2.2%20

1
2.2 Respiration aérobie

• SBI 4U
• Dominic Décoeur

2
Respiration cellulaire

• La respiration cellulaire aérobie (en présence
  doxygène) produit 36 molécules dATP pour 1a
  molécule de glucose ce qui équivaut à 40 de
  lénergie emmagasiner dans le glucose. Le reste
  de lénergie est perdu sous la forme de chaleur.
• Le but de la respiration cellulaire est
  dextraire lénergie des molécules complexes
  comme le glucose, et la convertir en ATP. LATP
  est lintermédiaire énergétique qui fait le
  travail de la cellule.

3
(No Transcript)
4
Respiration cellulaire

• La respiration cellulaire aérobie se fait en 4
  étapes 
• Glycolyse
• Réaction transitoire
• Cycle de Krebs
• Chaîne de transfert délectron

5
Respiration cellulaire

• Introduction à la respiration cellulaire
• http//rea.decclic.qc.ca/dec_virtuel/biologie/101
  -NYA-05/Cellule_et_evolution/1.La_Cellule/Etapes_r
  espiration_cellulaire/glintro.htm

6
Glycolyse

• Caractéristiques
• Dégradation du glucose catabolique
• Sans la présence de loxygène anaérobie
• Se passe dans le cytoplasme à lextérieur de la
  mitochondrie
• Nécessite 11 enzymes différentes
• Comprend deux phases endothermique et
  exothermique
• Le réactif de départ  le glucose (6C)
• Produits  2 acides pyruviques 2 ATP 2 NADH

7
La phosphorylation au niveau du substrat
Le substrat donne un groupement phosphate à
lADP, ce qui produit lATP. La réaction
inverse, la déphosphorylation, peut produire de
lADP.
8
Glycolyse I

• Pour déclencher la dégradation du glucose, on
  utilise 1 ATP et le P sattache au glucose
• glucose 1 ATP ? phosphate de glucose ( 6C P )
• Réarrangement du phosphate de glucose en
  phosphate de fructose
• glucose 6 phosphate ? fructose 6
  phosphate
• À laide dun ATP, le phosphate de fructose
  produit du diphosphate de fructose (endo)
• phosphate de fructose 1 ATP ? P 6C P
  (diphosphate de fructose)
• Le diphosphate de fructose est séparé en 2
  molécules de phosphate de glycéraldehyde (PGAL)
• 2 x PGAL 3C P

9
La glycolyse I comporte la formation de deux
molécules de PGAL
10
Glycolyse II

• Par la suite, il y a une série de réactions
  doxydoréduction (NAD ? NADH) et de
  phosphorylation (ajout de P) qui amène la
  formation de 4 ATP 2 H2O 2 acides pyruviques
  (pyruvates).
• Le NADH est produit grâce aux réactions
  doxydoréduction.
• LATP est produite grâce aux réactions de
  phosphorylation.
• Bilan 
• 2 ATP
• 2 NADH
• 2 pyruvates

11
(No Transcript)
12
Animation de la glycolyse

• http//www.biomultimedia.net/archiv/glycolys/glyan
  im.htm
• http//www.tfo.org/education/enseignants/toutes_le
  s_ressources/horairescolaire/index.cfmaSE00000026
  00

13
Devoirs

• p. 68
• (2, 3, 4, 5, 7, 8)

14
La structure dune mitochondrie
15
(No Transcript)
16
Réaction transitoire

• Caractéristiques
• Cest le début du processus aérobie.
• Elle se produit dans la matrice de la
  mitochondrie.
• Cette réaction sert de lien entre la glycolyse
  dans le cytoplasme et le cycle de Krebs dans la
  mitochondrie.
• Lacétyl-CoA provient aussi du catabolisme des
  protéines et lipides. Il peut, par anabolisme,
  reformer des lipides pour entreposer lénergie.
• Bilan 
• 2 NADH

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Lors de la réaction de transition, les acides
pyruviques entrent dans la mitochondrie par une
protéine et subissent 3 transformations 

• 1) Avant que le cycle de Krebs puisse
  commencer, un groupe carboxyle (COOH) est enlevé
  du pyruvate et est relâché dans le cytoplasme
  sous forme de CO2.
• 2) La molécule à 2 carbones qui reste forme
  lacétate après la réduction du NAD en NADH.
• 3) La coenzyme A est attaché à lacétate pour
  produire de lacétyl-CoA.

