Respiration cellulaire

Respiration cellulaire
Campbell chapitre 9
Diaporama adapté de O. D’Amours et S. Delvaux
http://www.nsf.gov/news/overviews/biology/assets/interact08.jpg
Pourquoi est-il nécessaire de respirer pour survivre ?
http://ohmypod.generationmp3.com/files/winnie/respiration-gd.gif
Écosystème
Écosystème
Chloroplaste
Écosystème
Chloroplaste
Molécules organiques
+O2
Écosystème
Chloroplaste
Molécules organiques
+O2
Mitochondrie
Écosystème
Chloroplaste
Molécules organiques
+O2
Mitochondrie
ATP
Écosystème
Chloroplaste
Molécules organiques
+O2
CO2 + H2O
Mitochondrie
ATP
Écosystème
Chloroplaste
Molécules organiques
+O2
CO2 + H2O
Mitochondrie
ATP
Énergie thermique
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
Molécules complexes
Enzymes
Molécules simples + Énergie
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
À quoi sert l’ATP ???
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
Transport actif
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
Transport actif
Contraction musculaire
Respiration cellulaire
Libération contrôlée d’énergie sour forme d’ATP provenant des
composés organiques dans les cellules
Transport actif
Contraction musculaire
Synthèse
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
=> Molécules organiques
http://www.nsf.gov/news/overviews/biology/assets/interact08.jpg
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
=> Molécules organiques
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + énergie
http://www.nsf.gov/news/overviews/biology/assets/interact08.jpg
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
Glucose
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
=> Molécules organiques
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + énergie
http://www.nsf.gov/news/overviews/biology/assets/interact08.jpg
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
=> Molécules organiques
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
Mais d’où vient l’énergie ???
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
=> Molécules organiques
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Voies cataboliques
=> Libération d’énergie
1- Respiration cellulaire aérobie:
=> Molécules organiques + O2
Mais d’où vient l’énergie ???
2- Respiration cellulaire anaérobie (fermentation) :
Transfert
d’électrons
libres
=> Molécules organiques
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Électronégativité:
Un électron perd de l’énergie potentielle quand il passe d’un
élément faiblement électronégatif à un élément fortement
électronégatif.
http://www.ebwelding.com/electron_beam_welding_services_images/electron_beam_welding_flare.jpg
Oxydoréduction
Oxydation = Perte d’électron
(Souvent gain d’oxygène ou perte d’hydrogène)
Réduction = Gain d’électron
(Souvent perte d’oxygène ou gain d’hydrogène)
Oxydoréduction
Oxydation = Perte d’électron
(Souvent gain d’oxygène ou perte d’hydrogène)
Réduction = Gain d’électron
(Souvent perte d’oxygène ou gain d’hydrogène)
Oxydoréduction
Qui est oxydé et qui est réduit ?
Na + Cl
Na+ + Cl-
Oxydoréduction
Oxydé
Na + Cl
Na+ + ClRéduit
Oxydoréduction
Oxydé
Na + Cl
Na+ + ClRéduit
Pourquoi est-ce ainsi et non pas l’inverse ???
Respiration cellulaire aérobie
Qui est oxydé et qui est réduit ?
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + énergie
Respiration cellulaire aérobie
Qui est oxydé et qui est réduit ?
Oxydé
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + énergie
Réduit
Respiration cellulaire aérobie
Qui est oxydé et qui est réduit ?
Oxydé
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + énergie
Réduit
*** Les hydrogènes ne sont pas transférés immédiatement à
l'oxygène. Ils passent d’abord par une coenzyme nommée
Nicotinamide Adénine Dinucléotide (NAD+)
NAD+
+ 2H+
Réduction
NAD+
+ 2H+
NAD+ + 2 électrons + 2H+
Réduction
NADH + H+
NAD+
+ 2H+
NAD+ + 2 électrons + 2H+
Réduction
NADH + H+
Réserve d’énergie
Respiration cellulaire aérobie
3 Étapes:
1- Glycolyse = Dans cytosol
1
Respiration cellulaire aérobie
3 Étapes:
2- Cycle de Krebs (acide citrique) = Matrice mitochondriale
1
2
Respiration cellulaire aérobie
3 Étapes:
3- Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative
=> Membrane interne de la mitochondrie
1
2
3
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
2 phases
Libération d’énergie
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1- Glucose entre dans cellule via perméase
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1- Glucose entre dans cellule via perméase
2- Deux phosphorylation se suivent
=> coûte 2 ATP
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1- Glucose entre dans cellule via perméase
2- Deux phosphorylation se suivent
=> coûte 2 ATP
3- Molécule est scindée en deux
phosphoglycéraldéhyde (PGAL)
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1- Glucose entre dans cellule via perméase
2- Deux phosphorylation se suivent
=> coûte 2 ATP
3- Molécule est scindée en deux
phosphoglycéraldéhyde (PGAL)
Entrent dans
Libération d’énergie
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL
3- Création de 2 ATP
4- Réorganisation des électrons
5- Création de 2 ATP
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL
3- Création de 2 ATP
4- Réorganisation des électrons
5- Création de 2 ATP
