Respiration et fermentation cellulaires à l’origine de l’ATP

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
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Respiration et fermentation cellulaires à l’origine de l’ATP

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Les cellules eucaryotes se procurent l’énergie nécessaire à leur métabolisme en utilisant l’énergie chimique contenue dans des molécules puisées dans leur milieu et dégradées par respiration ou fermentation afin de produire de l’ATP.

1Une voie commune de dégradation du glucose : la glycolyse

 La principale source d’énergie cellulaire est le glucose. Fermentation et respiration débutent par une étape commune, la glycolyse (doc.1).

 Elle correspond à un début d’oxydation de la molécule de glucose et conduit à la conversion d’une molécule de glucose en 2 molécules de pyruvate et à la production de 2 molécules d’ATP et de 2 compo­sés réduits RH2.

 Bilan :

2La mitochondrie, organite de la respiration cellulaire

 L’oxydation complète des molécules de pyruvate issues de la glycolyse se déroule au sein d’organites intracellulaires spécialisés, les mitochondries. Ils sont délimités par une double membrane qui isole le cytoplasme de la matrice mitochondriale.

 Dans la matrice mitochondriale, le pyruvate entre dans un cycle métabolique, le cycle de Krebs. Il est alors progressivement oxydé en CO2, ce qui est à l’origine de la production de composés réduits RH2 et d’ATP.

 Les composés réduits RH2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs sont oxydés par des transporteurs d’électrons présents dans la membrane interne de la mitochondrie dont l’ensemble forme la chaîne respiratoire. L’accepteur final d’électrons est l’O2 qui est réduit en H2O. Ces réactions s’accompagnent de la formation d’un gradient de protons entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale. Ce dernier est utilisé par l’ATP synthase pour produire de grandes quantités d’ATP (doc.1).

Doc. 1 La glycolyse et la respiration mitochondriale forment la respiration cellulaire.

 Ainsi l’oxydation complète d’une molécule de glucose s’accompa­gne de la production de 36 molécules d’ATP (2 lors de la glycolyse et 34 lors de la respiration mitochondriale).

3Les fermentations

 En l’absence d’oxygène (anaérobie) la respiration n’est pas possible. Les cellules vont alors se procurer de l’énergie sous forme d’ATP par fermentation de matière organique comme le glucose.

 Certaines cellules comme les levures peuvent réaliser une fermentation alcoolique dans laquelle le pyruvate issu de la glycolyse est réduit en éthanol dans le cytoplasme. Cette réaction est associée à un dégagement de CO2.

 Les cellules musculaires peuvent aussi réaliser une fermentation lactique par réduction du pyruvate en acide lactique dans leur cytoplasme. Cette fermentation n’est pas associée à un dégagement de CO2.

 Le bilan de ces réactions est donc la production de deux molécules d’ATP qui sont issues de la glycolyse.

 Dans les fermentations le glucose n’est pas complètement dégradé et le rendement énergétique est plus faible que lors de la respiration (2 molécules d’ATP produites seulement par molécule de glucose dégradée).

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