Top Banner
La respiration cellulaire M. E. McIntyre
50

La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Apr 04, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

La respiration cellulaire

M. E. McIntyre

Page 2: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

mitochondrie

chloroplaste

CO2 + H20 Moléc. organiques + O2

ATP

Én. lumineuse

Én. thermique

Respiration

¢R

Photosynthès

e

Page 3: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Voies cataboliques génératrices d’énergie

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

(glucose)

Dégradation de nutriments

Sans O2 Avec O2

Page 4: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Équation de base

Respiration ¢R aérobie

Sucres + O2 déchets + énergie

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie

Page 5: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Pour être utilisable, Én. entreposée dans ATP adénosine triphosphate riche en Én. group.

phosphate

ATP ADP + P inorganique

Prix du travail ¢R: perte P

Page 6: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

ATP… quelle utilité ?

Travail de transport Travail mécanique Travail chimique

ATP ADP+ Pi

On produit chaque jour notre poids en

ATP !

Page 7: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Réaction d’oxydoréduction Oxydation: perte d’é Réduction: gain d’é

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O +

oxydé

réduit

é

é

énergie

Page 8: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Principes d’oxydoréduction Dégradation glucose plusieurs

étapes (enzymes) Si une seule et unique étape…

Page 9: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Transport d’électrons

Les é sont très énergiques ! Passe d’une molécule à l’autre…

Nutriments NAD+ Chaîne transport d’é O2

éé

NADH +H+

Page 10: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Transport d’électrons Coenzyme oxydant NAD+ nicotinamide adénine dinucléotide Capteur d’é le plus polyvalent

NAD+ NADH + H+libre dans cytosol

capte 2 é et 1 proton

oxydé réduit

réserve d’énergie

Page 11: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Quelques principes

Transport d’électrons

explosionénergie

libérationgraduelled’énergie

KaBoOM !!

H2 ½ O2

2 H+ 2 e-

2 e-2 H+ ½ O2

ATP

H2O

Page 12: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Respiration cellulaire aérobie

Caractéristiques générales4 étapes faciles :

glycolyse cycle de Krebs réaction de transitionchaîne de transport d’é & chimiosmose

1 mole glucose dégradée produit … 6 moles CO2 36-38 moles ATP

Page 13: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Glycolyse Cycle de Krebs

Chaîne de transport é

& chimiosmose

Respiration cellulaire aérobie

glucose pyruvate

électrons

ATP ATP ATP

électrons

Page 14: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Respiration cellulaire aérobie

Production d’ATP 10% phosph. a/n substrat (phase 1 &

2) 90% phosphorylation oxydative

(phase 4)enzyme (catalyseur)

pyruvate

Phosphorylationa/n substrat

Page 15: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

1ère partie - Glycolyse

Glycolyse = « dégradation du glucose »

a/n cytosol Se fait en présence ou absence O2

Résultat1 mole glucose 2 moles pyruvate

(6C) (3C)

Page 16: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

1ère partie - Glycolyse

Phase d’investissement Én

Phosphoryler la molécule pour l’hydrolyser en deux

coût 2 ATP

Phase de libération ÉnModification de la

molécule à 3C Libération 4 ATP Capteur d’é NAD+

(2 NADH + 2H+)

2 étapes

Page 17: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Fig.9.9

1ère partie - Glycolyse

Page 18: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Fig.9.9

1ère partie - Glycolyse

Page 19: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

1ère partie - Glycolyse

1 glucose

2 pyruvates

1ère étape

2ème étape

2 ADP 2 ATP

4 ATP 4 ADP

2 NAD+ 2 NADH + 2H+

glucose 2 pyruvates

2 ATP

2 NADH + 2H+

Rendement

Perte

Gain

ø CO2

Page 20: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Glycolyse Cycle de Krebs

Chaîne de transport é

& chimiosmose

Respiration cellulaire aérobie

Fig. 9.6

glucose pyruvate

électrons

ATP ATP ATP

électrons

Page 21: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Réactions de transition

Dans la mitochondrie (matrice)

réaction qui exige O2

Étape entre glycolyse et cycle de

Krebs…

Page 22: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

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.

Page 23: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Cycle de Krebs

cycle de Krebs

acétyle Co-A (2C)

oxaloacétate (4C)

citrate (6C)

+

…et dégradation du citrate en oxaloacétate

1 mole acétyle Co-A (2C) entre dans le cycle…

Page 24: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Cycle de Krebs

Bilan pour 1 mole Acétyle Co-A

Cycle de Krebs

2 CO2 1 ATP3 NADH + 3H+1 FADH2

accepteurs d’é

Page 25: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Cycle de Krebs

Cycle de Krebs sert aussià fabriquer:

cycle de Krebs

Protéines (AA)

GlucidesLipides (A.G + chol)

Page 26: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Cycle de Krebs - Bilan

6 CO2 2 ATP8 NADH + H+2 FADH2

Glucose complètement dégradé.Majeure partie de Én dégagée entreposée dans NADH + H+

