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Les réactions responsables de la libération de l’énergie

Les réactions responsables de la libération de l’énergie : résumé

On distingue deux voies métaboliques aboutissant à la formation d'ATP, source d'énergie de la cellule: La respiration cellulaire et la fermentation.

1. La respiration cellulaire:

c'est une dégradation complète du glucose en présence d'O2, avec libération de CO2 et H2O, et formation d'une grande quantité d'ATP.

1.1. La glycolyse:

👉Elle se déroule dans l'hyaloplasme (ou cytosol) de la cellule, et ne nécessite pas d'oxygène.

👉C'est une série de réactions catalysées par des enzymes spécifiques, qui dégradent une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules de pyruvate (3 carbones).

👉La glycolyse est une étape commune entre la respiration et la fermentation.

✅Bilan

C6H12O6 + 2NAD' + 2ADP + 2Pi → 2CH3 COCOOH + 2(NADH, H') + 2ATP

1.2. Les oxydations respiratoires :

A. Formation de l'acétyl-COA:

Dans la matrice mitochondriale, chaque pyruvate est transformé en acétyl-CoA par décarboxylation et par déshydrogénation.

✅Bilan

CH3COCOOH + NAD'+ CoAH → CH3COCoA + NADH, H' + CO2

B. cycle de Krebs:

🚩 Se déroule dans la matrice.

🚩 C'est une série de réactions biochimiques catalysées par des enzymes spécifiques (décarboxylases et des déshydrogénases) qui entrainent une dégradation totale de chaque radical acétyl et minéralisation du carbone organique.

🚩 Synthèse d'une seule molécule d'ATP

✅Bilan

CH3COCoA + 3NAD' + FAD' + 3H2O+ ADP+ Pi→ CoAH + 3(NADH,H) + 2CO2 + ATP + FADH2

Les déshydrogénations permettent de réduire des transporteurs d'hydrogène NAD*et FAD* selon les réactions :

• NAD' + 2H' + 2e → NADH, H'
• FAD' + 2H' + 2e → FADH2

La réaction globale de la dégradation d'une molécule de glucose est :

C6H12O6 +10NAD' + 2FAD' + 6H2O + 4(ADP+ Pi) → 6CO2 + 10NADH, H' + 2FADH2 + 4ATP

🚨Remarque

Une réduction est un gain d'élèctron.

Une oxydation est une perte d'élèctron.

C. Phosphorylation oxydative et réduction d'O2:

La chaine respiratoire :

schéma de la phosphorylation oxydative

C'est un ensemble de complexes protéiques localisé au niveau de la membrane interne des mitochondries.

Elle est responsable du transfert d'électrons, et de protons issus de l'oxydation des transporteurs réduits vers l'accepteur, final l'Oxygène moléculaire qui se transforme en eau.

🌟Oxydation des transporteurs réduits :

NADH, H' → NAD'+ 2H' + 2e

FADH2 → FAD' + 2H' + 2e

🌟Réduction d'O2

1/2 O2 + 2H + 2e → H₂O

La membrane interne est imperméable aux ions H+, cependant au cours du transfert des électrons, il y a pompage de protons de la matrice vers l'espace inter-membranaire, et formation d'un gradient de protons, qui constitue un réservoir d'énergie libre, ce qui permet la synthèse d'ATP lors d'une réaction catalysée par l'ATP Synthétase mitochondriale, grâce au retour des protons H+ dans la matrice à travers les sphères pédonculées.

🌟Phosphorylation de l'ADP:

ADP + Pi → ATP

✅Bilan

La respiration cellulaire : dégradation d'une seule molécule de glucose:

C6H12O6+ 602 → 6CO2 + 6H2O+ 38ATP 

Énergétique de l'oxydation complète du glucose:

Énergétique de l'oxydation complète du glucose:

2 La fermentation

C'est une dégradation partielle du glucose en l'absence d'O2, avec formation d'un résidu organique, et d'une faible quantité d'ATP.

2.1. La fermentation lactique :

CH3COCOOH + NAD' + H' → CH3CHOHCOOH + NAD'

• Oxydation de NADH + H+.
• Réduction du pyruvate en acide lactique.
• Le pyruvate est l'accepteur final des électrons.

✅Bilan

C6H12O6+2ADP+ 2Pi→ 2CH3 CHOHCOOH + 2ATP 

2.2. La fermentation alcoolique :

CH3COCOOH + NAD'+ H+ → CH3CH2OH + NAD' + CO2

• Oxydation de NADH + H' formé lors de la glycolyse.
• Réduction et décarboxylation du pyruvate qui se transforme en éthanol.

✅Bilan

C6H12O6+2ADP+ 2Pi→ 2CH3 CH2OH + 2CO2 + 2ATP

Tableau comparatif entre la respiration et la fermentation:

Comparison de la respiration et de la fermentation:

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