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TS Spé Ch4 La respiration : source d’ATP







 Comment s’effectue la synthèse d’ATP en dehors des chloroplastes ?

 

I- Dégradation des composés organiques et régénération des intermédiaires métaboliques

 

1- Respiration cellulaire

 

Expérience de respiration des levures doc p 232-233

Nécessité d’un substrat organique pour que la respiration aie lieu

 

La respiration cellulaire se traduit pour le glucose par un ensemble de réactions chimiques :

 

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2 6 CO2 + 12 H2O

  red    ox        ox     red

 

Glucose = substrat

La respiration est une oxydoréduction.

 

Le glucose subit une oxydation totale.

La matière organique (C6H12O6) est minéralisée (CO2 ). La respiration comporte plusieurs réactions chimiques catalysées par les enzymes.

 

2- Les mitochondries organites de la respiration cellulaire

 

Docs p 234-235 et 236 électronographies de mitochondries

structure des mitochondries

Doc B2 p 235 courbe mettant en évidence la respiration mitochondriale et la nécessité d’un intermédiaire métabolique : le pyruvate.

 

Les mitochondries organites de la respiration cellulaire sont enveloppées par 2 membranes.

 

Schéma structural des mitochondries (matrice- membrane externe - membrane interne- crête)

 

Ces organites ont une structure compartimentée :

- espace intermembranaire ;

-matrice.

 

La membrane interne forme de nombreux plis constituant des crêtes membranaires.

 

Au niveau des crêtes, une enzyme catalysant la formation d’ATP est présente en grande quantité.

 

Quelle est la première étape des réactions de la respiration ?

 

II- Dans le hyaloplasme : la glycolyse

 

Doc p 237 étapes de la respiration

 

La première étape de la respiration a lieu dans le hyaloplasme.

Le glucose y est oxydé en pyruvate.

 

 

  oxydation

NB oxydation en milieu organique red    ox + ne- + mH+

 

                 réduction

réduction en milieu organique ox + ne- + mH   red

 

Équilibrer la réaction d’oxydation du glucose en pyruvate

oxydation

glucose pyruvate + ne- + mH+

 

C6H12O6  ? CH3COCOOH + ? e- + ? H+

 

Il y a nécessité d’un accepteur d’électrons R’ et de H+

 

Compléter les 2 1/2 équations et écrire l’équation bilan

 

C6H12O6  ? CH3COCOOH + ? e- + ? H+

 

R’ + ? e- + ? H+  ? R’H2

___________________________________

Bilan C ?  ?

 

Cette réaction s’accompagne de la formation de composés intermédiaires réduits R’H2 (proches de RH2 fabriqué lors de la photosynthèse).

L’énergie libérée permet par couplage la synthèse de 2 ATP par molécule de glucose oxydé.

 

Equation bilan avec couplage

 

III- Déroulement de la respiration dans les mitochondries

 

Quelle est la 2ème étape de la respiration ?

 

1- Les décarboxylations oxydatives

 

La deuxième étape, "les décarboxylations oxydatives", se déroule dans la matrice des mitochondries.

Le pyruvate est totalement oxydé en dioxyde de carbone dans une suite de réactions d’oxydo-réduction "cycle de Krebs", ces réactions sont catalysées par des enzymes (déhydrogénases, décarboxylases).

 

Équilibrer les 2 1/2 réactions et la réaction bilan :

2 CH3COCOOH + ?          ? CO2 + ? + ?

 R’ + ? + ?       →  ? R’H2

___________________________________________

Bilan 2 CH3COCOOH + ? + ? CO2 + ?

 

L’énergie libérée permet la synthèse de 2 ATP par couplage

 

Écrire la réaction couplée

 

 

Quelle est la 3ème étape de la respiration ?

 

2- Dans les crêtes des mitochondries, une production importante d’ATP

 

La 3ème étape se déroule dans les crêtes de la membrane interne des mitochondries.

Les composés réduits R’H2 formés lors des étapes précédentes sont oxydés par le dioxygène, accepteur final d’électrons et de protons.

Une succession de réactions d’oxydo-réductions constitue la chaîne respiratoire.

 

Compléter les 2 1/2 réactions et la réaction bilan

 

  ? R’H2    ? R’+ ? H+ + ? e-

  ? O2 + H+ + ? e- →   ? H2O

_______________________________________________

Bilan ? R’H2

 

Cette réaction est couplée avec la synthèse d’une quantité importante d’ATP

 

Écrire la réaction couplée

 

 

 

Bilan

 

La respiration s’accompagne de la synthèse de 36 ATP

 

Schéma bilan de la respiration

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