SPÉ SVT - TERMINALE S. Lycée BNEI ELAZAR

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1 SPÉ SVT - TERMINALE S Lycée BNEI ELAZAR

2 MÉTABOLISMES Photosynthèse, respiration, contraction musculaire, ATP

3 EUCARYOTES

4 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux)

5 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant.

6 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant. Contrairement aux cellules procaryotes (bactéries et archéobactéries), composées d un noyau et d organites cellulaires.

7 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant. Contrairement aux cellules procaryotes (bactéries et archéobactéries), composées d un noyau et d organites cellulaires. Entourées d une membrane (plasmique)

8 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant. Contrairement aux cellules procaryotes (bactéries et archéobactéries), composées d un noyau et d organites cellulaires. Entourées d une membrane (plasmique) Le milieu intracellulaire est appelé cytosol

9 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant. Contrairement aux cellules procaryotes (bactéries et archéobactéries), composées d un noyau et d organites cellulaires. Entourées d une membrane (plasmique) Le milieu intracellulaire est appelé cytosol Le cytoplasme est l ensemble du cytosol et des organites

10 EUCARYOTES Rappels sur les cellules eucaryotes (Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux) Cellule : C est l unité du Vivant. Contrairement aux cellules procaryotes (bactéries et archéobactéries), composées d un noyau et d organites cellulaires. Entourées d une membrane (plasmique) Le milieu intracellulaire est appelé cytosol Le cytoplasme est l ensemble du cytosol et des organites Comportent des ribosomes et de l ADN

11 EUCARYOTES

12 ORGANITES CELLULAIRES

13 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones)

14 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines

15 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium

16 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium Appareil de Golgi : composé de dictyosomes, exocytose et endocytose

17 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium Appareil de Golgi : composé de dictyosomes, exocytose et endocytose Lysosomes : contiennent des enzymes lytiques (phagocytes)

18 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium Appareil de Golgi : composé de dictyosomes, exocytose et endocytose Lysosomes : contiennent des enzymes lytiques (phagocytes) Vacuoles : stockage de Mm et MO, entourée du tonoplaste

19 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium Appareil de Golgi : composé de dictyosomes, exocytose et endocytose Lysosomes : contiennent des enzymes lytiques (phagocytes) Vacuoles : stockage de Mm et MO, entourée du tonoplaste Mitochondries : respiration cellulaire, nombre variable, ADN indépendant

20 ORGANITES CELLULAIRES Noyau : contient les gènes (ADN et histones) Ribosomes : synthèse des protéines RER/REG et REL : conformation spatiale des protéines / formation des lipides, stockage de calcium Appareil de Golgi : composé de dictyosomes, exocytose et endocytose Lysosomes : contiennent des enzymes lytiques (phagocytes) Vacuoles : stockage de Mm et MO, entourée du tonoplaste Mitochondries : respiration cellulaire, nombre variable, ADN indépendant Plastes : Amyloplastes (amidon), Chromoplastes (pigments), Chloroplastes (chlorophylle, photosynthèse)

21 ORGANITES CELLULAIRES

22 ORGANITES CELLULAIRES

23 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME

24 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME Ensemble des réactions chimiques d un organisme, donnant lieu à la vie, découlant des interactions entre les molécules qui se trouvent dans l environnement ordonné d une cellule

25 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME Ensemble des réactions chimiques d un organisme, donnant lieu à la vie, découlant des interactions entre les molécules qui se trouvent dans l environnement ordonné d une cellule

26 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME Ensemble des réactions chimiques d un organisme, donnant lieu à la vie, découlant des interactions entre les molécules qui se trouvent dans l environnement ordonné d une cellule CATAbolisme : dégradation de molécules pour libérer de l énergie et éviter l accumulation de certains composés potentiellement toxiques (respiration, oxydation)

27 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME Ensemble des réactions chimiques d un organisme, donnant lieu à la vie, découlant des interactions entre les molécules qui se trouvent dans l environnement ordonné d une cellule CATAbolisme : dégradation de molécules pour libérer de l énergie et éviter l accumulation de certains composés potentiellement toxiques (respiration, oxydation) ANAbolisme : consommation d énergie permettant d élaborer des molécules complexes à partir de molécules simples

