
font la glycolyse.
Le pyruvate peut être utilisé sans
oxygène dans le processus de
fermentation qui est un
processus anaérobie. S’il y a de
l’oxygène, le pyruvate pénètre
dans les mitochondries et le
processus de respiration
cellulaire continue.
2) Réaction de transition ou
décarboxylation oxydative :
Chaque molécule de pyruvate
perd un atome de carbone. . On
obtient une molécule à 2 carbones
qui se combinent avec une
coenzyme A pour former de
l’acétyl-CoA.
3)Cycle de Krebs
Il est appelé aussi le cycle de
l’acide citrique. Les 2 molécules
d’acétyl-CoA subissent les
réactions du cycle de Krebs qui
formera du dioxyde de carbone
(CO2) et 4 molécules d’ATP.
4) Phosphorylation oxydative
Cette étape a besoin de l’oxygène
pour produire de l’ATP. Cette dernière
étape dépend de la chaîne respiratoire
qui est une suite de molécules
incrustée dans la membrane interne
de la mitochondrie. Ces molécules
sont réduites et oxydées pour amener
les électrons à l’étape finale où l’eau
est produite.
Bilan énergétique de la respiration
cellulaire
 A partir d'une molécule de glucose :
la glycolyse a permis de synthétiser 2
ATP, le cycle de Krebs 4 et la chaîne
respiratoire 32.
Nous avons donc un total de 38 ATP
L'équation bilan totale est :
C6H12O6 + 6 O2 +38 ADP + 38 Pi
---> 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Pour connaître l'efficacité de la
respiration cellulaire nous établissons
la formule suivante :
« Energie contenue dans une molécule
d'ATP x Nombre d'ATP produit /
Energie théoriquement contenue dans
une molécule de glucose x 100 »
Il y a production de 36 ATP par la
glycolyse qui ont chacun environ 50 kJ
d'énergie.
L'énergie contenue dans une molécule
de glucose est de 2871 kJ.
Donc :
50 x 36/2871 x 100 = 63 %
L'efficacité de la respiration cellulaire
est de 63 %. Cela s'explique par le fait
qu'une partie de l'énergie est perdue
sous forme de chaleur.