Respiration cellulaire
La respiration cellulaire consiste à récupérer l'énergie produite par le dioxygène en présence d'hydrocarbure comme les lipides, les protéines et les glucides (dont fait partie le glucose). Ce dernier est le plus fréquemment utilisé dans nos cellules.
Lors de la réaction, des enzymes appelées déshydrogénases retirent deux hydrogènes avec leur électron. Ils vont parcourir une chaîne de transporteur dans la membrane mitochondriale interne à cause de leur attirance pour la charge positive qui se trouve dans l'espace intermembranaire. Les électrons vont être conduit à travers un circuit où il se déchargeront une partie de leur énergie sous forme d'énergie mécanique. C'est elle qui est utilisée par les transporteurs pour transférer un des deux protons vers l'espace intermembranaire et maintenir une différence de gradient.
À l'arrivé, l'énergie du proton restant et les électrons rejoignent une molécule de \(NAD^+\) (Nicotinamide Adénine Dinucléotide).
À cause de la différence de charges, les protons présents dans l'espace intermembranaire vont vouloir regagner la matrice mitochondriale. Ils devront passer par une protéine appelée l'ATP synthase. À la manière d'un barrage, le proton va passer dans un interstice entre les deux parties de la protéine et entrainer la rotation d'un rotor. Ce mouvement va modifier la configuration du stator et provoquer la phosphorisation de l'ATD en ATP. Il faut entre 3 à 4 protons pour former une molécule ATP. Chaque protéine ATP synthétise en moyenne 100 ATP/sec.
En conclusion, l'énergie est transférée en passant d'un état chimique à celui de gradient mécanique puis chimique.
Transformation de l'ATD en ATP
Le passage de la membrane externe se fait par les porines.
Une protéine spécifique est chargée du passage de la membrane interne des molécules d'ATD en APT pour se faire, elle utilise la différence de gradient électronique. Elles échangent une molécule d'ATD qui contient 3 charges négatives avec une molécules d'ATP qui en contient 4.
Production de chaleur, la thermogénèse
Thermogénines protéines qui dissipent le gradient électronique sous forme de chaleur.
Elles se concentrent dans les cellules proches des vaisseaux sanguins qui sont utilisés pour être répartir la chaleur dans tout le corps.
Respiration cellulaire
La respiration cellulaire consiste à extraire l'énergie du acétyl-CoA en utilisant du dioxygène pour recharger le stock d'ATP : \(ADP + P \rightarrow ATP\). Cette réaction a lieu dans les mitochondries et est composée :
- du cycle de l'acide citrique appelé aussi cycle de Krebs.
- de la phosphorylation oxydative.
Note
L'ATP disponible pourra être utilisé par exemple, pour réaliser les mouvements des flagelles, le transport actif de solutés, la polymérisation, la contraction musculaire.
La glycolyse est le mécanisme qui génère la majorité de l'acétyl-coA qui sera ensuite utiliser au cours de la respiration cellulaire. Une mole de glucose permet de produire en moyenne 32 moles ATP.
Note
La glycolyse est le principale processus de production d'énergie pour les cellule aérobies.
Production d'acétyl-coA
Le cycle de l'acide citrique a comme substrat l'acétyl-coA. Il est produit à partir :
- de l'oxydation du glucose.
- de la scission des acide gras en deux sous chaînes carbonés (groupement acétyle) au cours de la béta oxydation. Cette réaction a lieu dans la mitochondrie et permet également de produire de \(FADH_2\).
Note
Une partie de l'acétyl-coA est modifiée pour produire certains acides aminés.
Cycle de l'acide citrique
Le cycle de l'acide citrique permet de produire :
- \(2 \times ATP\).
- \(3 \times NADH\) et \(1 \times FADH_2\) qui serviront notamment à la phosphorylation oxydative.
- du \(CO_2\) qui constitue un déchet de la réaction.
Le cycle se déroule en huit étapes avec notamment :
- l'acétyl-coA est ajouté à une molécule d'oxaloacétate pour produire du citrate.
- les électrons sont apportés au \(NAD^+\) par la déshydrogénase qui devient du NADH.
- le malate est retransformé en oxaloacétate et du NADH est produit.
Note
Le \(NAD^+\) est un dérivé de la vitamine \(B_3\).