energie et cellules

ENERGIE ET CELLULES
Les organismes vivants synthétisent au sein de leurs cellules des molécules organiq
destinées à leur structure et leur fonctionnement. Cette activité requiert de l’énergie. Une
du métabolisme cellulaire sera donc dédié à la production d’énergie.
I.
La photosynthèse
La photosynthèse est la voie d’entrée de l’énergie dans les chaînes trophiques, c’es
chaînes alimentaires. C’est le seul mécanisme permettant la synthèse de molécules organ
notamment le glucose, à partir de l’énergie lumineuse et de matières minérales, comme l
atmosphérique
et l’eau. Cette réactionrejette du dioxygène.Les végétauxsont les seuls
organismes capables de réaliser cette prouesse : ils sont autotrophes.
Voici l’équation bilan de la photosynthèse
: 2O = 6C
6O2 +6H
H12O6++ 6O
2
1. Déroulement de la photosynthèse
Elle se déroule en deux phases, dans deux compartiments différents des chloropla
organites propres aux cellules chlorophylliennes.

Phase photochimique : Elle se déroule dans la membrane des thylakoïdes
phase photo-dépendante. C’est une succession de réactions d’oxydoréduction
chlorophylle, qui est un pigment donnant leur couleur verte aux chloroplaste
converti l’énergie lumineuse en énergie chimique. L’eau est oxydée
2 et les en O
composés réduits ATP et NADPH
2 (RH
2 pour simplifier) sont produits.
2H2O + 2R = 22RH
+O
2

Phase chimique : Elle se déroule dans le stroma. L’ATP
oxydés
le RH pour
2 sontet
réduire le CO
2 atmosphérique dans une suite de réactions appelée cycle de Cal
Le CO
2 est fixé sur une molécule de ribulose-5-phosphate (Ru BP) à 5 atom
carbone qui est régénérée au cours du cycle, afin de fixer une nouvelle moléc
CO2. La RuBisCO est l’enzyme catalysant cette réaction de fixation.
II.
La respiration cellulaire
La respiration cellulaire est présente dans la plupart des cellules eucaryotes, qui son
végétales ou animales. Cette fois-ci, l’énergie nécessaire provient du glucose, qui est oxy
de la lumière. Les animaux,étant incapablesd’utiliserl’énergielumineuse,sont dits
hétérotrophes. Le but de cette respiration est la production d’ATP, la molécule de bas
transfert de l’énergie dans les organismes. Elle est utilisée pour les « travaux de la cellule
pour la synthèse chimique, comme c’est le cas entre les deux phases de la photosynthèse
mouvements.
Voici l’équation bilan de la respiration
: 12O6 + 6O
C6H
2 = 6CO
2 + 6H
2O
NB : Dans les cellulesvégétales,
la photosynthèse
revêt une importancelargement
supérieure à la respiration.
1. Déroulement de la respiration cellulaire
Elle débute dans le cytoplasme où se produit la glycolyse. Le glucose est oxydé
molécules d’acide pyruvique. Deux molécules d’ATP sont formées pour l’oxydation d’un gl
de même que deux molécules de
NADH
2 (R’H
2).
Elle se poursuit dans la matrice de la mitochondrie. Une suite de réactions, ap
de Krebs, oxyde totalement l’acide pyruvique
enchaque
CO
acide pyruvique, une nouvelle
2. Pour
molécule d’ATP et une molécule2de
sont
R’H
formées.
Elle se terminedansles crêtesmitochondriales
où a lieu la chaînede transfert
électronique : la chaîne respiratoire. Une succession de réactions redox forme de l’ATP
le R’H
2. L’O
2 est réduit en bout de chaîne. Il accepte les électrons et les hydrogènes libérés p
formerde l’eau.Trente-deuxmoléculesd’ATP sont forméespar cette chaînepour chaque
molécule de glucose. Le rendement de la respiration est extraordinaire.
III.
La fermentation
Elle consiste en la formation d’ATP par la glycolyse.
Le R’H
est ensuite oxydé en R',
2 formé
réutilisable pour une nouvelle glycolyse selon deux procédés. L’un produit de l’éthanol, pa
fermentation alcoolique et l’autre produit de l’acide lactique par la fermentation lact
les deux cas, l’oxydation du glucose est incomplète et le rendement est donc inférieur à c
respiration. Mais ce processus présente la particularité de pouvoir se faire en anaérobios
dire en l’absence d’oxygène.
IV.
La contraction des fibres musculaires
Qu’elle provienne de la photosynthèse, de la respiration ou de la fermentation, la m
d’ATP est l’unité énergétique de base des cellules eucaryotes. Elle transfert l’énergie issue
procédésdans tout l’organisme
pour diverstypes de réactions.La contractiondes fibres
musculaires en est un exemple.
1. La fibre musculaire : une cellule spécialisée
Ce sont de longues cellules contenant de grandes réserves de glucose sous forme d
glycogène. Mais, leur volume est essentiellement occupé par les myofibrilles, subdivisé
sarcomères dont les extrémités sont appelées stries Z. Chaque sarcomère est composé
types de filament : l’actine, des filaments fins attachés aux stries Z, et la myosine, des fi
épais possédant une extrémité en bulbes. Les têtes de myosine, qui sont attachées aux
d’actine, sont situées au centre des sarcomères.
2. La contraction
Elle se déroule en deux actions qui, lorsqu’elles sont répétées, provoquent le glissem
des filaments d’actine par rapport aux filaments de myosine et, ainsi, la contraction.

La fixation d’une molécule d’ATP sur la tête de myosine provoque le détachem
soit la rupture des liaisons, du filament d’actine.

L’hydrolyse de l’ATP provoque un basculement de la tête de myosine qui se fix
alors plus loin sur le filament d’actine.
La contractionsynchronisée
des sarcomèresprovoquela contractiondes cellules
musculaires et, au final, la contraction du muscle.
3. Provenance de l’ATP
Les réservesen ATP des cellulesmusculaires
sont faibles.Sans les mécanismes
de
régénération rapide de l’ATP, la contraction ne pourrait durer que quelques secondes. Troi
mécanismes de régénération se succèdent :

La phosphocréatine : Son stock dans le muscle s’épuise en 20 secondes. El
la régénération de l’ATP en absence de métabolites ou d’oxygène.

La fermentation lactique : Elle consomme rapidement les réserves de glyc
muscle en absence d’oxygène. Elle prend le relais quand les réserves en ATP e
phosphocréatine sont épuisées. Le rendement est faible.

La respiration cellulaire : C’est le meilleur moyen de produire durablement
efficacement
de l’ATP. Elle est limitéepar l’apporten dioxygène.Les deux
premières voies de régénération de l’ATP permettent en fait de maintenir une
contractionen attendantque le systèmecardiovasculaire
s’adaptepour un
approvisionnement accru en dioxygène. Ce dernier est nécessaire à la respira
cellulaire.
A noter que, quand le système respiratoire est à saturation, la fermentation lactique
permet la production d’un surplus d’ATP. La production d’acide lactique, qui abaisse le pH
fibres musculaires, est à l’origine de la fatigue musculaire.