: oxyde le glucose pour former du pyruvate

Ch.9 Respiration Cellulaire

Un aperçu

Il y a trois étapes qui se produisent dans la respiration cellulaire:

1. La glycolyse

* Se produit dans le cytoplasme

* est l’oxydation partielle du glucose (6 carbones) en 2 molécules de pyruvate (acide pyruvique) qui a 3 carbones

2. Krebscycle (également appelé cycle de l’acide citrique)

i. Décompose le pyruvate en CO2

3. Chaîne de transport électronique et phosphorylation oxydative

· Accepte les électrons sous tension des molécules porteuses de coenzymes réduites (NADH et FADH2).

· Utilise le mouvement des électrons pour créer une phosphorylation oxydative de l’ATP. Produit environ 90% d’ATP.

o lesélectrons ont été récoltés au cours de la glycolyse et du cycle de Krebs.

o Oxygen Propulse les électrons à travers une série de réactions dans la chaîne de transport d’électrons vers des états d’énergie successivement plus faibles

Voie catabolique au cours de laquelle une molécule de glucose à 6 carbones est divisée en deux sucres à 3 carbones qui sont ensuite oxydés et réarrangés par un processus métabolique de niveau EP qui produit deux molécules d’acide pyruvique.

· Chaque réaction de glycolyse est catalysée par sa propre enzyme spécifique dans le cytoplasme

· Aucun CO2 n’est libéré lors de l’oxydation du glucose en pyruvate.

Les réactions de glycolyse se produisent en 2 phases :

1. Phase d’investissement énergétique: un processus en 5 étapes qui divise le glucose en deux. Ce processusconsume l’ATP.

Étape 1: le glucose pénètre dans la cellule et le carbone #6 est phosphorylé (liaisons phosphate à celle-ci). Cette réaction utilise de l’ATP.

Étape 2: une enzyme appelée isomérase catalyse l’action qui modifie la structure du glucose 6-phosphate en son isomérfructose 6-phosphate.

Étape 3: Le carbone #1 du fructose 6-phosphate est phosphorylé. Utilise un ATP.

Étape 4: Le fructose 1,6 diphosphate est coupé en deux sucres à trois carbones identiques dans une réaction contrôlée par une enzyme. C’est la réaction qui donne la glycolyson nom.

Étape 5: Réaction contrôlée par une enzyme qui permet de convertir les deux sucres en l’autre.

2. Phase énergétique: les 2 molécules intermédiaires de carbone 3 sont oxydées et de l’ATP et du NADH sont produits.

• Gain net de 2 ATP par phosphorylation au niveau du substrat (production d’ATP par transfert direct de PO4 d’un substrat intermédiaire vers l’ADP. La réaction est contrôlée par des enzymes)

· 2 les molécules de NAD sont réduites pour formernadh. L’énergie dans les électrons à haute énergie du NADH sera utilisée pour fabriquer de l’ATP en phosphorylation oxydative (ATPproduction du transfert exergonique d’électrons des molécules alimentaires vers un accepteur d’électrons final, dans ce cas O2.

Étape 1: 2 réactions catalysées par des enzymes, l’une réduit le NADto NADH et l’autre phosphoryle les 2 sucres. 2 molécules de NADH sont produites à partir de tousmolécule de glucose.

Étape 2: L’ATP est produit lors de la phosphorylation au niveau du substrat. Le PO4 est transféré des sucres phosphorylés à l’ADP. Produit 2 molécules d’ATP à partir de chaque glucosémolécule. Il remplace les 2 ATP utilisés dans la phase d’investissement énergétique.

Étape 3: Se prépare à la réaction suivante. Déplace le phosphate du carbone #3 au carbone #2.

Étape 4: Les enzymes éliminent l’eau. Cela rend la liaison maintenant le phosphate tocarbone #2 faible et instable.

Étape 5: 2 molécules d’ATP sont produites par phosphorylation au niveau du substrat.

Équation sommaire:

C6H12O6 + 2 NAD + 2 ATP — > 2 C3H4O3 + 2H2O + 2 NADH + 2 H + + 2 ATP

Le glucose est oxydé en 2molécules d’acide pyruvique dans une réaction exergonique. La majeure partie de l’énergie est conservée dans lesélectrons de haute énergie du NADH et dans les liaisons phosphate de l’ATP.

Vélo de montagne

Le Krebscycle complète l’oxydation des molécules organiques. Il libère l’énergie stockée dans les2 molécules de pyruvate. Le pyruvate peutêtre complètement oxydé en présence d’oxygène.

1. Avant de pouvoir entrer dans le cycle de Krebs, nous devons former de l’acétyle Co-A

· Les molécules d’acide pyruvique sont déplacées du cytoplasme dans les mitochondries par des protéines porteuses dans la mitochondrialmembrane. Une fois à l’intérieur de la mitochondrie, le pyruvate est converti en acétyle Co-A dans une réaction qui utilise plusieurs enzymes.

o Le CO2 est éliminé du groupe carboxyle du pyruvate, passant d’un composé à 3 carbones à un composé à 2 carbones. Le CO2 est libéré.

o La molécule à 2 carbones est oxydée en formacétate. Le NAD est réduit en NADH dans le processus et 2 molécules de NADH sont produites.

o La coenzyme A, un composé formé à partir de vitamine A, se fixe à l’acétate et forme de l’acétyle Co-A, qui est beaucoup plus réactif que le pyruvate.

