Rôle de l’ATP
- ATP (Adénosine Triphosphate) = molécule universelle d’énergie.
- Hydrolyse de l’ATP :
-
ATP + H2O → ADP + Pi - 🔽 ΔrG’° = -30 kJ/mol (réaction exergonique)
- Synthèse d’ATP :
-
ADP + Pi → ATP + H2O - 🔼 ΔrG’° = +30 kJ/mol (réaction endergonique)
Définition
anabolisme
ensemble des réactions de synthèse de biomolécules complexes (constituant la matière vivante,
glucides, lipides, protéines, acides nucléiques) à partir de petites molécules organiques simples (oses, acides gras,
acides aminés, nucléotides, CO2 pour les organismes photosynthétiques). Ces réactions consomment de l’énergie.
catabolisme
ensemble des réactions de destruction (réactions d’oxydation) de molécules complexes en
molécules simples. Ces réactions permettent de fabriquer de l’énergie.
1. Principes Généraux du Métabolisme
2. Thermodynamique et réactions métaboliques
Enthalpie Libre (ΔrG)
- Permet de prédire si une réaction est spontanée :
- ΔrG < 0 → réaction spontanée (exergonique)
- ΔrG > 0 → non spontanée (endergonique)
- ΔrG = 0 → équilibre
Formules importantes
- ΔrG = ΔrG° + R·T·ln(Q)
- Q : quotient réactionnel
- R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹
- T = température en K
- ΔrG° = –R·T·ln(K
3. Réactions d’Oxydoréduction
Couples redox
- Notés : ox/red
- Réaction type :
-
Reducteur → Oxydant + e⁻ -
Oxydant + e⁻ → Réducteur
Potentiel redox (E°’)
- Plus E°’ est élevé, plus l’oxydant est fort.
- Formule :
- ΔrG° = -n·F·ΔE° (avec F = 96500 J/V/mol)
Coenzymes
- NAD⁺/NADH,H⁺ : E°’ = -0,32 V
- FAD/FADH₂ : E°’ = -0,22 V
- Rôle : transporteurs d’électrons dans le catabolisme.
4. Couplage Réactionnel
Principe
- Une réaction endergonique (ΔrG > 0) peut avoir lieu si elle est couplée à une réaction exergonique (ΔrG < 0).
- Exemple :
-
Glucose + Pi → Glucose-6-P + H2O - ΔrG° = +14 kJ/mol
- Couplée à :
-
ATP + H2O → ADP + Pi - ΔrG° = -30 kJ/mol
- ➤ Réaction globale : ΔrG° = -16 kJ/mol
5. Métabolisme Énergétique
Types Trophiques
- Phototrophes : utilisent la lumière (ex : plantes).
- Chimiotrophes : oxydent des composés chimiques.
- Organotrophes : utilisent des molécules organiques (ex : glucose).
- Autotrophes : utilisent le CO₂.
- Hétérotrophes : utilisent des molécules organiques (ex : humains).
Les humains sont chimiotrophes-organotrophes-hétérotrophes.
6. Respiration Cellulaire (aérobie)
Étapes principales
- Glycolyse (cytoplasme)
- Glucose → 2 Pyruvates + 2 NADH,H⁺ + 2 ATP
- (pas besoin d’O₂)
- Cycle de Krebs (mitochondrie)
- Pyruvate → CO₂ + NADH,H⁺ + FADH₂ + ATP
- Chaîne Respiratoire + Phosphorylation Oxydative (mitochondrie)
- NADH,H⁺ / FADH₂ → O₂ (→ H₂O)
- Synthèse d’ATP via l’ATP synthase (grâce à un gradient de H⁺)
Rendement global
- 1 glucose → 38 ATP
- 2 (glycolyse)
- 2 (Krebs)
- 34 (chaîne respiratoire)
7. Fermentation (anaérobie)
Quand il n’y a pas d’O₂ :
- Fermentation lactique : pyruvate → lactate
- Fermentation alcoolique : pyruvate → éthanol + CO₂
- Produisent 2 ATP par glucose
- Permettent la régénération du NAD⁺ nécessaire à la gl
8. Régulation de la Glycolyse
Charge Énergétique Adénylique (CEA)
- Mesure de l’énergie disponible :
-
CEA = ([ATP] + 0,5[ADP]) / ([ATP] + [ADP] + [AMP]) - Si CEA haute → glycolyse freinée
- Si CEA basse → glycolyse activée
Enzymes de régulation :
- Phosphofructokinase-1 (PFK-1) : ATP inhibiteur / AMP activateur
- Pyruvate kinase : ATP inhibiteur / AMP activateur
- Hexokinase : inhibée par glucose-6-P
