188 DeUXiÈMe partie La cellule
Chez les cellules eucaryotes, le transport des électrons et la
chimiosmose qui produisent la phosphorylation oxydative
ont lieu dans la membrane interne des mitochondries. (Chez
les cellules procaryotes, ces processus se déroulent dans la
membrane plasmique.) Près de 90 % de l’ATP engendrée par
la respiration cellulaire provient de la phosphorylation oxydative. Une quantité moindre se forme directement au cours
d’un petit nombre de réactions de la glycolyse et du cycle de
l’acide citrique, et ce grâce à un mécanisme appelé phosphorylation au niveau du substrat (figure 9.7). Dans ce mode
de synthèse de l’ATP, une enzyme transfère un groupement
phosphate d’un substrat à de l’ADP au lieu d’ajouter un phosphate inorganique à l’ADP comme lors de la phosphorylation
oxydative. (Le substrat fait ici référence à une molécule organique produite pendant le catabolisme du glucose.)
On estime que, pour chaque mole de glucose dégradée en
dioxyde de carbone et en eau au cours de la respiration cellulaire, la cellule produit environ 32 moles d’ATP, chacune
contenant environ 30,5 kJ/mol d’énergie libre. La respiration
change les « grosses coupures » de l’énergie du glucose (une
seule molécule contenant 2 870 kJ/mol) en « petite monnaie »,
l’ATP (plusieurs molécules de 30,5 kJ/mol), qui est plus commode à écouler pour la cellule.
Vous venez d’entrevoir comment la glycolyse, le cycle de
l’acide citrique et la phosphorylation oxydative engendrent
la respiration cellulaire. Entreprenons maintenant une étude
plus approfondie de chacun de ces trois stades.
retour sur le ConCept 9.1
1. Comparez la respiration aérobie et la respiration
anaérobie.
2.
et sI ?
Dans la réaction d’oxydoréduction
suivante, quel élément est oxydé et lequel
est réduit ?
C 4 H 6 O 5 1 NAD
1 → C 4 H 4 O 5 1 NADH 1 H
1
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 9.6 Aperçu de la respiration cellulaire. Pendant la glycolyse, chaque mole de glucose est transformée
en deux moles d’un composé appelé pyruvate. Chez les cellules eucaryotes, le pyruvate entre dans les mitochondries, où il
est oxydé en dioxyde de carbone au cours du cycle de l’acide citrique. Le NADH et une coenzyme similaire appelée FADH 2
transfèrent les électrons provenant du glucose à des chaînes de transport d’électrons qui sont insérées dans la membrane
mitochondriale interne. Durant la phosphorylation oxydative, les chaînes de transport d’électrons convertissent l’énergie
chimique en une forme d’énergie qui sert à la synthèse de l’ATP au cours d’un processus appelé chimiosmose.
m Figure 9.7 La phosphorylation au niveau du substrat. Une partie
de l’ATP est produite grâce au transfert enzymatique direct d’un groupement phosphate provenant d’un substrat organique à de l’ADP. (Pour des
exemples en relation avec la glycolyse, voir la figure 9.9, étapes 7 et 10.)
FaItes des lIens Étudiez la figure 8.8b à la page 167. Dans la réaction ci-dessus, l’énergie potentielle est-elle plus élevée chez les réactifs
ou chez les produits ? Expliquez votre réponse.