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL
3- Création de 2 ATP
4- Réorganisation des électrons
5- Création de 2 ATP
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL
3- Création de 2 ATP
4- Réorganisation des électrons
5- Création de 2 ATP
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL
3- Création de 2 ATP
4- Réorganisation des électrons
5- Création de 2 ATP
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Libération d’énergie
1- Oxydation des PGAL (X2)
=> NAD+
NADH + H+ (X2)
2- Ajout de Pi au PGAL (X2)
3- Création d’ATP (X2)
4- Réorganisation des électrons
5- Création d’ATP (X2)
6- Obtention de pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1 glucose
-2 ATP
2 PGAL
2 phases
Libération d’énergie
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1 glucose
-2 ATP
2 PGAL
2 phases
Libération d’énergie
2 PGAL
+ 2NADH + 2H+
+ 4 ATP
2 pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
Investissement d’énergie
1 glucose
-2 ATP
2 PGAL
2 phases
Libération d’énergie
2 PGAL
+ 2NADH + 2H+
+ 4 ATP
2 pyruvate
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
2 phases
Investissement d’énergie
Libération d’énergie
2 PGAL
1 glucose
+ 2NADH + 2H+
+ 4 ATP
-2 ATP
2 PGAL
2 pyruvate
Bilan net: 2 pyruvates
2 NADH + 2H+
2 ATP
Respiration cellulaire aérobie
Glycolyse
2 phases
Investissement d’énergie
1 glucose
Libération d’énergie
2 PGAL
*** Pas besoin d’O2 dans la glycolyse
+ 2NADH + 2H+
-2 ATP
+ 4 ATP
2 PGAL
2 pyruvate
Bilan net: 2 pyruvates
2 NADH + 2H+
2 ATP
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
Cytosol
Perméase
Mitochondrie
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
1- Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et
libérés sous forme de CO2
Cytosol
Perméase
Mitochondrie
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
1- Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et
libérés sous forme de CO2
2- Ce qui reste est oxydé et NAD+ est réduit en NADH + H+ (X2)
Cytosol
Perméase
Mitochondrie
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
1- Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et
libérés sous forme de CO2
2- Ce qui reste est oxydé et NAD+ est réduit en NADH + H+ (X2)
3- La coenzyme A se lie avec les molécules formées
Cytosol
Mitochondrie
Perméase
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
1- Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et
libérés sous forme de CO2
2- Ce qui reste est oxydé et NAD+ est réduit en NADH + H+ (X2)
3- La coenzyme A se lie avec les molécules formées
Cytosol
Mitochondrie
Perméase
Cela s’appelle la réaction de liaison
***Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie via une perméase
1- Les groupements carboxyles des pyruvates sont éliminés et
libérés sous forme de CO2
2- Ce qui reste est oxydé et NAD+ est réduit en NADH + H+ (X2)
3- La Coenzyme A se lie avec les molécules formées
Cytosol
Mitochondrie
4- Deux Perméase
acétyl-CoA (instables) sont formées et entrent dans le
cycle de Krebs
Respiration cellulaire aérobie
Rappel sur la mitochondrie
Respiration cellulaire aérobie
Rappel sur la mitochondrie
Membrane externe
Respiration cellulaire aérobie
Rappel sur la mitochondrie
Membrane externe
Membrane
interne
Respiration cellulaire aérobie
Rappel sur la mitochondrie
Membrane externe
Espace intermembranaire
Membrane
interne
Respiration cellulaire aérobie
Rappel sur la mitochondrie
Membrane externe
Espace intermembranaire
Membrane
interne
Matrice mitochondriale
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
Acétyl-CoA (C2)
C4
C6
1- Acétyl-CoA (C2) se lie à une molécule à 4 carbones (C4)
pour former une molécule à 6 carbones (C6)
C 2 + C4 = C6
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
Acétyl-CoA (C2)
C4
2- C6 libère CO2 donc C6
C5
C6
C5
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
Acétyl-CoA (C2)
C4
3- C5 libère CO2 donc C5
C4
C6
C5
C4
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
3 oxydations
=> NAD+ réduit en NADH + H+
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
3 oxydations
⇒NAD+ réduit en NADH + H+
1 oxydation
=>FAD réduit en FADH2
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
3 oxydations
⇒NAD+ réduit en NADH + H+
1 oxydation
=>FAD réduit en FADH2
Production de un ATP
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
3 oxydations
⇒NAD+ réduit en NADH + H+
1 oxydation
=>FAD réduit en FADH2
Production de un ATP
X2 parce que
2 Acétyl-CoA
Respiration cellulaire aérobie
Cycle de Krebs (acide citrique)
Bilan 1 mole acétyle Co-A
2 CO2
1 ATP
3 NADH + H+
1 FADH2
accepteurs d’é
Fig. 9.11
cycle de
Krebs
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C6
C4
CO2
CO2
C5
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C6
C4
CO2
CO2
C5
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C4
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C4
C6
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C6
C4
CO2
C5
Résumé cycle de Krebs:
Pyruvate
Réaction de liaison
C2 (acétyle CoA)
C6
C4
CO2
CO2
C5
Bilan total du cycle de Krebs:
+ 2 ATP
+ 8 NADH
+ 8 H+
+ 2 FADH2
+ 6 CO2
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons et phosphorylation oxydative
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons
1- Les électrons des NADH + H+ et de la
FADH2 sont transférés aux protéines
de la chaîne.
