Révision de l'ATP
Nous avons étudié cette molécule au chapitre
7. Cette molécule est l'unité énergétique
principale de la cellule. L'énergie est entreposée
dans ses trois groupements phosphates instables. La cellule utilise
cette énergie en transférant, à l'aide d'enzymes,
de groupements phosphates (surtout le dernier) de l'ATP à
d'autres molécules qui sont ainsi phosphorylées.
La phosphorylation amorce un changement dans la molécule
ce qui produit un travail. Durant ce travail la molécule
perd son groupement phosphate. L'ATP est donc convertit en ADP
plus un phosphate inorganique (Pi), des molécules qui
ont moins d'énergie.
Pour que la cellule puisse faire d'autre travail, elle doit régénérer son ADP en ATP. C'est la respiration cellulaire qui va faire ceci.
L'oxydation et la réduction
La dégradation des molécules organiques lors de la respiration cellulaire se fait grâce à des transferts d'électrons, ce qui libère l'énergie. Dans la plupart des réactions chimiques un ou plusieurs électrons passent d'un réactif à un autre.
- Ces réactions sont appelées
des réactions d'oxydoréduction ou rédox.
- La perte d'électrons = oxydation
- Le gain d'électrons = réduction
La réaction ci-dessus démontre la réaction qui forme le sel de table. Le Na est oxydé puisqu'il perd un électron et devient un cation. Le chlore gagne cet électron et devient un anion, c'est une réduction.
- Le Na est un donneur d'électrons et on l'appelle l'agent réducteur, il réduit le Cl.
- Le Cl est l'accepteur d'électrons et on l'appelle l'agent oxydant, il oxyde le Na.
- Puisqu'un donneur d'électrons nécessite un accepteur d'électrons, l'oxydation et la réduction vont toujours ensembles.
En ce qui concerne la respiration cellulaire, c'est le glucose qui sera oxydé et la réduction de l'oxygène. On voit que l'hydrogène est transféré du glucose à l'oxygène.
La respiration cellulaire n'oxyde pas le glucose en une seule réaction.
- Le glucose subit sa dégradation dans une série de réactions, chacune catalysée par une enzyme.
- Des atomes d'hydrogène sont arrachés du glucose à certaines étapes, mais ils ne sont pas transférés immédiatement à l'oxygène. Ils vont premièrement passer par une coenzyme nommée nicotinamide adénine dinucléotide ou NAD+ qui joue le rôle d'agent oxydant.
Le NAD+ capte les électrons et l'hydrogène du glucose grâce à des enzymes qui s'appellent des déshydrogénases. Ces enzymes retirent une paire d'atomes d'hydrogène du substrat. Ceci est l'équivalent de 2 électrons et 2 protons (les noyaux de l'atome d'hydrogène). La déshydrogénase amène deux électrons et UN proton (H+) au NAD+, l'autre proton est libéré dans le milieu.
Le NAD+ est une forme oxydée, il a une charge + puisqu'il a un électron de moins. Mais plutôt que de devenir le NAD en captant un seul électron, il va capter 2 électrons et un proton. Il devient dont le NADH, la forme réduite. Les électrons ont perdu très peu d'énergie lors de leur transfert au NAD+, ce qui veut dire que les molécules de NADH sont des molécules qui entreposent de l'énergie.
Chaque NADH + H+ formé pendant la respiration cellulaire représente une réserve d'énergie qui sera utilisée pour la synthèse de l'ATP.
Nous avons vu que les électrons
et les protons mis en réserve dans le NADH doivent rejoindre
l'Oxygène pour le réduire en H20. Ceci ne se fait
pas tout d'un coup, ce transfert se fait via une chaîne
de transport d'électrons qui libère l'énergie
du NADH en petites étapes.