Terminale S 2016-2017
Kartable
Terminale S 2016-2017

La respiration cellulaire

Les cellules eucaryotes respirent : elles produisent de l'énergie sous forme d'ATP à partir du glucose. Cette respiration nécessite de l'oxygène et rejette du dioxyde de carbone, à l'échelle de la cellule. Elle se décompose en glycolyse, cycle de Krebs et chaîne respiratoire, qui se déroulent dans des compartiments cellulaires différents. En conditions anaérobies, certaines cellules sont capables de faire la fermentation, qui ne nécessite pas d'oxygène, mais a un bilan énergétique moins rentable. Il existe plusieurs types de fermentation dont la fermentation alcoolique et la fermentation lactique.

I

Généralités sur la respiration

La respiration telle qu'on l'entend en biologie est la respiration cellulaire. La plupart des cellules eucaryotes respirent.

Respiration

La respiration consiste à oxyder la matière organique en matière minérale grâce au dioxygène pour en tirer de l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.

Toutes les cellules de l'être humain respirent.

La respiration, à partir du glucose, produit de l'énergie sous forme d'ATP. Cette ATP est produite :

  • Directement
  • Indirectement par la production de molécules RH2

La respiration est composée de plusieurs étapes qui se déroulent dans différents compartiments cellulaires :

  • La glycolyse qui se déroule dans le hyaloplasme
  • Le cycle de Krebs dans la matrice mitochondriale
  • La chaîne respiratoire mitochondriale dans la membrane interne des mitochondries

Hyaloplasme

Le hyaloplasme est le liquide dans lequel baignent les organites à l'intérieur de la cellule.

II

La glycolyse

Glycolyse, venant de glyco (= glucose) et lyse (= dégradation), correspond à la dégradation du glucose.

Glycolyse

La glycolyse est la réaction de dégradation du glucose dans le hyaloplasme de la cellule. C'est la première étape de la respiration cellulaire.

Elle se produit dans le hyaloplasme. Elle nécessite :

  • 1 glucose (C6H12O6)
  • 2 ATP
  • 4 ADP et 2 Pi
  • 2 R

La glycolyse permet :

  • La dégradation d'un glucose en 2 pyruvates (CH3COCOOH)
  • La réduction de deux R en RH2
  • La formation de 4 ATP à partir des 4 ADP et des 2 Pi.

Le bilan de la glycolyse est :

C6H12O6+2R+2ADP+2Pi=2CH3COCOOH+2ATP+2RH2

Ainsi, la glycolyse permet d'obtenir 6 molécules énergétiques : 4 ATP et 2 RH2.

-

La glycolyse

III

Le cycle de Krebs

Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale.

Mitochondrie

La mitochondrie est un organite des cellules eucaryotes. Elle possède son propre ADN, et est composée :

  • D'une membrane externe
  • D'une membrane interne, sous forme de crêtes où se situe la chaîne respiratoire
  • D'un espace intermembranaire
  • D'une matrice où se déroule le cycle de Krebs

Cycle de Krebs

Le cycle de Krebs est une suite de réactions biochimiques qui se produisent dans la matrice mitochondriale, et qui ont pour but de produire des composés RH2 qui vont permettre la production de molécules d'ATP par la chaîne respiratoire.

Le cycle de Krebs nécessite :

  • 2 pyruvates issus de la glycolyse
  • 10 oxydants R'
  • 6 molécules d'eau
  • 2 ADP et 2 Pi

Il permet d'obtenir la production de 2 ATP et 10 RH2 par la décarboxylation des 2 pyruvates. C'est au cours du cycle de Krebs qu'est produit le CO2 rejeté par expiration.

Le bilan du cycle de Krebs est :

2CH3COCOOH+10R+6H2O+2ADP+2Pi=6CO2+10RH2+2ATP

-

Le cycle de Krebs

IV

La chaîne respiratoire

Chaîne respiratoire

La chaîne respiratoire, dans la membrane interne de la mitochondrie, est un ensemble de réactions qui permettent, à partir des composés RH2 produits par la glycolyse et le cycle de Krebs, de produire les molécules d'ATP, énergétiques, nécessaires au fonctionnement de la cellule.

La chaîne respiratoire se situe dans la membrane interne de la mitochondrie. Elle nécessite :

  • 12 RH2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs
  • 32 ADP et 32 Pi
  • 6 O2 issus de l'inspiration

Cette chaîne permet la production de 32 ATP grâce à l'énergie contenue dans les molécules RH2 produites par les étapes précédentes de la respiration. Les ATP vont permettre de donner l'énergie nécessaire aux réactions chimiques permettant le fonctionnement de la cellule.

-

La chaîne respiratoire mitochondriale

V

Bilan énergétique de la respiration

La respiration permet à terme, à partir d'un glucose, la production de 36 ATP. Ces ATP serviront ensuite à fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.

VI

La fermentation

A

Généralités sur la fermentation

La glycolyse nécessite de l'oxygène. Or certaines espèces sont capables de vivre en milieu anaérobie.

Milieu anaérobie

Un milieu anaérobie est un milieu sans oxygène. Les organismes capables d'y vivre sont dits anaérobies.

Les organismes anaérobies ou aérobies-anaérobies (capables d'avoir les deux métabolismes) font la fermentation en milieu dépourvu d'oxygène.

La fermentation commence par la glycolyse, exactement la même réaction que dans la respiration. Mais les deux pyruvates produits par la glycolyse vont être dégradés dans une réaction qui ne nécessite pas d'oxygène.

Il existe plusieurs types de fermentations, dont :

  • La fermentation alcoolique
  • La fermentation lactique
B

La fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique, aussi dite éthanolique, consiste en :

  • La glycolyse : production de 2 pyruvates, de 2 ATP et de 2 RH2.
  • La transformation des deux pyruvates en 2 éthanols et 2 CO2 grâce aux composés RH2 produits par la glycolyse.

La fermentation alcoolique permet ainsi de produire 2 ATP pour un glucose, au lieu de 36 ATP pour la respiration :

C3H12O6+2ADP+2Pi=2C2H6O+2CO2+2ATP

Ce procédé est notamment utilisé dans la vinification.

C

La fermentation lactique

La fermentation lactique consiste en :

  • La glycolyse : production de 2 pyruvates, de 2 ATP et de 2 RH2.
  • La transformation des deux pyruvates en 2 lactates grâce aux composés RH2 produits par la glycolyse.

La fermentation lactique permet ainsi de produire 2 ATP pour un glucose, au lieu de 36 ATP pour la respiration :

C6H12O6+2ADP+2Pi=2C3H6O3+2ATP

La fermentation lactique est utilisée par exemple pour la fabrication de la choucroute.

pub

Demandez à vos parents de vous abonner

Vous ne possédez pas de carte de crédit et vous voulez vous abonner à Kartable.

Vous pouvez choisir d'envoyer un SMS ou un email à vos parents grâce au champ ci-dessous. Ils recevront un récapitulatif de nos offres et pourront effectuer l'abonnement à votre place directement sur notre site.

J'ai une carte de crédit

Vous utilisez un navigateur non compatible avec notre application. Nous vous conseillons de choisir un autre navigateur pour une expérience optimale.