Respiration cellulaire aérobique - PP10, 11

Question 1

Qu’est-ce que le métabolisme cellulaire et qu’est-ce qui y est au centre chez les organismes?

Answer 1

• C’est la somme des activités cataboliques et anaboliques où chaque étape est catalysée par une enzyme.
• La respiration cellulaire y est au cœur.

Question 2

Quelle est la différence entre l’anabolisme et le catabolisme?

Answer 2

• Anabolisme : ensemble des réactions de synthèse des molécules (endothermique)
• Catabolisme : ensemble des réactions de dégradation, permet d’aller puiser l’énergie au sein des liaisons des molécules (exothermique). Énergie qui est libérée permet : accomplir un travail cellulaire, dissipée sous forme de chaleur.

Question 3

Qu’est-ce qui rend possible la majorité des réactions endothermiques du métabolisme cellulaire?

Answer 3

• L’énergie de l’ATP qui provient de la respiration cellulaire.

Question 4

Qu’est-ce que l’ATP? Rôle, structure, synthèse et décomposition

Answer 4

-Adénosine triphosphate : molécules à 5 carbones et à une chaine de 3 acides phosphoriques. Présente dans toutes les cellules, fournit l’énergie à différents processus cellulaires.
- Structure : adénine + ribose + chaîne de groupement phosphate
- 3 groupements phosphate = chargés négativement, donc la molécule est instable, riche en énergie.
- Mécanisme de création d’énergie : Phosphorylation. Transfert d’un groupement phosphate sur une autre molécule et l’ATP devient alors l’adénosine diphosphate (ADP) et de l’Énergie.
- Mécanisme inverse : Déphosphorylation. Fournir de l’énergie pour l’actionner, crée l’ATP

Question 5

Comment regénère on l’ATP après son utilisation?

Answer 5

• En dégradant des molécules organiques
• Avec la réaction de phophorylation

Question 6

Quels sont les 2 possibilités de type de production d’ATP?

Answer 6

• Aérobique (avec O2) : lent mais payant. 32 moles d’ATP/glucose
• Anaérobique (sans O2) : rapide, mais pas très payant. 2 moles d’ATP/glucose

Question 7

Décris brièvement les deux types de production d’ATP chez les humains en nommant leurs carburants et leurs étapes

Answer 7

• Aérobique (avec O2) : Respiration cellulaire aérobie
  Carburant : monosaccharides, acides aminés, acides gras.
  1) Glycolyse
  2) Oxydation du pyruvate
  3) Cycle de l’acide citrique
  4) Phosphorylation oxydative
• Anaérobique (sans O2) : Voies anaérobies
  Carburant : glucose
  1) Fermentation lactique (acide lactique = déchet) pour former le glucose
  2) Phosphorylation directe (création de créatine phosphate)

Question 8

Quelle est la voie de régénération de l’ATP qui n’est pas possible pour l’être humain?

Answer 8

La fermentation alcoolique

Question 9

Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction?

Answer 9

C’est une réaction qui implique un échange d’électron entre les réactifs.
- Oxydation : électrons s’éloignent du noyau au profit de l’agent oxydatif
- Réduction : électrons se rapprochent du noyau en raison de l’agent réducteur.

Question 10

Que permet l’oxydation contrôlée/par petites étapes du glucose.

Answer 10

Une libération graduelle d’énergie et donc la synthèse de l’ATP

Question 11

Pourquoi les mitochondries sont-elles si importantes? Quel rôle joue sa structure membranaire?

Answer 11

1) C’est l’organite principal de la respiration cellulaire
2) C’est ici que sont fabriqués la majorité des ATP

• L’enveloppe est formée de deux espaces et deux membranes
  a) Espace intermembranaire et matrice
  b) Membrane interne (repliée) et membrane externe (lisse). = en beaucoup plus grand %, ce qui permet une plus grande surface de contact et donc + de respiration cellulaire et de formation d’ATP

Question 12

Nomme et explique les deux réactions possibles pour fabriquer de l’ATP.

Answer 12

1- Phosphorylation au niveau du substrat : transfert de l’ADP et d’un groupement phosphate d’un substrat sur un enzyme avec 2 sites actifs. Utilise l’énergie chimique de l’instabilité de la liaison covalente pour faire la phosphorylation.

2- Phosphorylation oxydative : l’enzyme ATP synthase prend le groupement phosphate qui était libre dans la cellule + l’ADP et utilise l’énergie potentielle issue d’un gradient électrochimique (H+).

Question 13

Explique l’étape 1 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net

Answer 13

• La glycolyse : Plusieurs réactions chimiques en succession, phosphorylation au niveau du substrat.

a) Phase de l’investissement d’énergie : utilisation de deux ATP avec le glucose pour former 2 ADP et deux groupements phosphate (plus réactifs). Utilisation de l’enzyme phosphofructokinase (PFK)
b) Phase de la libération d’énergie : utilisation de l’intermédiaire PGAL pour former 4 ATP, 2 NADH, 2 H+, 2 Pyruvates et 2 H2O

Rendement net : 2 pyruvates, 2 H2O, 2 ATP, 2 NADH/H+/ Si n= nombre de glucose :
2n pyruvates, 2n H2O, 2n ATP, 2n NADH/H+

Question 14

Comment le glucose entre il dans la cellule avant la respiration cellulaire?