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Cycle de Krebs

• Caractéristiques
• Dans la mitochondrie.
• Cest un processus cyclique qui produit 1 ATP 3
  NADH 1 FADH2 pour chaque acétyl-CoA.
• Le cycle comporte 9 réactions.
• La première réaction du cycle de Krebs
• Acétyl-CoA oxaloacétate (4C)
  citrate (6C) CoA
• La coenzyme A est ensuite libérée et retourne à
  la réaction transitoire (dans la matrice) afin de
  participer à une autre réaction.

19
Cycle de Krebs

• Par la suite, il y a une série de réactions
  (phosphorylation, hydrolyse et oxydoréduction) au
  bout desquelles on produit du CO2 1 ATP 3
  NADH 1 FADH2 et on reforme loxaloacétate qui
  peut recommencer le cycle.
• Bilan 
• 2 x (1 ATP 3 NADH 1 FADH2)

20
(No Transcript)
21
Le cycle de Krebs est une suite cyclique de 8
réactions

• 1 citrate (C6)
• 2 isocitrate (C6)
• 3 a-cétoglutarate (C5)
• 4 succinyl-coenzyme A (C4)
• 5 succinate (C4)
• 6 fumarate (C4)
• 7 malate (C4)
• 8 oxaloacétate (C4)

22
Animation du cycle de Krebs

• http//www.tfo.org/education/enseignants/toutes_le
  s_ressources/horairescolaire/index.cfmaSE00000026
  00
• http//highered.mcgraw-hill.com/classware/ala.do?i
  sbn0072956208alaidala_900841showSelfStudyTree
  true

23
Quiz

• Apprendre les noms et les endroits des molécules
  impliquées dans les différentes réactions
• http//stl_bjb.ac-dijon.fr/bioch.htm
• Apprendre le nom des 9 molécules impliquées
• http//stl_bjb.ac-dijon.fr/bioch/bkrebsexo1.htm

24
Bilan des 3 premières étapes
Étape ATP NADH FADH2
Glycolyse 2 2 0
Réaction transitoire 0 2 0
Cycle de Krebs 2 6 2
Total 4 10 2
25
Chaîne de transfert délectron

• Caractéristiques
• Dans les crêtes de la double membrane de la
  mitochondrie.
• Chaque NADH produit 3 ATP.
• Chaque FADH2 produit 2 ATP. Il est donc moins
  énergétique que le NADH.
• Le NADH de la glycolyse ne produit que 2 ATP.
• La production dATP sappelle phosphorylation
  oxydative.

26
Chaîne de transfert délectron

• La glycolyse et le cycle de Krebs ont produit que
  4 ATP par la phosphorylation au niveau du
  substrat.
• La majeure partie de l'énergie extraite des
  molécules de nourriture est entreposée dans les
  molécules de NADH et FADH2 et se fait relâcher
  par une chaîne de transport d'électrons pour
  faire la phosphorylation oxydative.

27
Phosphorylation oxydative

• La phosphorylation oxydative produit la majeure
  partie de l'ATP dans le processus de la
  respiration cellulaire.
• Lors de ce processus le NADH H et le FADH2
  donnent leurs électrons à une série de
  transporteurs d'électrons situés dans la membrane
  interne de la mitochondrie.

28
La chimiosmose le couplage du transport
d'électrons à la synthèse d'ATP

• Il y a dans la membrane interne de mitochondries
  plusieurs copies de l'enzyme l'ATP synthétase.
  Cette enzyme utilise l'énergie d'un gradient de
  proton pour faire la synthèse d'ATP.
• La chaîne de transport d'électrons pompe des H
  (protons) de la matrice vers l'espace
  intermembranaire.
• Les H retournent à la matrice en passant par
  l'ATP synthétase.
• Par ce mécanisme nommé la chimiosmose, le passage
  exothermique des protons est couplé avec la
  phosphorylation de l'ATP.

