Cours de biologie métabolique (sv et stu)
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Le glucose est un hexose largement répandu dans les différents règnes, animal, végétal ou chez les bactéries. En tant que molécule réduite il est un substrat énergétique pour les cellules. Il est utilisé par oxydation selon différentes voies métaboliques. Comment l’oxydation du glucose peut-elle fournir de l’énergie aux cellules ?
I. LES RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION PERMETTENT LA LIBÉRATION D’ÉNERGIE UTILISABLE PAR LA CELLULE
a) Caractéristiques des réactions d’oxydoréduction
Les échanges d’électrons se font entre un donneur d’électrons (le réducteur) et un
accepteur d’électrons (l’oxydant).
Chaque membre de la réaction appartient à un couple d’oxydoréduction, caractérisé par
un potentiel redox (E).
Une réaction d’oxydoréduction s’accompagne d’une variation d’enthalpie libre négative
si elle se fait dans le sens des potentiels redox décroissants. Il y a alors libération d’énergie.
b) Particularités des oxydations cellulaires
Les oxydations de substrats énergétiques se font de façon séquentielle, avec de faibles
chutes d’enthalpie libre, et une libération d’énergie progressive. Ceci est possible grâce
aux enzymes.
Les électrons et les protons libérés sont pris en charge par des coenzymes.
c) L’énergie issue des oxydations est convertie en énergie cellulaire
Conversion de l’énergie issue des réactions d’oxydation en énergie chimique : coenzymes
réduits, molécule à haut potentiel d’hydrolyse (ATP).
Conversion de l’énergie issue des réactions d’oxydation en énergie osmotique : la réoxydation
des coenzymes réduits permet la formation d’un gradient de protons.
II. LES VOIES D’OXYDATION DU GLUCOSE DANS LES CELLULES
a) La glycolyse : oxydation partielle du glucose
Description de la voie métabolique : l’oxydation d’une molécule de glucose aboutit à la
synthèse de 2 molécules de pyruvate. L’énergie libérée est convertie en 2 molécules d’ATP
et 2 molécules de NADH.
Il s’agit d’une oxydation incomplète car le pyruvate contient encore de l’énergie (comparer
le rendement énergétique de la glycolyse et de la combustion d’une mole de glucose).
b) Oxydation complète du glucose via le cycle de Krebs
Description de la voie métabolique : le pyruvate issu de la glycolyse est transformé en
acétyl coenzyme A qui entre dans le cycle de Krebs où il subit une oxydation complète.
L’énergie libérée est convertie en 3 NADH, 1 FADH2 et 1 GTP par mole d’acétyl CoA.
Cadre et objectifs. Mettre en avant le côté énergétique du sujet. Présenter les différentes voies métaboliques concernées.
c) Oxydation du glucose dans la voie des pentoses phosphate et la synthèse de pouvoir réducteur
Description de la voie métabolique : 3 molécules de glucose 6P sont converties en
2 molécules de fructose 6P et 1 molécule de glycéraldéhyde 3P.
L’oxydation de 3 molécules de glucose 6P s’accompagne de la synthèse de 6 molécules
de NADPH.
Selon les besoins énergétiques de la cellule, les fructoses 6P et le glycéraldéhyde 3P
peuvent être réinvestis dans la voie. Le glycéraldéhyde 3P peut être converti en pyryvate
qui alimente le cycle de Krebs et permet la synthèse d’ATP.
III. DEVENIR ÉNERGÉTIQUE DES PRODUITS ISSUS DE L’OXYDATION DU GLUCOSE
a) Réoxydation des coenzymes réduits
Réoxydation des coenzymes réduits et synthèse d’ATP via la chaîne respiratoire.
Réoxydation des coenzymes réduits et fermentation.
b) Utilisation du NADPH pour les biosynthèses
La synthèse des acides gras nécessite du NADPH.
IV. CONCLUSION
Le glucose est une molécule importante quantitativement et qualitativement. Il n’est cependant pas le seul substrat énergétique utilisable par les cellules (acides gras et acides aminés). Par ailleurs, le glucose joue d’autres rôles au sein des cellules (précurseur, régulateur allostérique).
ce cours et un extrait de : SCIENCES DE LA VIE POUR LE CAPES ET L’AGRÉGATION pour Daniel Richard Patrick Chevalet Nathalie Giraud Fabienne Pradere Thierry Soubaya
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