2 CO2 1 ATP3 NADH + 3H+1 FADH2

pour 1 mole glucose

x2 pyruvate =

4 CO2 2 ATP6 NADH + 6H+2 FADH2

2 CO2

Ø ATP2 NADH + H+

=

Étape intermédiaire

Cycle de Krebs

Page 27: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Glycolyse Cycle de Krebs

Chaîne de transport é

& chimiosmose

Respiration cellulaire aérobie

glucose pyruvate

électrons

ATP ATP ATP

électrons

Page 28: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Complexe multiprotéique

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Dans la mitochondrie (crêtes)

chaîne de transport comprend… protéines

complexes non protéiques

oscille entre état oxydé et état réduit

Page 29: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Capteur d’é

Complexe multiprotéique

NADH

libère des é

é perd de l’énergie dans la chaîne

½ O2: dernier accepteur d’é

Page 30: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Capteur d’é

Complexe multiprotéique

= formation H2O

NADH

libère des é

é perd de l’énergie dans la chaîne

½ O2: dernier accepteur d’é

Page 31: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Autre capteur d’é

Complexe multiprotéique

FADH2

libère les é à un niveau inférieur (moins énergétique)

Page 32: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Chimiosmose

a/n membrane mitochondriale complexe protéique ATP synthétase

rôle: synthèse ATP

phosphorylation oxydative ADP + Pi(inorganique) ATP

Page 33: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

H+

H+

H+

H+H+

H+H+

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Chimiosmose

ATP synthétase: pompe à protons

utilise gradient de protons (H+) pour faire ATP

… car membrane imperméable aux H+

Page 34: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

H+

H+

H+

H+H+

H+H+

ADP + Pi

ATP

espace intermembranaire

matrice

membrane mito. interne

Chaîne de transport des é & chimiosmose

Chimiosmose

L’importance des é?!?

ATP synthétase: pompe à protons

Force le déplacement des H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire

Page 35: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

NADH

+ H+

NAD+

H+

H+ H

+

Page 36: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Fig. 9.15

Chaîne de transport des é & chimiosmose

NADH

+ H+

NAD+

H+

H+ H

+

Page 37: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Fig. 9.15

Chaîne de transport des é & chimiosmose

NADH

+ H+

NAD+

H+

H+

H+

Page 38: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Fig. 9.15

Chaîne de transport des é & chimiosmose

NADH

+ H+

NAD+

H+

H+

H+

2 H+ + ½ O2

H20

chaîne de transport d’é chimiosmose

Page 39: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

NADH

+ H+

NAD+

H+

H+

H+

2 H+ + ½ O2

H20

H+ H

+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+ H

+

H+ H+

H+

H+

H+

ADP + P ATP

Page 40: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Respiration cellulaire aérobie

Chimiosmose Valeur en ATP? NADH + H+ FADH2

vaut 3 ATPvaut 2 ATP

Page 41: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Chaîne de transport des é & chimiosmose

ChimiosmoseBilan pour 1 mole de glucose:

cycle de Krebs et étape intermédiaire2 ATP8 NADH + H+2 FADH2

glycolyse2 ATP2 NADH + H+

24 ATP 4 ATP

??? «navettes»

NAD+

FAD 4 ATP

6 ATPou

Page 42: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Respiration cellulaire aérobie

Révision

glycolyse

2 NADH + H+

2 ATP

2 acétyle Co-A

glucose 2 pyruvate

cycle Krebs

2 NADH + H+

2 ATP

6 NADH + H+2 FADH2 Chaîne

de transport

navetteNAD+ ?FAD ?

32 ou 34 ATP

36 ou 38 ATP

Page 43: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Autres processus métaboliques

Fermentation

Dégradation du glucose sans O2

Bilan 1 mole glucose2 ATP2 pyruvate2 NADH + H+

Page 44: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Autres processus métaboliques

Fermentation Fermentation

alcoolique

Ex: industrie bière ou vin

Page 45: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Autres processus métaboliques

Fermentation

Fermentation lactique

Ex: industrie fromage et du yogourt

Ex: muscles,acide lactique

Page 46: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Autres processus métaboliques

Fermentation

Comparaison entre respiration ¢R et fermentation fermentation: dernier accepteur d’é

38 ATP vs 2 ATP

respiration aérobie… dioxygène

nitrate (NO3-)

sulfate (SO42-)

fer (Fe3+)

pyruvate

respiration anaérobie…

Le plus rentable, c’est la respiration ¢R

Page 47: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Poisons métaboliques

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

mort de l’organisme

mort de l’organisme

Page 48: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Remplissez les boîtes

Page 49: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Réfléchissez-vous

Page 50: La respiration cellulaire M. E. McIntyre. Quelques principes mitochondrie chloroplaste CO 2 + H 2 0Moléc. organiques + O 2 ATP Én. lumineuse Én. thermique.

Phew….

J’ai utilisé pas mal d’ATP en créant cette présentation!