29
Chaîne de transfert délectron

• Cest la différence de concentration de H, qui
  est plus élevé dans lespace intermembranaire que
  dans la matrice, et de charge dû au H qui amène
  lénergie nécessaire pour former lATP.
• NADH et FADH2 amènent les électrons qui seront
  transférés. Les électrons aspirent des H, ce
  qui augmente la concentration et permet de
  synthétiser lATP grâce au canal du complexe ATP
  synthétase.
• Les électrons à la fin de la chaîne sont acceptés
  par loxygène qui formera une molécule dH2O.

30
Chaîne de transfert délectron

• À trois points le long de la chaîne de transport
  d'électrons, les protéines de la chaîne pompent
  des protons vers l'espace intermembranaire.
• Cette force pousse les H à travers l'ATP
  synthétase, ce qui synthétise l'ATP.

31
Chaîne de transfert délectron
Fig. 9.15
NAD
NADH
H
H
H
H
32
Chaîne de transfert délectron
Fig. 9.15
H
NAD
H
NADH
H
H
33
Chaîne de transfert délectron
Fig. 9.15
H
H
NAD
H
NADH
H
34
Chaîne de transfert délectron
Fig. 9.15
H
H
H
2 H ½ O2
H20
NAD
NADH
H
chaîne de transport dé
chimiosmose
35
Chaîne de transfert délectron
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
2 H ½ O2
H20
NAD
NADH
ATP
H
36
Animations

• La chaine respiratoire
• http//www.biologieenflash.net/sommaire.html
• http//www.tfo.org/education/enseignants/toutes_l
  es_ressources/horairescolaire/index.cfmaSE0000002
  600

37
Animations

• La chaîne respiratoire
• http//vcell.ndsu.nodak.edu/animations/etc/movie.h
  tm
• http//vcell.ndsu.nodak.edu/animations/atpgradient
  /movie.htm
• http//highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/s
  tudent_view0/chapter9/animations.html

38

• FIGURE 3.12 (p. 76)

39
Bilan global
Étape Molécule impliquée Nombre dATP
Glycolyse I 2 NADH 4
Glycolyse II 2 ATP 2
Cycle de Krebs 2 ATP 2
Cycle de Krebs 8 NADH 24
Cycle de Krebs 2 FADH2 4
40
Résumé

• Les étapes de la glycolyse et du cycle de Krebs
  sont des étapes cataboliques. Donc, à ces
  étapes, le glucose sera dégradé.
• La glycolyse se fait dans le cytoplasme et le
  cycle de Krebs se fait dans la matrice de la
  mitochondrie.
• Quelques molécules dATP sont produites
  directement lors de certaines réactions
  spécifiques de la glycolyse et du cycle de Krebs.
  Ces ATP sont produit par le processus de
  phosphorylation au niveau du substrat. Ici, une
  enzyme transfère une groupement phosphate dun
  substrat directement à lADP afin de produire
  lATP.

41
Résumé

• Durant la glycolyse et le cycle de Krebs, il y a
  réduction du NAD pour produire le NADH. Ces
  molécules réduites passeront à létape de la
  chaîne de transport délectrons où les électrons
  seront éventuellement transférés à loxygène pour
  produire de leau.
• Lénergie relâchée à chaque étape de la chaîne
  est utilisée pour la synthèse de lATP. Les ATP
  produit via la chaîne de transport délectrons
  sont produit par le processus de phosphorylation
  oxydative, cest-à-dire, par le transfert
  exothermique délectrons des nutriments à
  loxygène.

42
Quiz

• La respiration cellulaire
• http//membres.lycos.fr/ajdesor/CAHIER.htm
• Allez à la section de Biologie et cliquer sur le
  titre  Respiration Cellulaire .