Production d'ATP dans la cellule animale.

On cherche quelles sont les voies hétérotrophes de production d'ATP.

I. Deux voies métaboliques hétérotrophes.

1. Les travaux de Pasteur.

Conditions et résultats Milieu aérobie Milieu anaérobie
Durée des cultures 9 jours 3 mois
Concentration en sucres (%) 5 5
Volume de la solution (ml) 3000 3000
Sucre consommé en g (initialement 150g) 150 45
Masse de levures formées (g) 1.970 0.255

On note : Le moindre rendement de la voie anaérobie fermentaire

Les levures montrent deux voies métaboliques utilisant un substrat organique.
Une voie aérobie, la respiration, et une voie anaérobie, la fermentation alcoolique.
Leurs rendements énergétiques sont très différents.

2. Les levures : comparatif en aérobiose et anaérobiose.

Culture de levures en boîte de pétri Levures (MEB)

a. Equipement en organites.

Levure en anaérobiose Levure en aérobiose

Les mitochondries : atrophiée chez les levures cultivées en absence d'oxygène.

b. Equipement enzymatique.

Zymogramme en anaérobiose
Zymogramme en aérobiose

Partage de certaines enzymes.

Équipement enzymatique supplémentaire pour la respiration.

Ces données indiquent que la voie aérobie se déroule dans les mitochondries.
- Les enzymes communes sont vraisemblablement cytoplasmiques.
- Les enzymes propres à la respiration sont vraisemblablement mitochondriales.
- Voie fermentaire et voie respiratoire comportent une partie commune.

3. Bilan provisoire.

En ajoutant les données expérimentales validant que ce n'est pas le glucose qui est respiré, mais le pyruvate, et en relation avec les équations simplifiées des 2 voies, on peut proposer le bilan provisoire suivant :


Bilan schématique

II. La glycolyse, voie cytoplasmique commune.

La glycolyse : voie cytoplasmique de production du pyruvate à partir du glucose.

Bilan énergétique de la glycolyse : 2 ATP et 2 R'H2 par molécule de glucose.


III. La fermentation : Oxydation incomplète du métabolite.

@La fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique : élimination du pyruvate sous forme d'éthanol et production de CO2.


La fermentation alcoolique, comme les autres fermentations :
- est une voie métabolique de moindre rendement énergétique.
- Ceci se justifie par l'oxydation incomplète du glucose, limitée à la glycolyse, qui laisse un composé énergétique non utilisé, le pyruvate.
- Le pyruvate est éliminé sous forme d'éthanol ou d'autres molécules suivant la fermentation.

IV. La respiration : Oxydation complète du métabolite.

1. La mitochondrie : Organite de la respiration cellulaire.

a. Un organite compartimenté.

Mitochondrie (MET)

Un organite compartimenté : présente des replis de membrane interne formant des crêtes dans sa matrice.

Ultrastructure rapelant celle du chloroplaste.


b. Un équipement protéique et enzymatique varié.

La matrice : riche en protéines diverses, dont des enzymes.

La membrane interne : présente une ultrastructure remarquable.


Les sphères pédonculées, ATP-synthases

Les ATP-synthases : enzymes membranaires phosphorylant l'ADP en ATP.

@Animation 1.

@Animation 2.

2. La voie respiratoire.

La voie respiratoire : oxydation complète du substrat et rendement énergétique plus élevé.

la voie glycolytique : partagée avec la fermentation et produisant le pyruvate, substrat respiré.

@La respiration.

Etape mitochondriale 1, le cycle de Krebs :

Etape mitochondriale 2 : la synthèse d'ATP dans la membrane mitochondriale.

@La chaîne respiratoire membranaire.
La respiration, oxydation complète du pyruvate, est :
- une voie qui permet la récupération maximale de l'énergie du substrat organique.
- a un bilan de 38 ATP formés au lieu de 2 pour la fermentation.

Schéma bilan
@L'ensemble des animations de P. Cosentino, Académie d'Amiens
@En local.

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