Le métabolisme énergétique est l'ensemble des réactions chimiques qui produisent l'énergie nécessaire à l'accomplissement des fonctions vitales des êtres vivants.
Le métabolisme peut être divisé en :
- Anabolisme: Réactions chimiques qui permettent la formation de molécules plus complexes. Ce sont des réactions de synthèse.
- catabolisme: Réactions chimiques pour la dégradation des molécules. Ce sont des réactions de dégradation.
Glucose (C6H12O6) est le carburant énergétique des cellules. Lorsqu'il est brisé, il libère de l'énergie de ses liaisons chimiques et de ses déchets. C'est cette énergie qui permet à la cellule d'accomplir ses fonctions métaboliques.
ATP: Adénosine Triphosphate
Avant de comprendre les processus d'obtention d'énergie, vous devez savoir comment l'énergie est stockée dans les cellules jusqu'à ce qu'elle soit utilisée.
C'est grâce à l'ATP (Adénosine Triphosphate), la molécule responsable de la capture et du stockage de l'énergie. Il stocke l'énergie libérée lors de la dégradation du glucose dans ses liaisons phosphate.
L'ATP est un nucléotide dont la base est l'adénine et le ribose avec du sucre, formant l'adénosine. Lorsque l'adénosine se lie à trois radicaux phosphate, il se forme de l'adénosine triphosphate.
La liaison entre les phosphates est très énergétique. Ainsi, lorsque la cellule a besoin d'énergie pour une réaction chimique, les liaisons entre les phosphates sont rompues et l'énergie est libérée.
L'ATP est le composé énergétique le plus important des cellules.
Cependant, d'autres composés doivent également être mis en évidence. En effet, lors des réactions, de l'hydrogène est libéré, qui est principalement transporté par deux substances: le NAD+ et FAD.
Mécanismes pour obtenir de l'énergie
Le métabolisme énergétique cellulaire se produit par la photosynthèse et la respiration cellulaire.
Photosynthèse
LES photosynthèse est un processus de synthèse de glucose à partir de dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) en présence de lumière.
Il correspond à un processus autotrophe effectué par des êtres qui ont chlorophylle, par exemple: plantes, bactéries et cyanobactéries. Chez les organismes eucaryotes, la photosynthèse se produit dans le chloroplastes.
Respiration cellulaire
LES respiration cellulaire est le processus de décomposition de la molécule de glucose pour libérer l'énergie qui y est stockée. Il se produit dans la plupart des êtres vivants.
Cela peut se faire de deux manières :
- respiration aérobie: en présence d'oxygène gazeux ambiant ;
- respiration anaérobie: en l'absence d'oxygène gazeux.
La respiration aérobie se déroule en trois phases :
Glycolyse
La première étape de la respiration cellulaire est la glycolyse, qui se produit dans le cytoplasme des cellules.
Il s'agit d'un processus biochimique dans lequel la molécule de glucose (C6H12O6) est décomposé en deux molécules plus petites d'acide pyruvique ou de pyruvate (C3H4O3), libérant de l'énergie.
Cycle de Krebs
Schéma du cycle de Krebs
O Cycle de Krebs correspond à une séquence de huit réactions. Il a pour fonction de favoriser la dégradation des produits finaux du métabolisme des glucides, des lipides et de divers acides aminés.
Ces substances sont converties en acétyl-CoA, avec libération de CO2 et H2Synthèse d'O et d'ATP.
En résumé, dans le processus, l'acétyl-CoA (2C) sera transformé en citrate (6C), cétoglutarate (5C), succinate (4C), fumarate (4C), malate (4C) et acide oxacétique (4C).
Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale.
Phosphorylation oxydative ou chaîne respiratoire
Schéma de phosphorylation oxydative
LES la phosphorylation oxydative c'est l'étape finale du métabolisme énergétique dans les organismes aérobies. Il est également responsable de la majeure partie de la production d'énergie.
Au cours de la glycolyse et du cycle de Krebs, une partie de l'énergie produite lors de la dégradation des composés a été stockée dans des molécules intermédiaires, telles que le NAD+ et le FAD.
Ces molécules intermédiaires libèrent les électrons énergisés et les ions H+ qui va traverser un ensemble de protéines de transport, qui constituent la chaîne respiratoire.
Ainsi, les électrons perdent leur énergie, qui est alors stockée dans les molécules d'ATP.
Le bilan énergétique de cette étape, c'est-à-dire ce qui est produit tout au long de la chaîne de transport d'électrons, est de 38 ATP.
Bilan énergétique de respiration aérobie
Glycolyse:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Cycle de Krebs: Puisqu'il y a deux molécules de pyruvate, l'équation doit être multipliée par 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
La phosphorylation oxydative:
2 NADH de la glycolyse → 6 ATP
8 NADH du cycle de Krebs → 24 ATP
2 FADH2 du cycle de Krebs → 4 ATP
Total de 38 ATP produite lors de la respiration aérobie.
L'exemple le plus important de respiration anaérobie est la fermentation :
Fermentation
LES fermentation il ne s'agit que du premier stade de la respiration cellulaire, c'est-à-dire de la glycolyse.
La fermentation a lieu dans le hyaloplasme, lorsque l'oxygène n'est pas disponible.
Il peut être des types suivants, selon le produit formé par la dégradation du glucose :
Fermentation alcoolique: Les deux molécules de pyruvate produites sont transformées en alcool éthylique, avec libération de deux molécules de CO2 et la formation de deux molécules d'ATP. Il est utilisé pour la production de boissons alcoolisées.
Fermentation lactique: Chaque molécule de pyruvate est convertie en acide lactique, avec formation de deux molécules d'ATP. Production d'acide lactique. Il se produit dans les cellules musculaires lorsqu'il y a un effort excessif.
En savoir plus, lire aussi :
- Métabolisme
- Anabolisme et catabolisme
- Métabolisme cellulaire
- Réactions chimiques
- Biochimie
Exercices d'examen d'entrée
1. (PUC - RJ) Ce sont des processus biologiques directement liés aux transformations énergétiques cellulaires :
a) la respiration et la photosynthèse.
b) digestion et excrétion.
c) la respiration et l'excrétion.
d) photosynthèse et osmose.
e) digestion et osmose.
a) la respiration et la photosynthèse.
2. (Fatec) Si les cellules musculaires peuvent obtenir de l'énergie par la respiration aérobie ou la fermentation, lorsqu'un athlète s'évanouit après une course de 1000 m, par manque de Oxygénation adéquate de votre cerveau, l'oxygène gazeux qui atteint les muscles n'est pas non plus suffisant pour répondre aux besoins respiratoires des fibres musculaires, qui commencent à accumuler:
a) le glucose.
b) acide acétique.
c) acide lactique.
d) dioxyde de carbone.
e) l'alcool éthylique.
c) acide lactique.
3. (UFPA) Le processus de respiration cellulaire est responsable de (a)
a) consommation de dioxyde de carbone et libération d'oxygène dans les cellules.
b) synthèse de molécules organiques riches en énergie.
c) réduction des molécules de dioxyde de carbone en glucose.
d) incorporation de molécules de glucose et oxydation du dioxyde de carbone.
e) libération d'énergie pour les fonctions cellulaires vitales.
e) libération d'énergie pour les fonctions cellulaires vitales.