28 RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME

29 LES FORMES D ÉNERGIE CELLULAIRE

30 LES FORMES D ÉNERGIE CELLULAIRE Formes d énergies cellulaire : Cinétique : associée au mouvement, travail pour se déplacer Chaleur (thermique) : liée à l énergie cinétique : déplacement et collision d atomes se déplaçant de manière aléatoire dans un milieu. Potentielle : position ou structure attribuant un potentiel de changement Chimique : potentiel d énergie d une molécule organique

31 LES FORMES D ÉNERGIE CELLULAIRE Formes d énergies cellulaire : Cinétique : associée au mouvement, travail pour se déplacer Chaleur (thermique) : liée à l énergie cinétique : déplacement et collision d atomes se déplaçant de manière aléatoire dans un milieu. Potentielle : position ou structure attribuant un potentiel de changement Chimique : potentiel d énergie d une molécule organique Le travail dans une cellule Mécanique : battement de cils, contraction musculaire, mouvement des chromosomes... Transport : molécules, cellules... Chimique : catalyse de réactions

32 LES FORMES D ÉNERGIE CELLULAIRE Formes d énergies cellulaire : Cinétique : associée au mouvement, travail pour se déplacer Chaleur (thermique) : liée à l énergie cinétique : déplacement et collision d atomes se déplaçant de manière aléatoire dans un milieu. Potentielle : position ou structure attribuant un potentiel de changement Chimique : potentiel d énergie d une molécule organique Le travail dans une cellule Mécanique : battement de cils, contraction musculaire, mouvement des chromosomes... Transport : molécules, cellules... Chimique : catalyse de réactions Les principes de thermodynamique (système fermé, sans échange, ou système ouvert, en contact avec l environnement) Premier principe : la quantité d énergie dans un système (ou l Univers) reste constante, énergie transférée ou transformée Deuxième principe : tout échange d énergie augmente l entropie de l Univers. à chaque transfert ou transformation, une certaine quantité Q d énergie devient inutilisable, non disponible pour effectuer un travail (pas d efficacité de 100%), ce qui augmente le désordre (agitation moléculaire) ou entropie de l environnement. Réaction endergonique : consomme de l énergie Réaction exergonique : libère de l énergie

33 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE

34 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE L adénosine triphosphate, molécule instable à durée de vie moléculaire limitée : Ribose + base Adénine + 3 groupements phosphates

35 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE L adénosine triphosphate, molécule instable à durée de vie moléculaire limitée : Ribose + base Adénine + 3 groupements phosphates Hydrolyse de l ATP L hydrolyse de l ATP est une réaction exergonique libérant 30,5 kj. L eau permet de séparer un groupement phosphate de l ATP, devenant ADP (puis AMP), libérant du phosphate inorganique Pi. Processus endergoniques permettant d utiliser l énergie libérée (chaleur)

36 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE L adénosine triphosphate, molécule instable à durée de vie moléculaire limitée : Ribose + base Adénine + 3 groupements phosphates Hydrolyse de l ATP L hydrolyse de l ATP est une réaction exergonique libérant 30,5 kj. L eau permet de séparer un groupement phosphate de l ATP, devenant ADP (puis AMP), libérant du phosphate inorganique Pi. Processus endergoniques permettant d utiliser l énergie libérée (chaleur) Phosphorylation d ATP Protéines kinases : phosphorylation (transfert d un Pi) de la molécule d ADP en ATP. Utilisation de l énergie Q libérée suite au catabolisme de matières organiques (exergoniques) ou de la lumière pour les végétaux millions de molécules hydrolysées / phosphorylées par minute! Utilisation quotidienne de notre masse corporelle d ATP!

37 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE

38 ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE

39 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS

40 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS Autotrophie : production de matières organiques à partir de matières minérales et d énergie lumineuse. Les organismes capables d autotrophie sont appelés PRODUCTEURS, alors que les hétérotrophes sont nommés CONSOMMATEURS.