Answer 14

à l’extérieur de la mitochondrie, le glucose entre dans la cellule via les perméases (protéines membranaires, diffusion) sur la membrane plasmique.

Question 15

Explique la formation de NADH/H+ pendant la glycolyse.

Answer 15

• Des déshydrogénases oxydent le substrat ce qui engendre sa perte d’électrons et, donc, réduit le NAD+ (devient NADH/H+, gagne des électrons)

Question 16

Qu’est-ce que le NADH + H+?

Answer 16

Un transporteur d’électrons riche en énergie potentielle.

Question 17

Explique l’étape 2 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net.

Answer 17

• L’oxydation du pyruvate : passage dans la mitochondrie via un perméase, conversion du pyruvate en Acétyl-CoA
• Pyruvate : 3 carbones dont un carboxyle, contient peu d’énergie, qui est évacué en CO2

1) Passage par la perméase, évacuation du CO2 (1/3 du CO2 expiré)
2) Évacuation d’un NADH/H+ (énergie de l’évacuation du CO2 utilisée pour transformer NAD+ en NADH/H+)
3) Avec le coenzyme A, fin de la conversion en Acétyl-CoA

Rendement net (pour deux réactions parce que la glycolyse forme deux pyruvates) :
2 acétyl-CoA, 2 NADH/H+, 2 CO2
ou, si n= nb. de glucose :
2n acétyl-coA, 2n NADH/H+, 2n CO2

Question 18

Explique l’étape 3 de la respiration cellulaire, ainsi que son rendement net

Answer 18

• Cycle de l’acide citrique : dans la matrice, succession de réactions chimiques accompagnées d’enzyme pour chaque étape à partir de l’Acétyl-CoA, cyclique = pas de déchet.

Rendement net (pour deux cycles, 1 glucose = 2 Acétyl-CoA)
4 CO2 (2/3 du CO2 expiré), 2 ATP, 6 NADH/H+, 2 FADH2 (transport d’électrons)
ou, si n= nb. électrons :
4n CO2, 2n ATP, 6n NADH/H+, 2n FADH2

Question 19

Explique l’étape 4 de la respiration cellulaire.

Answer 19

La phosphorylation oxydative : 2 transferts d’énergie consécutifs oû l’énergie des électrons passe en énergie de gradient (de protons H+) puis en formation d’ATP dans la membrane interne.
Se divise en 2 sous-étapes :
4a) Chaîne de transport d’électrons
4b) Chimiosmose

Question 20

Explique l’étape 4a de la respiration cellulaire; la chaîne de transport d’électrons

Answer 20

• Les électrons transportée par le NADH/H+ (formés dans les 3 étapes précédentes) libèrent graduellement leur énergie en se déplaçant, ce qui forme la « chaîne », pour permettre la formation d’ATP.(protéines qui transportent les électrons ont une affinité croissante pour les électrons)
• Le NADH/ H+ cède ses électrons au début de la chaîne, tandis que le FADH2 les cède plus loin. (alors, les électrons du FADH2 dégagent moins d’énergie, font moins d’ATP)

Question 21

Explique l’étape 4b de la respiration cellulaire : fin du transport de la chaîne d’électrons+ Chimiosmose

Answer 21

• Le transport d’électrons dans la membrane cause l’arrivée de protons H+ dans l’espace intermembranaire.
• Donc, après le transport, il y a la formation d’un gradient électrochimique H+ vers la matrice (l’intérieur de la membrane), les protons H+ entrent donc dans la membrane, ce qui génère de l’énergie. (force protonmotrice)
• Cette énergie est utilisée (principe de la chimiosmose, utiliser un gradient électrochimique comme source d’énergie) par l’ATP synthase qui fait la phosphorylation oxydative de l’ATP,

Question 22

Donc, quel est le rendement énergétique d’une mol de glucose (avec 10 NADHH+ et 2 FADH2) de la phosphorylation oxydative?

Answer 22

MAXIMMUM : 10 NADHH+ = 25 ATP + 2 FADH2 = 3 ATP = 28 ATP

MINIMUM : 8 NADH/H+ = 20 ATP + 4 FADH2 = 6 ATP = 26 ATP

Question 23

Pourquoi le bilan final d’ATP formés dans la respiration cellulaire est-il de 30-32 ATP?

Answer 23

• Parce que les 2 NADH/H+ formés pendant la glycolyse traversent la membrane au moyen d’une navette et sont mis sur deux NADH/H+ (MAX d’ATP) ou sur deux FADH2 (MIN. D’ATP)
• Impossible de savoir quelle navette a été choisie, alors on fait le calcul pour les deux.

Question 24

Quel est le rôle de l’O2 dans la respiration cellulaire?

Answer 24

C’est l’accepteur final d’électrons de la respiration cellulaire aérobie.