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons
1- Les électrons des NADH + H+ et de la
FADH2 sont transférés aux protéines
de la chaîne.
2- Les électrons passent à la prochaine
molécule qui a une plus forte
électronégativité et ainsi de suite.
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons
1- Les électrons des NADH + H+ et de la
FADH2 sont transférés aux protéines
de la chaîne.
2- Les électrons passent à la prochaine
molécule qui a une plus forte
électronégativité et ainsi de suite.
3- La dernière molécule cède ses
électrons à O2 … formation H2O
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons
La chaîne de transport des électrons ne libère pas d’énergie…
Respiration cellulaire aérobie
Chaîne de transport des électrons
La chaîne de transport des électrons ne libère pas d’énergie…
Elle fait passer les électrons des nutriments à l’O2 en une série
d’étapes qui libèrent l’énergie de manière contrôlée.
Respiration cellulaire aérobie
Certaines composantes de la chaîne captent et libèrent des
protons H+ dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie.
Espace
intermembranaire
Membrane
interne
Matrice
Respiration cellulaire aérobie
Certaines composantes de la chaîne captent et libèrent des
protons H+ dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie.
Espace
intermembranaire
Ensuite…phosphorylation oxydative
Membrane
interne
Matrice
Respiration cellulaire aérobie
Phosphorylation oxydative
• ATP synthétase fabrique l’ATP à partir
d’ADP et de phosphate inorganique.
• ATP synthétase utilise le gradient
électrochimique des H+
• H+ refluent à travers l’ATP synthétase
pour retourner dans la matrice.
• Quand H+ passent, ATP synthétase
produit une phosphorylation oxydative
de l’ADP et forme de l’ATP.
• Chaque NADH + H+ libère assez d’énergie pour la
formation de 3 ATP.
• Chaque FADH2 libère assez d’énergie pour la formation
de 2 ATP.
Chimiosmose: Processus lors duquel l’énergie emmagasinée
sous forme de gradient électrochimique de part
et d’autre d’une membrane est utilisée pour
effectuer du travail cellulaire
Chimiosmose
Phosphorylation oxydative
NAD+
NADH
+ H+
H
+
H
+
H
+
Chimiosmose
Phosphorylation oxydative
H
+
NAD+
NADH
+ H+
H
+
H
+
Chimiosmose
Phosphorylation oxydative
H
+
H
+
NAD+
NADH
+ H+
H
+
chaîne de transport d’é
phosphorylation oxydative
Chimiosmose
H
+
NADH
+ H+
H
+
2 H+
NAD+
H
+
+ ½ O2
H20
Chimiosmose
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
2 H+
NAD+
NADH
+ H+
H
+
+ ½ O2
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
H+
+
H20
ADP + P
ATP
Bilan total de la respiration cellulaire aérobie:
Respiration cellulaire aérobie
Quel est le lien entre la structure de la mitochondrie et
sa fonction ?
Fermentation
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
AUTRES PROCESSUS
(LA FERMENTATION)
Fermentation
• Production d’ATP en absence
d’O2
• Certains organismes ne font
que de la fermentation.
D’autres utilisent les 2
La fermentation produit seulement 2
moles d’ATP par mole de glucose.
Fermentation
2 types de fermentation:
1- Alcoolique (levure)
2- Lactique (homme)
http://jroller.com/bjornmartensson/resource/tourDeFranceS.jpg
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Fermentation
1- Alcoolique
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Fermentation
1- Alcoolique
http://ateliers.champion.fr/wp-content/uploads/2007/04/vin_canard_b.jpg
Fermentation
1- Lactique
http://jroller.com/bjornmartensson/resource/tourDeFranceS.jpg
Fermentation
1- Lactique
http://jroller.com/bjornmartensson/resource/tourDeFranceS.jpg
Qu’est-ce qui cause de la fatigue musculaire ?
Respiration cellulaire
Poisons métaboliques???
Cyanure
y bloque une protéine de la chaîne de transport d’é
y arrêt de synthèse ATP
mort de l’organisme
Dicoumarol
y augmente la perméabilité de la membrane aux H+
y annulation du gradient H+
y arrêt synthèse ATP
mort de l’organisme