41 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS Autotrophie : production de matières organiques à partir de matières minérales et d énergie lumineuse. Les organismes capables d autotrophie sont appelés PRODUCTEURS, alors que les hétérotrophes sont nommés CONSOMMATEURS. Les végétaux chlorophylliens supérieurs (gymnospermes et angiospermes), mais également des algues et autres protistes, chez certaines bactéries.

42 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS Autotrophie : production de matières organiques à partir de matières minérales et d énergie lumineuse. Les organismes capables d autotrophie sont appelés PRODUCTEURS, alors que les hétérotrophes sont nommés CONSOMMATEURS. Les végétaux chlorophylliens supérieurs (gymnospermes et angiospermes), mais également des algues et autres protistes, chez certaines bactéries. Décomposeurs (eumycètes et bactéries) : consomment des résidus organiques

43 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS Autotrophie : production de matières organiques à partir de matières minérales et d énergie lumineuse. Les organismes capables d autotrophie sont appelés PRODUCTEURS, alors que les hétérotrophes sont nommés CONSOMMATEURS. Les végétaux chlorophylliens supérieurs (gymnospermes et angiospermes), mais également des algues et autres protistes, chez certaines bactéries. Décomposeurs (eumycètes et bactéries) : consomment des résidus organiques 6 CO H2O + Energie lumineuse -> C6H12O6 + 6O2

44 PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS Autotrophie : production de matières organiques à partir de matières minérales et d énergie lumineuse. Les organismes capables d autotrophie sont appelés PRODUCTEURS, alors que les hétérotrophes sont nommés CONSOMMATEURS. Les végétaux chlorophylliens supérieurs (gymnospermes et angiospermes), mais également des algues et autres protistes, chez certaines bactéries. Décomposeurs (eumycètes et bactéries) : consomment des résidus organiques 6 CO H2O + Energie lumineuse -> C6H12O6 + 6O2

45 HISTOIRE DES SCIENCES

46 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique

47 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse

48 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse Engelmann (XIXème) Expériences sur la contraction des muscles striés Caractérisation des spectres d absorption et d action des cellules chlorophylliennes selon la longueur d onde

49 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse Engelmann (XIXème) Expériences sur la contraction des muscles striés Caractérisation des spectres d absorption et d action des cellules chlorophylliennes selon la longueur d onde Blackman et Van Niel (XXème) Détermination du rôle du CO2 dans la photosynthèse et des enzymes

50 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse Engelmann (XIXème) Expériences sur la contraction des muscles striés Caractérisation des spectres d absorption et d action des cellules chlorophylliennes selon la longueur d onde Blackman et Van Niel (XXème) Détermination du rôle du CO2 dans la photosynthèse et des enzymes

51 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse Engelmann (XIXème) Expériences sur la contraction des muscles striés Caractérisation des spectres d absorption et d action des cellules chlorophylliennes selon la longueur d onde Blackman et Van Niel (XXème) Détermination du rôle du CO2 dans la photosynthèse et des enzymes

52 HISTOIRE DES SCIENCES Van Helmont (XVIIème) 1610 : découverte des gaz et notamment du gaz carbonique Priestley et Ingenhousz (XVIIIème) 1779 : découverte du dioxygène et du rôle de la lumière dans la photosynthèse Engelmann (XIXème) Expériences sur la contraction des muscles striés Caractérisation des spectres d absorption et d action des cellules chlorophylliennes selon la longueur d onde Blackman et Van Niel (XXème) Détermination du rôle du CO2 dans la photosynthèse et des enzymes

53 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX

54 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX Absorption au niveau racinaire : poils absorbant Echange de matière minérale par différence de pression osmotique Diffusion passive ou active centripète (vers le cylindre central)

55 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX Absorption au niveau racinaire : poils absorbant Echange de matière minérale par différence de pression osmotique Diffusion passive ou active centripète (vers le cylindre central) Conduction ascendante par les vaisseaux de xylème entre tissus «sources» et tissus «puits» Faisceaux libéro-ligneux des plantes supérieures, nervures des feuilles Diffusion centrifuge au niveau des tissus «puits» chlorophylliens

