Respiration cellulaire

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Cet article est une ébauche concernant la biologie.
Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant. (Comment ?).

La respiration cellulaire est une réaction chimique d'oxydo-réduction qui fournit l'énergie nécessaire à une cellule pour fonctionner. La respiration cellulaire nécessite :

  • un carburant ; il s'agit du glucose, d'acides gras ou d'autres molécules organiques (acides aminés, corps cétoniques); dans le cas des humains, il provient de la digestion et est amené par la circulation sanguine ; dans le cas des plantes, il provient souvent de la dégradation du saccharose (produit de la photosynthèse) ou de la dégradation de l'amidon
  • un comburant : l'oxygène ; dans le cas des humains, il est extrait de l'air par la ventilation pulmonaire et est amené à la cellule par la circulation sanguine, fixé sur l'hémoglobine des hématies (globules rouges).

Cette réaction produit :

La réaction globale pour le glucose est

C6H12O6 + 6O2 + ~36 ADP + ~36 Pi → 6CO2 + 6H2O + ~36 ATP (énergie) + Energie Thermique

Cette réaction globale se fait en cinq étapes :

  1. la glycolyse, dégradation du glucose en pyruvate ; l'énergie libérée est stockée sous forme d'ATP (adénosine triphosphate) et de NADH (nicotinamide adénine dinucléotide réduite);
  2. l'oxydation du pyruvate produisant de l’acétyl-CoA et du CO2; l'énergie libérée est stockée sous forme de NADH ;
  3. le cycle de Krebs : l’acétyl-CoA est dégradé en CO2 ; l'énergie libérée est stockée sous forme d'ATP , de NADH et de CoQH2 (Coenzyme Q réduite) ;
  4. la chaîne de transport d’électrons : les molécules de NADH et de CoQH2 cèdent leurs électrons (oxydation) à une série de complexes membranaires. Le flux d'électrons à travers ces complexes permet de pomper des protons à travers la membrane, produisant un potentiel électrochimique (une force proton-motrice). Les électrons aboutissent sur l'oxygène (O2) qui est ainsi réduit et s'associe à des protons pour produire de l’eau (H2O);
  5. la synthèse d'ATP par l'ATP synthase mue par le flux de protons retraversant la membrane sous l'effet de la force proton-motrice.

Ces réactions chimiques enzymatiques ont lieu dans le cytoplasme (glycolyse) et dans les mitochondries des cellules chez les êtres pluricellulaires (plantes et animaux) et la plupart des êtres unicellulaires (en fait, chez les eucaryotes), et dans le cytoplasme chez les bactéries (procaryotes). Le transport d'électrons et la synthèse d'ATP sont liés à la membrane interne des mitochondries ou à la membrane cytoplasmique des procaryotes.

Pour les acides gras, c'est la bêta-oxydation qui produit de l’acétyl-CoA, du NADH et du CoQH2. Cette dégradation a également lieu dans les mitochondries des eucaryotes.

C'est une réaction aérobie, c'est-à-dire nécessitant un environnement oxygéné. Il existe d'autres réactions anaérobies, pouvant fournir de l'énergie sans oxygène : la fermentation lactique, la fermentation alcoolique et la respiration anaérobie utilisant d'autres oxydants que l'oxygène (par exemple le sulfate ou le nitrate). A noter que la production de CO2 est indépendante de la consommation d'oxygène. En effet, l'O du CO2 vient soit du substrat oxydé, soit de l'eau. Dans la respiration aérobie l'oxygène gazeux est transformé en eau au bout de la chaine de transport d'électrons.

L'ATP ainsi produite pourra être dégradée sous forme d'ADP ; c'est cette dégradation qui libère l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.

Exemple de respiration cellulaire avec la cellule de levure: dans une des 50 mitochondries de la cellule de levure, le dioxygène (O2) absorbé détruit le glucose absorbé par la cellule. De cette destruction: rejet (à l'intérieur de la cellule) d'eau (H2O) et d'énergie, et à l'extérieur comme déchet du dioxyde de carbone (CO2).

[modifier] Voir aussi