Introduction à la bioénergétique

Study Notes

Bioénergétique

La bioénergétique étudie les flux d'énergie dans les systèmes biologiques, notamment l'approvisionnement, le transfert, la transformation et l'utilisation de l'énergie dans une cellule.
Les êtres vivants sont à la fois des accumulateurs et des transformateurs d'énergie.
L'unité de l'énergie en biologie est la kilocalorie (kcal), équivalente à 4,18 joules (J).
L'énergie stockée par les systèmes biologiques se manifeste sous forme de travail chimique, osmotique et mécanique, ainsi que thermique, électrique et chimique.
L'énergie du mouvement est l'énergie cinétique (Ec), tandis que l'énergie stockée est l'énergie potentielle (Ep).
Les réactions exergoniques libèrent de l'énergie (ΔG < 0), tandis que les réactions endergoniques absorbent de l'énergie (ΔG > 0).
La synthèse de la matière organique requiert de l'énergie (ATP) et du pouvoir réducteur (NADH, FADH2, NADPH).
Les réactions d'oxydo-réduction sont essentielles aux systèmes biologiques.
Les enzymes abaissent l'énergie d'activation des réactions biologiques, rendant les réactions réversibles.
Les coenzymes, tels que les vitamines B, C, acide folique, biotine et acide pentothénique, sont des cofacteurs organiques pour les enzymes.
Le métabolisme cellulaire comprend le catabolisme (dégradation des molécules complexes en énergie) et l'anabolisme (biosynthèse de grandes biomolécules, utilisant de l'énergie).
Les nutriments (glucose, glycogène, triglycérides) sont les combustibles cellulaires.
Les cellules végétales effectuent la photosynthèse pour fabriquer leur propre matière organique. Les cellules animales transforment la matière organique végétale en matière organique animale par respiration ou fermentation.
L'ATP (adénosine triphosphate) est la monnaie énergétique de la cellule.
La charge énergétique est le rapport entre l'ATP, l'ADP et l'AMP.
La production d'ATP est couplée au transport spontané de la matière, comme le gradient de H+.
L'ATP synthase est une nanomachine qui produit de l'ATP grâce au gradient électrochimique.
Les autres biomolécules énergétiques incluent les composés phosphorylés, tels que la créatine phosphate.
Les thioesters jouent un rôle dans le transfert d'énergie.
Les transporteurs d'électrons (NAD+, NADH, FAD, FADH2, etc.) gèrent le transfert d'électrons.
Les photosystèmes I et II sont essentiels à la photosynthèse.
La photosynthèse transforme l'énergie lumineuse en énergie chimique (glucose).
La phase lumineuse (ou claire) de la photosynthèse produit de l'ATP et du NADPH.
La phase sombre (ou obscure) du cycle de Calvin-Benson utilise l'ATP et le NADPH pour synthétiser du glucose.
La respiration est la dégradation d'une molécule organique en présence d'oxygène pour obtenir de l'énergie.
La respiration se divise en trois phases : la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons.
La glycolyse produit un petit rendement d'ATP.
Le cycle de Krebs produit de l'ATP et des transporteurs d'électrons.
La chaîne de transport des électrons produit une grande quantité d'ATP.
Le bilan d'ATP total par glucose est d'environ 36 à 38 ATP, dépendamment du type de respiration.

Besoins énergétiques chez l'homme

Les besoins énergétiques varient en fonction du sexe, de l'âge, de l'état physiologique et du niveau d'activité.
Le métabolisme de base est la dépense énergétique minimum pour le fonctionnement du corps.

Travail musculaire et thermorégulation

Le travail musculaire implique une dépense énergétique variable selon l'intensité.
La thermorégulation requiert une dépense énergétique variable selon la température ambiante.

Les réserves énergétiques

Le corps stocke l'énergie sous différentes formes, notamment l'ATP, la créatine phosphate, le glucose, le glycogène et les triglycérides.

Résumé Général

Les processus métaboliques, à la fois de construction/accumulation (anabolisme) et de dégradation/transformation (catabolisme) forment un réseau complexe et dynamique qui optimise l'utilisation de l'énergie au sein des systèmes biologiques (humains et autres). Ces processus permettent le maintien du fonctionnement cellulaire et organismique.