Respiration aérobie

Dans les eucaryotes, les machines de respiration cellulaire se trouvent dans les mitochondries. NHGRI, Wikimedia Commons

Qu'est-ce que la respiration aérobie?

La Respiration aérobie o Aérobie est un processus biologique qui implique d'obtenir l'énergie à partir de molécules organiques - principalement du glucose - par une série de réactions d'oxydation, où l'accepteur final des électrons est l'oxygène.

Ce processus est présent dans la grande majorité des êtres organiques, en particulier les eucaryotes. Tous les animaux, les plantes et les champignons respirent l'aérobic. De plus, certaines bactéries présentent également un métabolisme aérobie.

En général, le processus d'obtention de l'énergie à partir de la molécule de glucose est divisé en glycolyse (cette étape est courante à la fois dans la voie aérobie et anaérobie), le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons.

Le concept de respiration aérobie s'oppose à la respiration anaérobie. Dans ce dernier, l'accepteur final des électrons est une autre substance inorganique, différente de l'oxygène. Il est typique de certains procaryotes.

Étapes respiratoires aérobies

Les étapes de la respiration aérobie impliquent les étapes nécessaires pour extraire l'énergie des molécules organiques - dans ce cas, nous décrirons le cas de la molécule de glucose comme carburant respiratoire - jusqu'à atteindre l'accepteur d'oxygène.

Cette voie métabolique complexe est divisée en glycolyse, cycle Krebs et chaîne de convoyeur électronique:

Glycolyse

La première étape de la dégradation du monomère de glucose est la glycolyse, également appelée glycolyse. Cette étape ne nécessite pas d'oxygène directement et est pratiquement présente, tous les êtres vivants.

L'objectif de cette voie métabolique est le fractionnement du glucose dans deux molécules d'acide pyruvique, l'obtention de deux molécules d'énergie nettes (ATP) et la réduction de deux molécules NAD⁺.

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En présence d'oxygène, l'itinéraire peut se poursuivre jusqu'au cycle de Krebs et à la chaîne de convoyeur d'électrons. Dans le cas où l'oxygène est absent, les molécules suivraient la voie de fermentation. En d'autres termes, la glycolyse est une voie métabolique commune de la respiration aérobie et anaérobie.

Avant le cycle de Krebs, la décarboxylation oxydative de l'acide pyruvique devrait se produire. Cette étape est médiée par un complexe enzymatique très important, appelé pyruvate de déshydrogénase, qui effectue la réaction susmentionnée.

Ainsi, le pyruvate devient un acétyle radical qui est ensuite capturé par la coenzyme A, chargé de le transporter vers le cycle de Krebs.

Cycle krebs

Le cycle de Krebs, également connu sous le nom de cycle d'acide citrique ou cycle d'acide tricarboxylique, se compose d'une série de réactions biochimiques catalysées par des enzymes spécifiques qui libèrent progressivement l'énergie chimique stockée dans de l'acétyle coenzyme à l'acétyle.

C'est un chemin qui oxyde complètement la molécule de pyruvate et se produit dans la matrice des mitochondries.

Ce cycle est basé sur une série de réactions d'oxydation et de réduction qui transfèrent l'énergie potentielle sous forme d'électrons à des éléments qui les acceptent, en particulier à la molécule NAD⁺.

Résumé du cycle de Krebs

Chaque molécule d'acide pyruvique est brisée en dioxyde de carbone et une molécule à deux carbone, connue sous le nom de groupe acétyle. Avec l'union à la coenzyme A (mentionnée dans la section précédente), le complexe de coenzyme acétyle est formé pour.

Les deux carbones de l'acide pyruvique entrent dans le cycle, se condenser avec l'oxalacétate et une molécule de citrate à six carbone se forment. Ainsi, des réactions décalées oxydatives se produisent. Le citrate revient à l'oxalacétate avec une production théorique de 2 moles de dioxyde de carbone, 3 moles de NADH, 1 de Fadh₂ et 1 mol de GTP.

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Comme deux molécules de pyruvate se forment dans la glycolyse, une molécule de glucose suppose deux révolutions du cycle de Krebs.

Chaîne de convoyeur électronique

Une chaîne de convoyeur électronique se compose d'une séquence de protéines qui a la capacité de réaliser des réactions d'oxydation et de réduction.

Le passage d'électrons à travers ces complexes de protéines se traduit par une libération progressive d'énergie qui est ensuite utilisée dans la génération de ATE. Il est important de noter que la dernière réaction de la chaîne est de type irréversible.

Dans les organismes eucaryotes, qui ont des compartiments subcellulaires, les éléments de la chaîne de convoyeurs sont ancrés à la membrane des mitochondries. Dans les procaryotes, qui n'ont pas ces compartiments, les éléments de la chaîne sont situés dans la membrane plasmique de la cellule.

Les réactions de cette chaîne conduisent à la formation d'ATP, à travers l'énergie obtenue par le déplacement de l'hydrogène par les transporteurs, jusqu'à atteindre l'accepteur final: oxygène, réaction qui produit de l'eau.

Classes de molécules de convoyeur

La chaîne est composée de trois variantes de transporteurs. Les premières classes sont des flavoprotéines, caractérisées par la présence de flavine. Ce type de convoyeur peut faire deux types de réactions de réactions, à la fois de réduction et d'oxydation, alternativement.

Le deuxième type est formé par des cytochromes. Ces protéines ont un groupe hémo (comme l'hémoglobine), qui peut présenter différents états d'oxydation.

La dernière classe de convoyeur est l'Ubiquinona, également connue sous le nom de Coenzyme Q. Ces molécules ne sont pas la nature des protéines.

Organismes respiratoires aérobies

La plupart des organismes vivants ont une respiration du type aérobie. Il est typique des organismes eucaryotes (êtres avec un véritable noyau dans leurs cellules, délimité par une membrane). Tous les animaux, les plantes et les champignons respirent aérobie.

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Les animaux et les champignons sont des organismes hétérotrophes, ce qui signifie que le "carburant" qui sera utilisé dans le chemin métabolique de la respiration doit être activement consommé dans le régime alimentaire. Contrairement aux plantes, qui ont la capacité de produire leur propre nourriture par photosynthèse via.

Certains genres procaryotes ont également besoin d'oxygène pour respirer. Plus précisément, il existe des bactéries aérobies strictes - c'est-à-dire qu'elles ne se développent que dans des environnements d'oxygène, comme les pseudomonas.

D'autres genres de bactéries ont la capacité de changer leur métabolisme anaérobie en fonction des conditions environnementales, comme le salmonlas. Dans les procaryotes, être aérobie ou anaérobie est une caractéristique importante pour la classification.

Différences avec la respiration anaérobie

Le processus opposé à la respiration aérobie est la modalité anaérobie. La différence la plus évidente entre les deux est l'utilisation de l'oxygène comme accepteur d'électrons final. La respiration anaérobie utilise d'autres molécules inorganiques telles que les accepteurs.

De plus, dans la respiration anaérobie, le produit final des réactions est une molécule qui a encore le potentiel de continuer à oxyder. Par exemple, l'acide lactique s'est formé dans les muscles pendant la fermentation. En revanche, les produits finaux de la respiration aérobie sont le dioxyde de carbone et l'eau.

Il existe également des différences du point de vue énergétique. Dans la voie anaérobie, seules deux molécules d'ATP (correspondant à la voie glycolytique) sont produites, tandis que dans la respiration aérobie, le produit final est généralement d'environ 38 molécules d'ATP - ce qui est une différence significative.

Les références

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2. Curtis, H. (2006). Invitation à la biologie. Sixième édition. Buenos Aires: Panamerican Medical.