56 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX Absorption au niveau racinaire : poils absorbant Echange de matière minérale par différence de pression osmotique Diffusion passive ou active centripète (vers le cylindre central) Conduction ascendante par les vaisseaux de xylème entre tissus «sources» et tissus «puits» Faisceaux libéro-ligneux des plantes supérieures, nervures des feuilles Diffusion centrifuge au niveau des tissus «puits» chlorophylliens

57 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX Absorption au niveau racinaire : poils absorbant Echange de matière minérale par différence de pression osmotique Diffusion passive ou active centripète (vers le cylindre central) Conduction ascendante par les vaisseaux de xylème entre tissus «sources» et tissus «puits» Faisceaux libéro-ligneux des plantes supérieures, nervures des feuilles Diffusion centrifuge au niveau des tissus «puits» chlorophylliens

58 ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX Absorption au niveau racinaire : poils absorbant Echange de matière minérale par différence de pression osmotique Diffusion passive ou active centripète (vers le cylindre central) Conduction ascendante par les vaisseaux de xylème entre tissus «sources» et tissus «puits» Faisceaux libéro-ligneux des plantes supérieures, nervures des feuilles Diffusion centrifuge au niveau des tissus «puits» chlorophylliens

59 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

60 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE Les feuilles en contiennent le plus grand nombre (mésophylle : 30 à 40/cellule) Contiennent de la chlorophylle dans la membrane des thylakoïdes (espace interthylakoïdien) Pigment photosensible, capable d absorber de l énergie lumineuse

61 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE Les feuilles en contiennent le plus grand nombre (mésophylle : 30 à 40/cellule) Contiennent de la chlorophylle dans la membrane des thylakoïdes (espace interthylakoïdien) Pigment photosensible, capable d absorber de l énergie lumineuse CO2 intégré par des pores foliaires : les stomates

62 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE Les feuilles en contiennent le plus grand nombre (mésophylle : 30 à 40/cellule) Contiennent de la chlorophylle dans la membrane des thylakoïdes (espace interthylakoïdien) Pigment photosensible, capable d absorber de l énergie lumineuse CO2 intégré par des pores foliaires : les stomates Eau arrive aux feuilles par les vaisseaux de phloème (nervures) Les vaisseaux de phloème emportent les matières organiques vers les organes de stockage

63 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE Les feuilles en contiennent le plus grand nombre (mésophylle : 30 à 40/cellule) Contiennent de la chlorophylle dans la membrane des thylakoïdes (espace interthylakoïdien) Pigment photosensible, capable d absorber de l énergie lumineuse CO2 intégré par des pores foliaires : les stomates Eau arrive aux feuilles par les vaisseaux de phloème (nervures) Les vaisseaux de phloème emportent les matières organiques vers les organes de stockage Stroma à l intérieur du chloroplaste (liquide) contenant des sacs ovoïdes et aplatis : les thylakoïdes (empilements denses : grana)

64 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

65 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

66 STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

67 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN

68 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN La photolyse de la molécule d eau (p 196) L O2 libéré au niveau des stomates provient de l eau et non du CO2 Hypothèse 1 : CO2 -> C+O2 puis C+H2O -> molécules organiques Hypothèse 2 : 2H2O -> 2H2+O2 puis CO2+H2 -> molécules organiques

69 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN La photolyse de la molécule d eau (p 196) L O2 libéré au niveau des stomates provient de l eau et non du CO2 Hypothèse 1 : CO2 -> C+O2 puis C+H2O -> molécules organiques Hypothèse 2 : 2H2O -> 2H2+O2 puis CO2+H2 -> molécules organiques Etudes de Van Niel sur des bactéries rejetant du soufre : CO2 + 2H2S -> CH2O + H2O + 2 S équation générale : CO2 + 2 H2X -> CH2O + H2O + X