2. Cycle de Krebs

Pour chaque tour du Krebscycle:

· 2 carbones entrent dans la partie acétyle de l’acétylCo-A.

· L’oxaloacétate doit être régénéré

Pour chaque molécule de glucose qui est divisée pendant la glycolyse:

Étapes du Krebscycle: chaque étape est médiée par une enzyme

1. L’acétyle Co-A se sépare et l’acétate à 2 carbones se lie à une molécule à 4 carbones d’oxaloacétate (un composé présent naturellement dans la matrice itochondriale) et forme de l’acide citrique.

2. L’acide citrique est converti en son isomère, l’acide isocitrique.

3. 2 choses se produisent:

a. L’acide isocitrique perd du CO2 en laissant une molécule de carbone 5

b. Le composé de carbone 5 est oxydé et le NAD est réduit

4. Catalysé par plusieurs enzymes:

a. Le CO2 est éliminé de la molécule de 5 carbones

b. La molécule de carbone 4 restante est oxydée et le NAD est réduit

5. La phosphorylation au niveau du substrat se produit. 1 ATP est fait.

6. Une molécule est oxydée FAD est réduite pour former FADH2

7. De l’eau est ajoutée pour permettre la réaction suivante

8. Une molécule est oxydée et le NAD est réduit pour former du NADH et l’oxaloacétate est régénéré afin que le cycle puisse recommencer.

2 tours du cycle de Krebs produisent la forme suivante pour chaque molécule de glucose:

6 molécules de CO2

2 molécules d’ATP sont créées par phosphorylation au niveau du substrat

6 molécules de NADH

2 molécules de FADH2

Chaîne de Transport d’Électrons

ETC est constitué de molécules porteuses d’électrons intégrées dans la membrane mitochondriale interne. Chaque porteur est plus électronégatif que celui qui le précède, de sorte que les électrons sont tirés vers le bas de la chaîne jusqu’à ce qu’ils atteignent l’accepteur d’électrons final, l’oxygène.

· La plupart des porteurs de l’ETC sont des protéines liées aux cofacteurs. Ce sont les facteurs qui acceptent et donnent des électrons.

Séquence de réactions dans l’ETC:

Le NADH est oxydé et la flavoprotéine est réduite. Les électrons de haute énergie sont transférés de NADH à FMN

La flavoprotéine est oxydée lorsqu’elle transmet des électrons à une sulfurprotéine de fer (FeS)

La FeS est oxydée lorsqu’elle passe des électronsto le seul composé non protéique de la chaîne, l’uniquinone (Q)

Q transmet des électrons à une succession de molécules cytochromes

Le cytochrome a3, le dernier vecteur de la chaîne, transmet les électrons à l’oxygène moléculaire, O2

Lorsque l’O2 est réduit, il se forme eau. Pour 2 molécules de NADH, une O2est réduite et 2 molécules de H2O sont fabriquées.

Remarque: l’ETC NE fait PAS d’ATP directement. Ilgénère un gradient de protons sur la membrane interne des mitochondries. Cela stocke l’énergie potentielle chimique qui peut être utilisée pour phosphoryler l’ADP.

Chimiosmose: la jonction des processus d’écoulement de l’exergonicélectron le long d’une chaîne de transport d’électrons à la production d’ATP endergonique en créant un gradient de protons à travers une membrane. Le gradient de protons entraîne la synthèse de l’ATP lorsque les protons diffusent en arrière à travers la membrane.

* Rend possible la phosphorylation oxydative (dans la respiration cellulaire) et la photophosphorylation (dans la photosynthèse)

· Ne peut produire de l’ATP qu’à l’aide de l’enzyme synthase de la viande

Examen du processus

Séquence de flux d’énergie:

Glucose -> NADH ->ETC -> proton gradient -> ATP

Fermentation

Permet aux cellules de produire de l’ATP sans oxygène.

1. La glycolyse se produit exactement comme dans l’aérobicrespiration, mais dans la respiration anaérobie, le pyruvate est réduit et le NAD estrégénéré. Cela empêche la cellule de réduire son apport en NAD nécessaire à la respiration aérobie.

2. Le pyruvate subit ensuite une fermentation. Il existe 2 types de fermentation.

a. Fermentation alcoolique: se produit dans les plantes, les levures et les bactéries. Le pyruvate est converti en éthanol.

1. Le pyruvatélose du CO2 et est converti en un composé à 2 carbones, l’acétaldéhyde.

2. NADHis oxydé et id d’acétaldéhyde réduit en éthanol

b. Fermentation de l’acide lactique: se produit dans les cellules animales. Le pyruvate est converti en acide lactique. Utilisé pour faire du fromage et du yogourt et chez l’humaincellules musculaires lorsque l’oxygène est rare.

1. NADHis oxydé et pyruvate est converti en acide lactique