La respiration cellulaire. Vous savez que lorsque vous respirez, vous absorbez du dioxygène, O2, et vous rejetez du dioxyde de carbone, CO2, ainsi qu'un petit peu de vapeur d'eau qu'on voit parfois dans l'air qu'on expire. A l'échelle des cellules, ça va être la même chose.
Les cellules pour produire leur propre énergie, vont consommer du dioxygène qui leur est apporté par la circulation sanguine et vont produire comme déchets du dioxyde de carbone et de l'eau sous forme de vapeur d'eau. Nous allons voir où se déroule la respiration cellulaire. dans des organites particuliers qui sont les mitochondries.
Et puis nous détaillerons ensuite les réactions biochimiques particulières. Alors si en travaux pratiques vous avez étudié la respiration cellulaire, vous avez vu que lorsqu'on met en culture par exemple des levures, qui sont des cellules eucaryotes, donc qui possèdent un noyau et des organites, lorsqu'on met ces levures en culture, on peut enregistrer avec des sondes une consommation de dioxygène et un rejet de CO2. Plus précisément, Précisément, si on met en culture non plus des cellules entières de levure, mais uniquement leurs organites mitochondries, on se rend compte que cette respiration est possible à condition de fournir le bon substrat aux mitochondries.
A l'échelle de la cellule levure, pour que la cellule respire, on peut lui fournir du glucose. Alors qu'à l'échelle de la mitochondrie, si on isole les organites qui sont donc les organites responsables de la respiration cellulaire, c'est du pyruvate ou acide pyruvique qui est consommé. En réalité, il existe donc une étape préalable à la respiration cellulaire, c'est l'étape de glycolyse.
Cette étape de glycolyse a lieu à l'extérieur de la mitochondrie. dans le cytoplasme ou cytosol, et elle permet au préalable de transformer du glucose en pyruvate. Le glucose est un sucre à 6 carbones, le pyruvate est un sucre à 3 carbones. On verra sa formule un petit peu après. La glycolyse est donc la première étape qui précède la respiration cellulaire.
Elle a donc lieu dans le cytosol et elle permet d'obtenir aussi un petit peu d'énergie sous forme d'ATP. Par la suite, ce pyruvate est capable d'entrer dans la mitochondrie. Il va traverser les deux membranes. La mitochondrie est un organite à double membrane.
Il va traverser ces deux membranes et se retrouver dans l'espace à l'intérieur de la mitochondrie qui s'appelle la matrice. A cet endroit, le pyruvate va entrer dans un cycle de réaction biochimique qu'on appelle le cycle de Krebs, qui va permettre de continuer l'oxydation des sucres. Donc on avait eu une première oxydation dans le cytosol, deuxième cycle d'oxydation. dans la matrice mitochondriale. Ce cycle de Krebs s'accompagne de la formation de composés intermédiaires, des composés R', qui passent de l'état R' à l'état R'H2.
C'est une réduction. Ces composés sont des accepteurs intermédiaires d'électrons et de protons H+. Par la suite...
Ces composés intermédiaires vont retourner à l'état oxydé R', en cédant leurs électrons et leurs protons à une chaîne de transporteurs d'électrons qui, de proche en proche, vont se transmettre ces électrons jusqu'à un accepteur final, qui est le dioxygène. C'est à cette étape-là que le dioxygène de la respiration est consommé. Ce dioxygène, en acceptant les électrons et les protons, va fournir de l'eau qui sera rejetée. au niveau, à l'échelle de l'individu. Cette chaîne respiratoire, par ailleurs, permet le fonctionnement d'une autre protéine de la membrane interne mitochondriale.
Cette protéine, c'est l'ATP synthétase, qui permet donc de produire de l'énergie pour la cellule. En résumé, nous avons les trois étapes impliquées dans la respiration cellulaire. D'abord l'étape de glycolyse dans le cytoplasme au cours de laquelle le glucose est oxydé en pyruvate, molécule à 3 carbone.
On remarque qu'une molécule de glucose donne permet d'obtenir deux molécules de pyruvate. Cette oxydation, on dit qu'elle est incomplète. En effet, à cet état-là, le carbone se trouve encore sous forme organique. L'oxydation ne sera complète que lorsqu'on obtiendra le déchet CO2 qui sera rejeté par l'organisme.
Cette première étape, c'est une oxydation couplée à la production d'un petit peu de composé réduit, R'H2. On forme aussi de l'ATP. Ensuite, dans la matrice mitochondriale, le pyruvate ici subit une oxydation qui cette fois-ci est complète et qui forme donc 6 molécules de CO2 pour 2 pyruvates, c'est-à-dire pour 1 glucose oxydé au départ. Cela s'accompagne encore une fois de la formation de composés réduits R'H2 et d'un petit peu d'ATP encore. Enfin, la dernière étape primordiale pour la respiration cellulaire, c'est l'étape membranaire avec la chaîne de transporteur d'électrons au cours de laquelle les composés réduits sont réoxydés ici en 12 R' et au cours de laquelle le dioxygène...
est consommée et permet la production de molécules d'eau. Au bilan donc pour un glucose oxydé au cours de la respiration cellulaire, on consomme 6 molécules de dioxygène, on produit 6 molécules de CO2 et 6 molécules d'eau. Ces deux molécules, enfin toutes ces molécules de dioxyde de carbone et d'eau seront rejetées au cours de la respiration de l'individu et la respiration cellulaire est très efficace en termes de production d'ATP puisque pour un glucose oxydé, lorsque l'oxydation est tout... En total, on a produit 36 molécules énergétiques d'ATP.