La respiration cellulaire

1. La respiration cellulaire M. E. McIntyre

2. Quelques principes Én. lumineuse chloroplaste Photosynthèse CO2 + H20 Moléc. organiques + O2 Respiration ¢R mitochondrie ATP Én. thermique

3. Fermentation Dégradation partielle glucose Ø chaîne transport des é Respiration ¢R anaérobie Chaîne transport é Respiration ¢R aérobie Combustible = glucose comburant = O2 Chaîne transport é Voies cataboliques génératrices d’énergie (glucose) Dégradation de nutriments Sans O2 Avec O2

4. Respiration ¢R aérobie Équation de base Sucres + O2  déchets + énergie C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie

5. Quelques principes group. phosphate Prix du travail ¢R: perte P ATP  ADP + P inorganique Pour être utilisable, Én. entreposée dans ATP • adénosine triphosphate • riche en Én.

6. Quelques principes ATP… quelle utilité ? • Travail de transport • Travail mécanique • Travail chimique ADP + Pi ATP On produit chaque jour notre poids en ATP !

7. Quelques principes Réaction d’oxydoréduction • Oxydation: perte d’é • Réduction: gain d’é oxydé énergie é C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + é réduit

8. Quelques principes Principes d’oxydoréduction • Dégradation glucose plusieurs étapes (enzymes) • Si une seule et unique étape…

9. Quelques principes Transport d’électrons • Les é sont très énergiques ! • Passe d’une molécule à l’autre… • Nutriments  NAD+  Chaîne transport d’é  O2 é é NADH +H+

10. Quelques principes Transport d’électrons • Coenzyme oxydant  NAD+ • nicotinamide adénine dinucléotide • Capteur d’é le plus polyvalent oxydé réduit NAD+NADH + H+ libre dans cytosol capte 2 é et 1 proton réserve d’énergie

11. Quelquesprincipes Transport d’électrons H2 ½ O2 2 H+ 2 e- libération graduelle d’énergie ATP explosion énergie KaBoOM !! 2 e- ½ O2 2 H+ H2O

12. Respiration cellulaire aérobie Caractéristiques générales 4 étapes faciles :  glycolyse  cycle de Krebs  réaction de transition chaîne de transport d’é & chimiosmose 1 mole glucose dégradée produit … • 6 moles CO2 • 36-38 moles ATP

13. Respiration cellulaire aérobie électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

14. Respiration cellulaire aérobie enzyme (catalyseur) Production d’ATP • 10%  phosph. a/n substrat (phase 1 & 2) • 90%  phosphorylation oxydative (phase 4) Phosphorylation a/n substrat pyruvate

15. 1ère partie - Glycolyse Glycolyse = « dégradation du glucose »  a/n cytosol  Se fait en présence ou absence O2 Résultat 1 mole glucose  2 moles pyruvate (6C) (3C)

16. Phase d’investissement Én Phosphoryler la molécule pour l’hydrolyser en deux coût 2 ATP Phase de libération Én Modification de la molécule à 3C  Libération 4 ATP  Capteur d’é NAD+ (2 NADH + 2H+) 1ère partie - Glycolyse 2 étapes

17. 1ère partie - Glycolyse Fig.9.9

18. 1ère partie - Glycolyse Fig.9.9

19. 1ère partie - Glycolyse 1 glucose 1ère étape Perte 2 ADP 2 ATP Gain 2ème étape 4 ADP 4 ATP 2 NAD+ 2 NADH + 2H+ 2 pyruvates 2 pyruvates glucose Rendement ø CO2 2 ATP 2 NADH + 2H+

20. Respiration cellulaire aérobie Fig. 9.6 électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

21. Réactions de transition  Dans la mitochondrie (matrice)  réaction qui exige O2 Étape entre glycolyse et cycle de Krebs…

22. Réactions de transition • 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.

23. Cycle de Krebs • 1 mole acétyle Co-A (2C) entre dans le cycle… acétyle Co-A (2C) + oxaloacétate (4C) cycle de Krebs citrate (6C) …et dégradation du citrate en oxaloacétate

24. Cycle de Krebs accepteurs d’é Bilan pour 1 mole Acétyle Co-A 2 CO2 1 ATP 3 NADH + 3H+ 1 FADH2 Cycle de Krebs

25. Cycle de Krebs Cycle de Krebs sert aussi à fabriquer: Protéines (AA) Glucides Lipides (A.G + chol) cycle de Krebs

26. Cycle de Krebs - Bilan 2 CO2 1 ATP 3 NADH + 3H+ 1 FADH2 4 CO2 2 ATP 6 NADH + 6H+ 2 FADH2 x2 pyruvate = Cycle de Krebs 2 CO2 Ø ATP 2 NADH + H+ Étape intermédiaire Glucose complètement dégradé. Majeure partie de Én dégagée entreposée dans NADH + H+ 6 CO2 2 ATP 8 NADH + H+ 2 FADH2 = pour 1 mole glucose