70 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN La photolyse de la molécule d eau (p 196) L O2 libéré au niveau des stomates provient de l eau et non du CO2 Hypothèse 1 : CO2 -> C+O2 puis C+H2O -> molécules organiques Hypothèse 2 : 2H2O -> 2H2+O2 puis CO2+H2 -> molécules organiques Etudes de Van Niel sur des bactéries rejetant du soufre : CO2 + 2H2S -> CH2O + H2O + 2 S équation générale : CO2 + 2 H2X -> CH2O + H2O + X Expériences complémentaires 20 ans plus tard grâce aux isotopes lourds de l oxygène

71 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN La photolyse de la molécule d eau (p 196) L O2 libéré au niveau des stomates provient de l eau et non du CO2 Hypothèse 1 : CO2 -> C+O2 puis C+H2O -> molécules organiques Hypothèse 2 : 2H2O -> 2H2+O2 puis CO2+H2 -> molécules organiques Etudes de Van Niel sur des bactéries rejetant du soufre : CO2 + 2H2S -> CH2O + H2O + 2 S équation générale : CO2 + 2 H2X -> CH2O + H2O + X Expériences complémentaires 20 ans plus tard grâce aux isotopes lourds de l oxygène La lumière redonne aux électrons de l eau une grande énergie potentielle

72 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN La photolyse de la molécule d eau (p 196) L O2 libéré au niveau des stomates provient de l eau et non du CO2 Hypothèse 1 : CO2 -> C+O2 puis C+H2O -> molécules organiques Hypothèse 2 : 2H2O -> 2H2+O2 puis CO2+H2 -> molécules organiques Etudes de Van Niel sur des bactéries rejetant du soufre : CO2 + 2H2S -> CH2O + H2O + 2 S équation générale : CO2 + 2 H2X -> CH2O + H2O + X Expériences complémentaires 20 ans plus tard grâce aux isotopes lourds de l oxygène La lumière redonne aux électrons de l eau une grande énergie potentielle Photo-oxydation de la chlorophylle Variation d orbitale des électrons en fonction de leur énergie potentielle : la lumière la fait varier! Molécule pigment : état fondamental -> état excité il faut un apport d énergie qui soit exactement l énergie nécessaire pour la variation d orbitale -> certaines longueurs d ondes particulières! Etat excité instable -> état fondamental en 10-9 s. Excédent d énergie libéré sous forme de chaleur Libération possible sous la forme de lumière (photon) -> fluorescence

73 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN

74 PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN

75 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

76 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE Structure de la feuille Présence de STOMATES sur les épidermes foliaires supérieurs et inférieurs Zones d échanges (interface) atmosphériques Entrée possible de CO 2, sortie possible d O 2 et d H 2 O Espace atmosphérique interne (chambre sous stomatique) en contact direct avec les cellules du parenchyme lacuneux et du parenchyme pallissadique Ouverture de l ostiole en fonction de l état d hydratation de la plante, du cycle circadien et de l ensoleillement

77 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

78 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

79 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

80 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

81 ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

82 PHASE NON PHOTOCHIMIQUE

83 PHASE NON PHOTOCHIMIQUE Le cycle de Calvin, ou phase chimique de la photosynthèse (Melvin Calvin, 1940, prix Nobel 1961) Dans le stroma des chloroplastes Semblable au cycle de l acide citrique, mais en version anabolique

84 PHASE NON PHOTOCHIMIQUE Le cycle de Calvin, ou phase chimique de la photosynthèse (Melvin Calvin, 1940, prix Nobel 1961) Dans le stroma des chloroplastes Semblable au cycle de l acide citrique, mais en version anabolique Le CO2 entre sous forme minérale et en ressort sous forme organique (glucides) Consomme ATP et NADPH,H+ Produit du cycle de Calvin : phosphoglycéraldéhyde (PGAL) (3 CO2 = 3 cycles)

85 CYCLE DE CALVIN

86 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone

87 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco)

88 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3)

89 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone

90 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone Consommation de 6 ATP et 6 NADPH,H+

91 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone Consommation de 6 ATP et 6 NADPH,H+ 2 PGAL (phosphoglycéraldéhyde)

92 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone Consommation de 6 ATP et 6 NADPH,H+ 2 PGAL (phosphoglycéraldéhyde) 1 seule molécule de PGAL est expulsée du cycle, les 5 autres permettent la régénération des 3 mol de RuBP initiales

