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La respiration cellulaire est un ensemble de réactions métaboliques qui ont lieu dans les cellules des organismes pour convertir l'énergie biochimique des nutriments en adénosine triphosphate (ATP), puis libérer des déchets. Ce processus est essentiel à la survie de tous les organismes vivants car l’ATP constitue la principale monnaie énergétique des cellules.
L’équation chimique globale de la respiration cellulaire est la suivante :
$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 → 6CO_2 + 6H_2O + énergie (en ATP)$$
Cette équation représente la dégradation complète d'une molécule de glucose, un sucre simple, en présence d'oxygène pour produire du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie sous forme d'ATP. Le processus se déroule en trois étapes principales :la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons.
1. Glycolyse :
- La glycolyse est la première étape de la respiration cellulaire et se produit dans le cytoplasme.
- Une molécule de glucose est décomposée en deux molécules de pyruvate.
- Ce processus génère une petite quantité d'ATP (2 molécules d'ATP) et de NADH (2 molécules de NADH), un porteur d'électrons de haute énergie.
2. Cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique) :
- Le cycle de Krebs se déroule dans les mitochondries.
- Chaque molécule de pyruvate issue de la glycolyse est ensuite décomposée et combinée avec la coenzyme A pour former l'acétyl CoA.
- Grâce à une série de réactions catalysées par des enzymes, l'acétyl CoA est oxydée pour libérer du dioxyde de carbone et générer de l'ATP (2 molécules d'ATP), du NADH (3 molécules de NADH) et du FADH2 (2 molécules de FADH2).
3. Chaîne de transport d’électrons (ETC) :
- La chaîne de transport d'électrons est située dans la membrane mitochondriale interne.
- Les molécules NADH et FADH2 générées lors de la glycolyse et du cycle de Krebs transmettent leurs électrons de haute énergie à la chaîne de transport d'électrons.
- Lorsque les électrons se déplacent dans la chaîne, leur énergie est utilisée pour pomper des ions hydrogène (H+) à travers la membrane, créant ainsi un gradient.
- Le flux d'ions hydrogène via l'ATP synthase, une enzyme, pilote la synthèse de l'ATP (jusqu'à 34 molécules d'ATP).
- L'oxygène sert d'accepteur final d'électrons et de l'eau est formée comme sous-produit.
En résumé, la respiration cellulaire implique la dégradation du glucose en présence d'oxygène pour produire de l'énergie sous forme d'ATP. Le processus se déroule en trois étapes :la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons. Chaque étape génère de l'ATP, du NADH et du FADH2, qui sont utilisés pour produire de l'ATP dans la chaîne de transport d'électrons.
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