LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

1. Physiologie du vivant (101-CKA-05) Présenté par Karine Dion LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

2. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

3. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

4. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE Molécules complexes Molécules simples LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Énergie

5. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE Composés organiques + Dioxygène  Dioxyde de carbone + Eau + Énergie C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + H2O + Énergie LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Respiration cellulaire aérobie Énergie sous forme d’ATP et de chaleur

6. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE Réactions d’oxydoréduction LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Les électrons dans les réactions chimiques passent d’un réactif à l’autre. Oxydation Lorsqu’il y a une perte d’électrons Lorsqu’il a y un gain d’électrons  Réduction

7. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE Réactions d’oxydoréduction LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

8. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + H2O + Énergie LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Respiration cellulaire aérobie oxydation réduction

9. 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+. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

10. 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 LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

11. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

12. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE La respiration cellulaire aérobie comprend 3 stades métaboliques: La glycolyse Le cycle de Krebs La chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION CYTOSOL MATRICE MITOCHONDRIALE MEMBRANE INTERNE DE LA MITOCHONDRIE

13. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

14. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Phase d’investissement d’énergie LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION 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.

15. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Glycolyse Phase de libération d’énergie

16. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Bilan total de la glycolyse: Glucose  2 PGAL  2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

17. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

18. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE Le pyruvate entre dans la mitochondrie grâce à une perméase et un mécanisme de cotransport de protons et de pyruvate. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

19. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

20. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Cycle de Krebs

21. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE 2 pyruvate  2 acétyl-CoA + 2 oxaloacétate  citrate  2 oxaloacétate LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Bilan total du cycle de Krebs: + 2 ATP + 8 NADH + 8 H+ + 2 FADH2 + 6 CO2

22. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

23. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative

24. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Chaîne de transport d’électrons

25. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

26. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Phosphorylation oxydative

27. 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. LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION

28. LA RESPIRATION CELLULAIRE AÉROBIE LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Bilan total de la respiration cellulaire aérobie:

29. 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 RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION La fermentation La fermentation produit seulement 2 moles d’ATP par mole de glucose.

30. AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION) LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Fermentation alcoolique

31. AUTRES PROCESSUS (LA FERMENTATION) LA RESPIRATION CELLULAIRE ET LA FERMENTATION Fermentation lactique