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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
Physiologie du vivant
(101-CKA-05)
Présenté par Karine Dion
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
But du cours:
Comprendre comment les cellules extraient de l’énergie des molécules organiques et s’en servent pour régénérer l’ATP.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Molécules complexes
Molécules simples
Énergie
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Composés organiques + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau + Énergie
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + H2O + Énergie
Respiration cellulaire aérobie
Énergie sous forme d’ATP et de chaleur
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Réactions d’oxydoréduction
Les électrons dans les réactions chimiques passent d’un réactif à l’autre.
Lorsqu’il y a une perte d’électrons
Lorsqu’il a y un gain d’électrons
Oxydation
Réduction
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Réactions d’oxydoréduction
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + H2O + Énergie
Respiration cellulaire aérobie
oxydation
réduction
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Le glucose est dégradé en une série d’étapes. Aux étapes clés, des atomes d’H sont arrachés au glucose et sont attachés à des molécules de NAD+.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE
Les électrons voyagent beaucoup pendant la respiration cellulaire aérobie:
Nutriment NADH chaîne de transport d’électrons O2
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
La respiration cellulaire aérobie comprend 3 stades métaboliques:
1. La glycolyse
2. Le cycle de Krebs
3. La chaîne de transport d’électrons
et phosphorylation oxydative
CYTOSOL
MATRICE MITOCHONDRIALE
MEMBRANE INTERNE DE LA MITOCHONDRIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Phase d’investissement d’énergie
Glycolyse
• Le glucose entre dans la cellule par une perméase.
• Deux phosphorylations se succèdent.
• La molécule résultante est scindée en 2.
• On obtient 2 molécules de phosphoglycéraldéhyde (PGAL) qui vont prendre part à la deuxième phase.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Phase de libération d’énergie
Glycolyse
• Il y a une réaction d’oxydation qui réduit le NAD+ en NADH + H+ (x2).
• On attache du Pi au PGAL.
• Il y a création de 2 molécules d’ATP.
• On réarrange les électrons du substrat.
• Il y a création de 2 autres molécules d’ATP.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Bilan total de la glycolyse:
+ 2 ATP
+ 2 NADH
+ 2 H+
Glucose 2 PGAL 2 Pyruvate
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• Le pyruvate entre dans la mitochondrie grâce à une perméase et un mécanisme de cotransport de protons et de pyruvate.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et libérés sous forme de CO2.
• Les fragments restants sont oxydés et le NAD+ est réduit en NADH + H+ (x2).• La coenzyme A s’unit avec les molécules formées.• On obtient 2 molécules d’acétyl-CoA qui peuvent entrer dans le cycle de Krebs.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• L’acétyl-CoA entre dans le cycle en se liant à l’oxaloacétate pour former du citrate.
• Il y a 3 oxydations qui réduisent le NAD+ en NADH + H+ (x2).
• Il y a 1 oxydation qui réduit le FAD en FADH2 (x2).
• Il y a création de 2 ATP.
Cycle de Krebs
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
2 pyruvate 2 acétyl-CoA + 2 oxaloacétate citrate 2 oxaloacétate
Bilan total du cycle de Krebs:
+ 2 ATP
+ 8 NADH
+ 8 H+
+ 2 FADH2
+ 6 CO2
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• La majeure partie de l’énergie extraite des nutriments est libérée par le NADH + H+ et la FADH2.
• Ils relient la glycolyse et le cycle de Krebs à la machinerie de la phosphorylation oxydative, qui alimente la synthèse de l’ATP avec l’énergie libérée par la chaîne de transport d’électrons.
Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• Les électrons extraits des nutriments sont transférés par le NADH + H+ et la FADH2 aux protéines de la chaîne.
• Les électrons sont acheminés à la prochaine molécule qui a plus d’affinité pour les électrons et ensuite à la prochaine.
• La dernière molécule cède ses électrons à l’O2 qui receuille une paire de protons dans le milieu aqueux et forme de l’eau.
Chaîne de transport d’électrons
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• La chaîne de transport d’électrons ne produit pas d’ATP directement. Elle fait passer les électrons des nutriments à l’O2 en une série d’étapes qui libèrent l’énergie de manière contrôlée.
• Certaines composantes de la chaîne captent et libèrent des protons H+ dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• La membrane de la mitochondrie possède des complexes protéiques appelés ATP synthétases qui fabriquent l’ATP à partir de l’ADP et de phosphate inorganique.
• L’ATP synthétase utilise le gradient électrochimique causé par les protons H+ de part et d’autre de la membrane mitochondriale interne.
• Les H+ refluent à travers l’ATP synthétase pour retourner dans la matrice.
• Lorsque les H+ passent, le complexe protéique produit une phosphorylation oxydative de l’ADP et forme de l’ATP.
Phosphorylation oxydative
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
• Chaque NADH + H+ libère assez d’énergie pour la formation de 3 ATP.
• Chaque FADH2 libère assez d’énergie pour la formation de 2 ATP.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE
Bilan total de la respiration cellulaire aérobie:
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)
• La fermentation permet à certaines cellules de produire de l’ATP en absence d’O2.
• Certains organismes ne font que de la fermentation. D’autres utilisent les 2 processus.
La fermentation
La fermentation produit seulement 2 moles d’ATP par mole de glucose.
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)
Fermentation alcoolique
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LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION
AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION)
Fermentation lactique
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