Cours bilan thème 1 chapitre 2

1 VIGIER – BOZON – SVT Wittmer 2015 - 2016 Spécialité - Cours bilan – Thème 1 Chapitre n°2.
Spécialité - Thème 1
Énergie et cellules vivantes.
Chapitre 2 – Respiration cellulaire, fermentations et production d’ATP.
I) L’oxydation du glucose en présence et en absence de dioxygène.
A) La glycolyse et production d’ATP.
− Toutes les cellules eucaryotes puisent l’énergie
nécessaire à leur métabolisme dans l’oxydation de
molécules organiques telles que le glucose. Les cellules
non chlorophylliennes utilisent des molécules
organiques pour produire leurs propres molécules
organiques, elles sont hétérotrophes pour le carbone.
− L’utilisation de la matière organique (glucose et autres
molécules organiques…) débute toujours par une
réaction chimique qui se déroule dans le hyaloplasme :
la glycolyse. La glycolyse qui est une oxydation
partielle du glucose en acide pyruvique (CH
3
-CO-
COOH) est couplée à la réduction de deux molécules
d’ADP + Pi en 2 ATP et de deux molécules notées R’
en R’H
2
. Ces réactions d’oxydoréductions étant
couplées on parle de couplage chimiochimique.
B) Les principales voies d’oxydation du glucose.
− En anaérobiose, c'est-à-dire en l'absence de dioxygène,
certaines cellules oxydent le glucose de façon
incomplète : on parle de fermentation.
− En aérobiose, c'est-à-dire en présence de dioxygène, la
plupart des cellules oxydent totalement le glucose en
dioxyde de carbone : c'est la respiration cellulaire.
II) La respiration mitochondriale et production d’ATP.
− La respiration cellulaire se déroule dans des organites délimités par une double membrane : les mitochondries. Dans la matrice
des mitochondries, l’acide pyruvique est progressivement oxydé en dioxyde de carbone (molécule minérale), au cours d’une
suite de réactions chimiques constituant le cycle de Krebs.
 Ces réactions d’oxydation du pyruvate, qui produisent des protons (H
+
) et des électrons, sont couplées à la réduction de
composés organiques R’ (R’ + 2é + 2H
+
 R’H
2
) et ADP (ADP + Pi  ATP).
− Les composés R’H
2
, issus du cycle de Krebs et de la glycolyse cèdent leurs électrons (ils sont oxydé en R’) à un ensemble
d’accepteurs d’électrons (= oxydants) qui sont situés dans la membrane interne de la mitochondrie et qui constituent la chaine
respiratoire. Les électrons sont transmis de proche en proche à des oxydants de plus en plus puissants qui forment la chaine
respiratoire pour être finalement cédés au dioxygène qui est donc l’accepteur final des électrons. La réduction du dioxygène
produit de l’eau (molécule minérale) selon la réaction suivante :
½ O
2
+ 2é + 2 H
+
 H
2
O.
 Connaitre
parfaitement ces réactions.
 Bien comprendre que
le type d’oxydation du
pyruvate dépend de la
présence ou non d’O
2
.
Équation bilan de la glycolyse et son couplage
énergétique chimiochimique avec la réduction
de molécules organiques.
(Belin spé 2012 P 35).
Les principales voies d’oxydation du glucose en
présence et en absence d’O
2
.
(Belin spé 2012 P 40).

2 VIGIER – BOZON – SVT Wittmer 2015 - 2016 Spécialité - Cours bilan – Thème 1 Chapitre n°2.
 L’oxydation des R’H
2
, synthétisés lors de la glycolyse
et du cycle de Krebs, permet de régénérer les R’
condition indispensable à la poursuite de la glycolyse
et de l’oxydation du pyruvate dans les mitochondries.
 L’oxydation des R’H
2
en R’ est associée à
l’accumulation de protons H
+
dans l’espace
intermembranaire et à la circulation d’électrons au sein
de la chaine respiratoire.
 La circulation d’électrons dans la chaine respiratoire et
le flux des protons (H
+
) à travers les ATP-synthases
(enzymes contenues dans la membrane interne de la
mitochondrie) sont couplés à la réduction d’ADP + Pi
en ATP. Ce couplage énergétique chimiochimique
permet de produire une grande quantité de molécules
d’ATP lors de la respiration cellulaire.
− En aérobiose (= présence d’O
2
dans le milieu), la respiration
cellulaire (ou mitochondriale) permet l’oxydation complète
du pyruvate en molécules minérales (H
2
O et CO
2
) dans la
mitochondrie. Cette oxydation complète du pyruvate est
couplée à la synthèse de 36 molécules d’ATP (pour chaque
molécule de glucose totalement oxydée).
III) Les fermentations et production d’ATP.
− En condition anaérobie, les cellules dégradent le glucose de façon incomplète : elles adoptent un métabolisme fermentaire.
Lors de la fermentation, l’acide pyruvique, issu de la glycolyse est réduit en molécules organiques. Selon le type de
fermentation, la molécule organique formée par réduction de l’acide pyruvique n’est pas la même :
 certaines cellules comme les levures de boulanger réalisent une fermentation alcoolique : l’acide pyruvique issue de la
glycolyse est réduit en éthanol ce qui est couplé à l’oxydation des R’H
2
en R’;
 d’autres cellules comme les Bactéries lactiques réalisent une fermentation lactique : l’acide pyruvique issue de la
glycolyse est réduit en acide lactique ce qui est couplé à l’oxydation des R’H
2
en R’.
− Les fermentations permettent donc de régénérer les R’ indispensables pour que se réalise la glycolyse. Lors de la fermentation,
le couplage énergétique chimiochimique ne permet pas de produire des molécules d’ATP. Seule la glycolyse qui précède
les mécanismes fermentaires (alcoolique ou lactique) permet la formation de deux molécules d’ATP pour une molécule de
glucose partiellement oxydée.
Remarque : la fermentation acétique réalisée par des Bactéries se fait en présence d’O
2
. Cette voie
métabolique est bien une fermentation (précédée par la glycolyse) car elle consiste en une dégradation
incomplète du glucose qui donne comme produit final de l’acide acétique (= vinaigre).
Fin du chapitre.
Les réactions d’oxydoréductions de la respiration
mitochondriale.
(Belin spé 2012 P 40).
Juste pour
information.
Voie métabolique de la fermentation lactique : couplage
énergétique chimiochimique permettant la régénération des R’.
(Belin spé 2012 P 39).
Voie métabolique de la fermentation alcoolique : couplage
énergétique chimiochimique permettant la régénération des R’.
(Belin spé 2012 P 38).
 Bien comprendre les
couplages avec réduction
du pyruvate et oxydation
des R’H
2
en R’.
 Savoir refaire ce schéma
bilan très simplifié.
2 ADP +
2 Pi
2 ATP
2 ADP +
2 Pi
2 ATP