Localisation cellulaire glycolyse

Le pyruvate est transporté à l'intérieur de la mitochondrie où il est ensuite transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase.

Voir aussi

Les acides gras sont importés dans la mitochondrie et y sont aussi convertis en acétyl-CoA. Le cycle de l'acide citrique est aussi connu sous l'appellation cycle de Krebs, du nom du Sir Hans A Krebs Prix Nobel partagé avec Lipmann en qui en , par expérimentation et analyse de résultats antérieurs d'autres biochimistes arriva à la conclusion que la voie de l'acide citrique était la principale et même seule voie d'oxydation des hydrates de carbone dans le muscle du vol chez le pigeon.

Certaines fonctionnalités de ce module sont restreintes. La mitochondrie [biologie cellulaire]. L'ATP comme fournisseur universel d'énergie. L'énergie biochimique récupérée sous forme d'ATP peut ensuite être utilisée par des processus qui consomment de l'énergie tels que les biosynthèses , la locomotion ou encore le transport actif de substances chimiques à travers les membranes biologiques. La respiration aérobie requiert du dioxygène O 2 pour produire de l' ATP.

C'est la voie prépondérante de dégradation du pyruvate , issu de la glycolyse. Celle-ci se déroule dans le cytosol , mais le pyruvate doit pénétrer dans les mitochondries pour y être entièrement oxydé par le cycle de Krebs , lequel se déroule dans la matrice mitochondriale. Le cycle de Krebs convertit le pyruvate en dioxyde de carbone CO 2 et en coenzymes réduites NADH et FADH 2 , coenzymes dont les électrons à haut potentiel de transfert contiennent l'essentiel de l'énergie chimique des molécules dégradées. Ces coenzymes réduites sont alors oxydées par la chaîne respiratoire dans la membrane mitochondriale interne.

L'énergie des électrons à haut potentiel de transfert permet de pomper des protons hors de la matrice mitochondriale vers l' espace intermembranaire. Il s'établit un gradient de concentration de protons à travers la membrane interne, lequel génère un gradient électrochimique suffisant pour actionner l' ATP synthase , une enzyme capable de phosphoryler l' ADP en ATP grâce à l'énergie emmagasinée dans ce gradient électrochimique.

SVT 2 BAC International : LA GLYCOLYSE

On appelle phosphorylation oxydative l'ensemble formé par la chaîne respiratoire et l'ATP synthase couplés par gradient électrochimique. Cependant, certains organismes anaérobie, comme les archées méthanogène , sont capables d'accroître ce rendement en utilisant d'autres accepteurs d'électrons finaux que l'oxygène. La glycolyse est une voie métabolique qui se déroule dans le cytosol des cellules de pratiquement tous les êtres vivants.

Processus biochimique

Elle peut fonctionner de manière aérobie ou anaérobie , c'est-à-dire respectivement en présence ou en l'absence d' oxygène. Chez l' homme , elle conduit au pyruvate en conditions aérobies et au lactate en conditions anaérobies. En conditions aérobies, ce processus convertit une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate, avec production concomitante de deux molécules d'ATP. Plus précisément, il commence par consommer deux molécules d'ATP pour accroître la réactivité du glucose en vue de son clivage par l' aldolase puis en produit quatre par phosphorylation au niveau du substrat , avec production de deux molécules de NADH.

La première étape de la glycolyse est la formation de glucosephosphate , à partir de glucose sous l'action de l' hexokinase , ou de glycogène sous l'action successive de la glycogène phosphorylase et de la phosphoglucomutase en passant par le glucosephosphate.


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Le glucosephosphate est ensuite isomérisé en fructosephosphate par la glucosephosphate isomérase et une seconde molécule d'ATP est utilisée pour phosphoryler ce dernier en fructose-1,6-bisphosphate par la phosphofructokinase C'est le fructose-1,6-bisphosphate qui est clivé en deux molécules à trois atomes de carbone, qui sont chacune converties en pyruvate. Il s'agit d'un complexe de trois enzymes différentes situé dans la matrice mitochondriale des eucaryotes et dans le cytosol des procaryotes.

Fermentation

En milieu anaérobie absence d' oxygène O 2 , le pyruvate issu de la glycolyse subit une fermentation , tandis que, en milieu aérobie présence d'O 2 , le pyruvate issu de la glycolyse est converti en acétyl-CoA , à partir duquel il est dégradé par le cycle de Krebs dans la matrice mitochondriale pour donner une molécule de CO 2 et permettant la formation de trois molécules de NADH , une molécule de FADH 2 et une molécule de GTP , équivalent à une molécule d' ATP. Le cycle de Krebs est un processus en dix étapes impliquant huit enzymes et diverses coenzymes.

Ce dernier donne ensuite de la succinyl-CoA groupe en C4 puis successivement du succinate , du fumarate , du malate et, finalement, à nouveau de l'oxaloacétate.

Chez les eucaryotes , la phosphorylation oxydative se déroule dans la membrane mitochondriale interne , plus précisément au niveau des crêtes de cette membrane cristae. Elle comprend la chaîne respiratoire , qui assure l' oxydation des coenzymes réduites par le cycle de Krebs , et l' ATP synthase , enzyme capable de phosphoryler l' ADP en ATP à partir de l'énergie libérée par la chaîne respiratoire au cours de l'oxydation des coenzymes. Cette énergie est emmagasinée sous forme de gradient électrochimique à travers la membrane interne de la mitochondrie sous l'effet de pompes à protons qui génèrent un gradient de concentration de protons au cours de la circulation des électrons le long de la chaîne respiratoire.

L'étape finale de cette dernière est la réduction d'une molécule d'oxygène par quatre électrons pour former deux molécules d'eau en fixant quatre protons. Le tableau ci-dessous résume les étapes qui produisent de l' ATP et des coenzymes réduites lors de l'oxydation complète d'une molécule de glucose en CO 2 et H 2 O. Le résultat de ces différents processus de transport actif utilisant la force proton-motrice et le gradient électrochimique générés par la chaîne respiratoire est que plus de trois protons sont nécessaires pour produire une molécule d'ATP par phosphorylation oxydative.

En pratique, ce rendement peut même être encore réduit en raison de fuites de protons à travers la membrane mitochondriale interne [ 2 ].

Respiration cellulaire, fermentations et productions - Cours - Fiches de révision

D'autres facteurs sont également susceptibles de dissiper le gradient de concentration de protons autour de la membrane interne de la mitochondrie, ce qui représente une dissipation d'énergie supplémentaire et induit donc une baisse du rendement énergétique global de l'oxydation de cette molécule de glucose. C'est par exemple le cas d'une protéine , la thermogénine , exprimée dans certains types de cellules et qui a pour effet de transporter des protons à travers la membrane mitochondriale interne, laquelle leur est normalement imperméable.

Ceci est particulièrement important pour la thermogenèse dans le tissu adipeux brun chez les mammifères en hibernation.