Glycolyse
Cycle
de l’acide
citrique
Phosphorylation
oxydative
Phosphorylation
au niveau du substrat
Phosphorylation
au niveau du substrat
Glucose
Pyruvate
CYTOSOL
MITOCHONDRIE
ATP
ATP
ATP
Électrons
transférés par
le NADH H
Électrons transférés
par le NADH H
et la FADH 2
Phosphorylation
oxydative :
transport d’électrons
et
chimiosmose
Oxydation
du pyruvate
Acétyl-CoA
Produit
ATP
ADP
Substrat
Enzyme
Enzyme
P
Chez les cellules eucaryotes, le transport des électrons et la
chimiosmose qui produisent la phosphorylation oxydative
ont lieu dans la membrane interne des mitochondries. (Chez
les cellules procaryotes, ces processus se déroulent dans la
membrane plasmique.) Près de 90 % de l’ATP engendrée par
la respiration cellulaire provient de la phosphorylation oxydative. Une quantité moindre se forme directement au cours
d’un petit nombre de réactions de la glycolyse et du cycle de
l’acide citrique, et ce grâce à un mécanisme appelé phosphorylation au niveau du substrat (figure 9.7). Dans ce mode
de synthèse de l’ATP, une enzyme transfère un groupement
phosphate d’un substrat à de l’ADP au lieu d’ajouter un phosphate inorganique à l’ADP comme lors de la phosphorylation
oxydative. (Le substrat fait ici référence à une molécule organique produite pendant le catabolisme du glucose.)
On estime que, pour chaque mole de glucose dégradée en
dioxyde de carbone et en eau au cours de la respiration cellulaire, la cellule produit environ 32 moles d’ATP, chacune
contenant environ 30,5 kJ/mol d’énergie libre. La respiration
change les « grosses coupures » de l’énergie du glucose (une
seule molécule contenant 2 870 kJ/mol) en « petite monnaie »,
l’ATP (plusieurs molécules de 30,5 kJ/mol), qui est plus commode à écouler pour la cellule.
Vous venez d’entrevoir comment la glycolyse, le cycle de
l’acide citrique et la phosphorylation oxydative engendrent
la respiration cellulaire. Entreprenons maintenant une étude
plus approfondie de chacun de ces trois stades.
retour sur le ConCept 9.1
1. Comparez la respiration aérobie et la respiration
anaérobie.
2.
et sI ?
Dans la réaction d’oxydoréduction
suivante, quel élément est oxydé et lequel
est réduit ?
C 4 H 6 O 5 1 NAD
1 → C 4 H 4 O 5 1 NADH 1 H
1
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 9.6 Aperçu de la respiration cellulaire. Pendant la glycolyse, chaque mole de glucose est transformée
en deux moles d’un composé appelé pyruvate. Chez les cellules eucaryotes, le pyruvate entre dans les mitochondries, où il
est oxydé en dioxyde de carbone au cours du cycle de l’acide citrique. Le NADH et une coenzyme similaire appelée FADH 2
transfèrent les électrons provenant du glucose à des chaînes de transport d’électrons qui sont insérées dans la membrane
mitochondriale interne. Durant la phosphorylation oxydative, les chaînes de transport d’électrons convertissent l’énergie
chimique en une forme d’énergie qui sert à la synthèse de l’ATP au cours d’un processus appelé chimiosmose.
m Figure 9.7 La phosphorylation au niveau du substrat. Une partie
de l’ATP est produite grâce au transfert enzymatique direct d’un groupement phosphate provenant d’un substrat organique à de l’ADP. (Pour des
exemples en relation avec la glycolyse, voir la figure 9.9, étapes 7 et 10.)
FaItes des lIens Étudiez la figure 8.8b à la page 167. Dans la réaction ci-dessus, l’énergie potentielle est-elle plus élevée chez les réactifs
ou chez les produits ? Expliquez votre réponse.
Glycolyse
Cycle
de l’acide
citrique
Phosphorylation
oxydative
Phosphorylation
au niveau du substrat
Phosphorylation
au niveau du substrat
Glucose
Pyruvate
CYTOSOL
MITOCHONDRIE
ATP
ATP
ATP
Électrons
transférés par
le NADH H
Électrons transférés
par le NADH H
et la FADH 2
Phosphorylation
oxydative :
transport d’électrons
et
chimiosmose
Oxydation
du pyruvate
Acétyl-CoA
Produit
ATP
ADP
Substrat
Enzyme
Enzyme
P