La respiration cellulaire - Spé SVT - Terminale S

La respiration cellulaire - Spé SVT - Terminale S

Les cellules sont une séquence à part entière de la spécialité SVT. Il vous faut connaître toutes les notions s'y rattachant pour ne pas échouer lors de votre exercice de l'épreuve de SVT au Bac S.

 

La respiration cellulaire permet la...
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Les cellules sont une séquence à part entière de la spécialité SVT. Il vous faut connaître toutes les notions s'y rattachant pour ne pas échouer lors de votre exercice de l'épreuve de SVT au Bac S.

 

La respiration cellulaire permet la production d'ATP grâce à la dégradation du glucose aidé par l'oxygène. On parle de métabolisme aérobie. Ce métabolisme est à opposer à la fermentation qui elle se fait sans oxygène (anaérobie) et que nous détaillons dans une autre fiche. La respiration cellulaire se divise en deux phases, une cytoplasmique et l'autre, mitochondriale.

I - La glycolyse

La première phase de la respiration cellulaire consiste en une série d'oxydations cytoplasmiques qui vont dégrader une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate ou d'acide pyruvique. Cette réaction créé deux molécules d'ATP et deux transporteurs d'hydrogène réduits. L'équation bilan de cette première partie est la suivante :
C 6H 12O 6 + 2R' + 2ADP + Pi -> 2CH 3COCOOH + 2R'H 2 + 2ATP
Un résumé plus graphique de cette étape est présenté dans la figure 1.

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Figure 1 . La glycolyse, première étape de la respiration cellulaire.




II - La partie mitochondriale

La seconde partie de la respiration cellulaire est mitochondriale, dans un premier temps nous décrirons la mitochondrie et son organisation structurelle puis nous verrons les deux sous-étapes mitochondriale que sont le cycle de Krebs et la chaine respiratoire.

1 - La mitochondrie

La mitochondrie est un organite présent dans toutes les cellules ayant un métabolisme aérobie (utilisant de l'oxygène). Il est intéressant de noter que la mitochondrie possède son propre ADN et sa propre machinerie de traduction. Cette observation a amené à penser que les mitochondries seraient, il y a plusieurs millions d'années, des bactéries ayant été intégrées dans des cellules eucaryotes. Cela aurait été une sorte de parasitisme, la bactérie amenant de l'énergie et la cellule eucaryote apportant la sécurité de son cytoplasme.
La structure de la mitochondrie est la suivante : Elle possède une membrane externe et interne séparé par un espace inter-membranaire. La membrane interne fait des replis formant les crêtes mitochondriales cette membrane délimite la matrice mitochondriale qui forme le « cytoplasme » de la mitochondrie. Enfin les protéines de la chaîne respiratoire sont situées sur la membrane interne.

Figure 2. La mitochondrie.




2 - Transformation de l'acide pyruvique : Le cycle de Krebs

Le cycle de Krebs est une suite de décarboxylation et de déshydrogénation du pyruvate. Ce cycle se fait dans la matrice mitochondriale. Ce cycle créé du C0 2, de l'ATP et un transporteur d'hydrogène réduit. L'équation bilan est la suivante :
2
Figure 3 . Le cycle de Krebs.


CH 3COCOOH + 10R' + 6H 2O + 2ADP + 2Pi -> 6CO 2 + 10R'H 2 + 2ATP

3 - La chaîne respiratoire

La dernière phase consiste à recycler tous les transporteurs d'hydrogène réduits, cela se fait au niveau d'une chaîne protéique membranaire appelé la chaîne respiratoire. Les transporteurs vont venir être oxydé par une protéine de la chaîne respiratoire au niveau de la matrice mitochondriale. Cette protéine va ensuite transférer du côté inter-membranaire les protons H+ et va transférer les électrons le long de la chaîne respiratoire. Ce transfert va entraîner une différence de concentration de proton H+ qui va former une force proton motrice. Les protons ne peuvent retourner dans la matrice que par un canal former par l'ATP synthase. Cette force de retour va permettre à l'ATP synthase de phosphoryler une adénosine diphosphate donnant de l'ATP. Les protons H+ ainsi revenu dans la matrice vont permettre la formation d'H 2O à partir de dioxygène et des électrons transférés par la chaîne respiratoire. Ainsi la boucle est bouclée et les transporteurs R' peuvent retourner capter l'hydrogène créé lors de la glycosylation ou lors du cycle de Krebs. En plus du rôle de recyclage, la chaîne respiratoire va créer de grande quantité d'ATP comme indiqué dans l'équation bilan suivante :
12R'H2 + 6O2 + 32 ADP + 32 Pi -> 12R' + 12H2O + 32 ATP
C
Figure 4 . Schéma descriptif des réactions le long de la chaîne respiratoire.


ette étape va donc créer 32 ATP. Cela représente la majorité des 36 molécules d'ATP créés par molécule de glucose lors de la respiration cellulaire. Pour donner une idée du rendement, une mole de glucose créé 2840 kJ et une mole d'ATP donne 30.5 kJ. Dans notre cas nous avons créé 36 molécules d'ATP pour une molécule de glucose, donc pour une mole de glucose la respiration cellulaire créé 36*30.5 kJ = 1098 kJ ce qui correspond à un rendement de 40% ce qui est très élevé.

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Figure 5 . Schéma simplifié résumant la respiration cellulaire.




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