27. Respiration cellulaire aérobie électrons électrons Chaîne de transport é & chimiosmose Glycolyse Cycle de Krebs glucose pyruvate ATP ATP ATP

28. Chaîne de transport des é & chimiosmose Complexe multiprotéique oscille entre état oxydé et état réduit  Dans la mitochondrie (crêtes) chaîne de transport comprend…  protéines  complexes non protéiques

29. Chaîne de transport des é & chimiosmose libère des é ½ O2: dernier accepteur d’é • Capteur d’é NADH é perd de l’énergie dans la chaîne Complexe multiprotéique

30. Chaîne de transport des é & chimiosmose libère des é ½ O2: dernier accepteur d’é • Capteur d’é NADH é perd de l’énergie dans la chaîne Complexe multiprotéique = formation H2O

31. Chaîne de transport des é & chimiosmose • Autre capteur d’é FADH2 libère les é à un niveau inférieur (moins énergétique) Complexe multiprotéique

32. Chaîne de transport des é & chimiosmose rôle: synthèse ATP • Chimiosmose • a/n membrane mitochondriale • complexe protéique ATP synthétase  phosphorylation oxydative ADP + Pi(inorganique)  ATP

33. Chaîne de transport des é & chimiosmose H+ H+ H+ H+ H+ H+ utilise gradient de protons (H+) pour faire ATP H+  Chimiosmose  ATP synthétase: pompe à protons … car membrane imperméable aux H+

34. Chaîne de transport des é & chimiosmose H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+  Chimiosmose espace intermembranaire  ATP synthétase: pompe à protons membrane mito. interne L’importance des é?!? Force le déplacement des H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire ADP + Pi ATP matrice

35. Chaîne de transport des é & chimiosmose NAD+ H+ NADH H+ H+ + H+

36. Chaîne de transport des é & chimiosmose Fig. 9.15 H+ NAD+ H+ NADH H+ + H+

37. Chaîne de transport des é & chimiosmose Fig. 9.15 H+ H+ NAD+ H+ NADH + H+

38. Chaîne de transport des é & chimiosmose Fig. 9.15 H+ H+ H+ 2 H+ + ½ O2 H20 NAD+ NADH + H+ chaîne de transport d’é chimiosmose

39. Chaîne de transport des é & chimiosmose ADP + P H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ 2 H+ + ½ O2 H20 NAD+ NADH ATP + H+

40. Respiration cellulaire aérobie vaut 3 ATP vaut 2 ATP Chimiosmose • Valeur en ATP? • NADH + H+ • FADH2

41. Chaîne de transport des é & chimiosmose 24 ATP 4 ATP ??? 4 ATP 6 ATP NAD+ FAD  Chimiosmose Bilan pour 1 mole de glucose: • cycle de Krebs et étape intermédiaire 2 ATP 8 NADH + H+ 2 FADH2 • glycolyse 2 ATP 2 NADH + H+ ou «navettes»

42. Respiration cellulaire aérobie navette glucose 2 pyruvate • Révision NAD+ ? 2 NADH + H+ FAD ? 2 NADH + H+ 6 NADH + H+ 2 FADH2 glycolyse cycle Krebs Chaîne de transport 2 acétyle Co-A 2 ATP 2 ATP 32 ou 34 ATP 36 ou 38 ATP

43. Autres processus métaboliques • Fermentation • Dégradation du glucose sans O2 • Bilan 1 mole glucose 2 ATP 2 pyruvate 2 NADH + H+

44. Autres processus métaboliques • Fermentation • Fermentation alcoolique Ex: industrie bière ou vin

45. Autres processus métaboliques Fermentation • Fermentation lactique Ex: industrie fromage et du yogourt Ex: muscles,acide lactique

46. Autres processus métaboliques • Fermentation Comparaison entre respiration ¢R et fermentation  fermentation: dernier accepteur d’é pyruvate  respiration aérobie… dioxygène  respiration anaérobie… nitrate (NO3-) sulfate (SO42-) fer (Fe3+) Le plus rentable, c’est la respiration ¢R 38 ATP vs 2 ATP

47. Poisons métaboliques mort de l’organisme mort de l’organisme • cyanure  bloque une protéine a/n chaîne de transport d’é  arrêt de synthèse ATP • dicoumarol  augmente la perméabilité de la membrane aux H+  annulation du gradient H+  arrêt synthèse ATP

48. Remplissez les boîtes

49. Réfléchissez-vous

50. Phew…. J’ai utilisé pas mal d’ATP en créant cette présentation!