Introduction au métabolisme cellulaire

Introduction au métabolisme cellulaire

• Les cellules ont constamment besoin d'énergie pour leur métabolisme
• Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques au sein d'une cellule
• Le métabolisme comporte deux flux de réactions chimiques opposés mais couplés : le catabolisme et l'anabolisme

Définitions

• Catabolisme : dégradation de molécules complexes, libérant de l'énergie. Ce sont des réactions d'oxydation. Elles sont thermodynamiquement favorables.
• Anabolisme : synthèse de molécules complexes, nécessitant de l'énergie. Ce sont des réactions de réduction. Elles sont thermodynamiquement défavorables.

Fonctions du métabolisme

• Métabolisme énergétique : extraction et stockage de l'énergie
• Métabolisme intermédiaire : fabrication de précurseurs
• Métabolisme des macromolécules : synthèse de macromolécules à fonction structurale, catalytique et informationnelle

Rôles de l'ATP et du NADH

• L'ATP et le NADH sont des intermédiaires importants dans le métabolisme

Réactions exergoniques et endergoniques

• Réaction exergonique : une réaction qui libère de l'énergie
• Réaction endergonique : une réaction qui capte de l'énergie

ATP

• L'hydrolyse de l'ATP en ADP libère 12 kcal/mole d'énergie

NADH

• Le NADH est un transporteur d'électrons

Les types trophiques

• Autotrophe : les organismes se nourrissant de manière autonome, à partir de substances minérales (CO2, NH4+, NO3-, N2)
• Hétérotrophe : les organismes se nourrissant au dépens d'autres organismes, à partir de molécules organiques (sucres)

Catabolisme des glucides (la glycolyse)

• La glycolyse est la dégradation du glucose en pyruvate
• La glycolyse a lieu dans le cytosol
• Elle produit 2 ATP et 2 NADH par molécule de glucose
• Elle libère seulement 2% de l'énergie potentielle des liaisons covalentes du glucose

Dévenir du pyruvate

• Le devenir du pyruvate dépend si les conditions sont aérobiques (respiration cellulaire) ou anaérobiques (fermentation).

Mitochondrie et respiration cellulaire

• La mitochondrie est l'organe responsable de la respiration cellulaire
• L'ADN mitochondrial contient 37 gènes, dont 13 codant pour des protéines de la chaîne respiratoire
• Le cycle de Krebs a lieu dans la matrice mitochondriale
• La chaîne respiratoire est située dans la membrane interne de la mitochondrie.

Les étapes du cycle de Krebs

Le cycle de Krebs est une série de réactions qui dégradent l'acétyl-CoA en CO2, produisant de l'énergie sous forme de NADH et FADH2.

La chaîne respiratoire

• La chaîne respiratoire est une série de complexes protéiques qui utilisent l'énergie des électrons pour pomper les protons (H+) de la matrice mitochondriale vers l'espace intermembranaire, créant un gradient électrochimique.
• Ce gradient est utilisé par l'ATP synthase pour synthétiser l'ATP.

bilan de l'oxydation complète d'une molécule de glucose

• Au final, l'oxydation complète d'une molécule de glucose produit environ 32 molécules d'ATP.

Catabolisme des lipides

• La lipolyse est l'étape de dégradation des lipides (acides gras) dans la matrice mitochondriale pour produire des acétyl-CoA, qui entrent dans le cycle de Krebs.

Gluconéogenèse

• La gluconéogenèse est la synthèse de glucose à partir de précurseurs tels que les acides aminés, le glycérol ou le lactate. Elle a lieu principalement dans le foie.

Voies cataboliques générales

• Les différentes voies cataboliques (glucides, lipides, protéines) aboutissent à la production d'intermédiaires qui sont oxydés dans le cycle de Krebs puis la chaîne respiratoire aboutissant à la production d'ATP, le principal transporteur d'énergie de la cellule.