93 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone Consommation de 6 ATP et 6 NADPH,H+ 2 PGAL (phosphoglycéraldéhyde) 1 seule molécule de PGAL est expulsée du cycle, les 5 autres permettent la régénération des 3 mol de RuBP initiales Régénération de l accepteur de CO2 (RuBP)

94 CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone Attache 1 mol de CO2 à une mol de RuBP (C5) par la RuBP carboxylase (Rubisco) Production de deux molécules de 3-phosphoglycérate (APG) (C3) Réduction du carbone Consommation de 6 ATP et 6 NADPH,H+ 2 PGAL (phosphoglycéraldéhyde) 1 seule molécule de PGAL est expulsée du cycle, les 5 autres permettent la régénération des 3 mol de RuBP initiales Régénération de l accepteur de CO2 (RuBP) Régénération de 3 RuBP à partir de 5 PGAL et 3 ATP

95 CYCLE DE CALVIN

96 CYCLE DE CALVIN

97 CYCLE DE CALVIN

98 BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE

99 BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE 2 PGAL permettent de fabriquer du glucose (hors photosynthèse) Pour cela, pour que le cycle de Calvin puisse produire les 2 PGAL, il faut : 6 CO2 (absorbés au niveau stomatique) 12 NADPH, H+ (fournis par la phase photochimique) 18 ATP (fournis pas la phase photochimique) Par temps chaud : fermeture des stomates pour réduire la perte d eau par déshydratation, réduction du rendement, moins de production de MO Rubisco capable d intégrer de l O2 et non CO2 dans le cycle de Calvin : du CO2 est alors libéré... respiration! Diminution du rendement de MO...

100 BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE

101 BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE

102 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES

103 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde

104 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée

105 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé

106 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé Spectrophotomètre : appareil permettant de mesurer la capacité d absorption d un pigment -> SPECTRE D ABSORPTION (par pigment)

107 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé Spectrophotomètre : appareil permettant de mesurer la capacité d absorption d un pigment -> SPECTRE D ABSORPTION (par pigment) Chlorophylle a : (bleu-vert) bleu-violet et rouge

108 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé Spectrophotomètre : appareil permettant de mesurer la capacité d absorption d un pigment -> SPECTRE D ABSORPTION (par pigment) Chlorophylle a : (bleu-vert) bleu-violet et rouge Chlorophylle b : légère différence de composition chimique (jaune-vert) -> spectres d absorption différents

109 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé Spectrophotomètre : appareil permettant de mesurer la capacité d absorption d un pigment -> SPECTRE D ABSORPTION (par pigment) Chlorophylle a : (bleu-vert) bleu-violet et rouge Chlorophylle b : légère différence de composition chimique (jaune-vert) -> spectres d absorption différents Caroténoïdes (carotènes et xanthophylles) : (jaune-orangé) absorbent le bleu-vert, pigments très visibles à l automne avec la disparition de la chlorophylle a et b.

110 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde la couleur vue est celle qui n est pas absorbée chlorophylle absorbe rouge et bleu en particulier -> vert non absorbé Spectrophotomètre : appareil permettant de mesurer la capacité d absorption d un pigment -> SPECTRE D ABSORPTION (par pigment) Chlorophylle a : (bleu-vert) bleu-violet et rouge Chlorophylle b : légère différence de composition chimique (jaune-vert) -> spectres d absorption différents Caroténoïdes (carotènes et xanthophylles) : (jaune-orangé) absorbent le bleu-vert, pigments très visibles à l automne avec la disparition de la chlorophylle a et b. SPECTRE D ACTION : mesure de la quantité de produits libérés en fonction de la longueur d onde imposée (O2, glucides,...)

111 LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES

112 SPECTRE D ABSORPTION / D ACTION

113 SPECTRE D ABSORPTION / D ACTION

114 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES

115 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie.

116 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie. Rappelons que la cellulose, le principal glucide terrestre, est contenu dans le bois des plantes vasculaires. Ces dernières sont aussi capables de stocker les matières organiques dans différents organes de stockage.

