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 &agrave l&rsquo origine de l&rsquo ATP

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Les cellules eucaryotes se procurent l&rsquo &eacute nergie n&eacute cessaire &agrave leur m&eacute tabolisme en utilisant l&rsquo &eacute nergie chimique contenue dans des mol&eacute cules puis&eacute es dans leur milieu et d&eacute grad&eacute es par respiration ou fermentation afin de produire de l&rsquo ATP.

1Une voie commune de d&eacute gradation du glucose  : la  glycolyse

&thinsp La principale source d&rsquo &eacute nergie cellulaire est le glucose. Fermentation et respiration d&eacute butent par une &eacute tape commune, la glycolyse (doc.1).

&thinsp Elle correspond &agrave un d&eacute but d&rsquo oxydation de la mol&eacute cule de glucose et conduit &agrave la conversion d&rsquo une mol&eacute cule de glucose en 2  mol&eacute cules de pyruvate et &agrave la production de 2  mol&eacute cules d&rsquo ATP et de 2  compo&shy s&eacute s r&eacute duits R&prime H2.

&ensp Bilan :

2La mitochondrie, organite de la respiration cellulaire

&thinsp L&rsquo oxydation compl&egrave te des mol&eacute cules de pyruvate issues de la glycolyse se d&eacute roule au sein d&rsquo organites intracellulaires sp&eacute cialis&eacute s, les mitochondries. Ils sont d&eacute limit&eacute s par une double membrane qui isole le cytoplasme de la matrice mitochondriale.

&thinsp Dans la matrice mitochondriale, le pyruvate entre dans un cycle m&eacute tabolique, le cycle de Krebs. Il est alors progressivement oxyd&eacute en CO2, ce qui est &agrave l&rsquo origine de la production de compos&eacute s r&eacute duits R&prime H2 et d&rsquo ATP.

&thinsp Les compos&eacute s r&eacute duits R&prime H2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs sont oxyd&eacute s par des transporteurs d&rsquo &eacute lectrons pr&eacute sents dans la membrane interne de la mitochondrie dont l&rsquo ensemble forme la cha&icirc ne respiratoire. L&rsquo accepteur final d&rsquo &eacute lectrons est l&rsquo O2 qui est r&eacute duit en H2O. Ces r&eacute actions s&rsquo accompagnent de la formation d&rsquo un gradient de protons entre l&rsquo espace intermembranaire et la matrice mitochondriale. Ce dernier est utilis&eacute par l&rsquo ATP synthase pour produire de grandes quantit&eacute s d&rsquo ATP (doc.1).

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

&thinsp Ainsi l&rsquo oxydation compl&egrave te d&rsquo une mol&eacute cule de glucose s&rsquo accompa&shy gne de la production de 36  mol&eacute cules d&rsquo ATP (2 lors de la glycolyse et 34 lors de la respiration mitochondriale).

3Les fermentations

&thinsp En l&rsquo absence d&rsquo oxyg&egrave ne (ana&eacute robie) la respiration n&rsquo est pas possible. Les cellules vont alors se procurer de l&rsquo &eacute nergie sous forme d&rsquo ATP par fermentation de mati&egrave re organique comme le glucose.

&thinsp Certaines cellules comme les levures peuvent r&eacute aliser une fermentation alcoolique dans laquelle le pyruvate issu de la glycolyse est r&eacute duit en &eacute thanol dans le cytoplasme. Cette r&eacute action est associ&eacute e &agrave un d&eacute gagement de CO2.

&thinsp Les cellules musculaires peuvent aussi r&eacute aliser une fermentation lactique par r&eacute duction du pyruvate en acide lactique dans leur cytoplasme. Cette fermentation n&rsquo est pas associ&eacute e &agrave un d&eacute gagement de CO2.

&thinsp Le bilan de ces r&eacute actions est donc la production de deux mol&eacute cules d&rsquo ATP qui sont issues de la glycolyse.

&thinsp Dans les fermentations le glucose n&rsquo est pas compl&egrave tement d&eacute grad&eacute et le rendement &eacute nerg&eacute tique est plus faible que lors de la respiration (2  mol&eacute cules d&rsquo ATP produites seulement par mol&eacute cule de glucose d&eacute grad&eacute e).

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