117 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie. Rappelons que la cellulose, le principal glucide terrestre, est contenu dans le bois des plantes vasculaires. Ces dernières sont aussi capables de stocker les matières organiques dans différents organes de stockage. Grâce à la photosynthèse, notre atmosphère contient de l O2

118 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie. Rappelons que la cellulose, le principal glucide terrestre, est contenu dans le bois des plantes vasculaires. Ces dernières sont aussi capables de stocker les matières organiques dans différents organes de stockage. Grâce à la photosynthèse, notre atmosphère contient de l O2 1 g de MO végétale contient 20 à 40 mg de CO2

119 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie. Rappelons que la cellulose, le principal glucide terrestre, est contenu dans le bois des plantes vasculaires. Ces dernières sont aussi capables de stocker les matières organiques dans différents organes de stockage. Grâce à la photosynthèse, notre atmosphère contient de l O2 1 g de MO végétale contient 20 à 40 mg de CO2 160 milliards de tonnes de glucides / an : masse de 300 millions d avions A380!

120 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES Les matières organiques produites alors par la photosynthèse permettent à la plante de réaliser différents aspects de son métabolisme et de son cycle de vie et, entre autres, de permettre l hétérotrophie des cellules non chlorophylliennes en toute autonomie. Rappelons que la cellulose, le principal glucide terrestre, est contenu dans le bois des plantes vasculaires. Ces dernières sont aussi capables de stocker les matières organiques dans différents organes de stockage. Grâce à la photosynthèse, notre atmosphère contient de l O2 1 g de MO végétale contient 20 à 40 mg de CO2 160 milliards de tonnes de glucides / an : masse de 300 millions d avions A380!

121 DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES

122 ENERGIES

123 ENERGIES L origine de l énergie contenue dans les molécules organiques est l énergie lumineuse : piégée grâce à la photosynthèse sous forme de liaisons covalentes dans la matière

124 ENERGIES L origine de l énergie contenue dans les molécules organiques est l énergie lumineuse : piégée grâce à la photosynthèse sous forme de liaisons covalentes dans la matière

125 ENERGIES L origine de l énergie contenue dans les molécules organiques est l énergie lumineuse : piégée grâce à la photosynthèse sous forme de liaisons covalentes dans la matière L énergie est ainsi libérée par la rupture de ces liaisons, mais les atomes sont recyclés dans la matière

126 ENERGIES L origine de l énergie contenue dans les molécules organiques est l énergie lumineuse : piégée grâce à la photosynthèse sous forme de liaisons covalentes dans la matière L énergie est ainsi libérée par la rupture de ces liaisons, mais les atomes sont recyclés dans la matière Les écosystèmes sont en équilibre : Eau et dioxyde de carbone libérés par la respiration mitochondriale Molécules organiques et dioxygène libérés par la photosynthèse Energie lumineuse absorbée / énergie thermique suite au travail libérée

127 ENERGIES

128 ENERGIES

129 LA RESPIRATION CELLULAIRE

130 LA RESPIRATION CELLULAIRE Métabolisme HETEROTROPHE On utilise de la MO (catabolisme oxydatif) pour créer de la MO (anabolisme) ou libérer de l énergie (ATP)

131 LA RESPIRATION CELLULAIRE Métabolisme HETEROTROPHE On utilise de la MO (catabolisme oxydatif) pour créer de la MO (anabolisme) ou libérer de l énergie (ATP) Respiration : échange gazeux Au niveau des poumons (alvéoles pulmonaires) Absorption de dioxygène / libération de dioxyde de carbone

132 LA RESPIRATION CELLULAIRE Métabolisme HETEROTROPHE On utilise de la MO (catabolisme oxydatif) pour créer de la MO (anabolisme) ou libérer de l énergie (ATP) Respiration : échange gazeux Au niveau des poumons (alvéoles pulmonaires) Absorption de dioxygène / libération de dioxyde de carbone Principale source d énergie cellulaire : le GLUCOSE

133 LA RESPIRATION CELLULAIRE Métabolisme HETEROTROPHE On utilise de la MO (catabolisme oxydatif) pour créer de la MO (anabolisme) ou libérer de l énergie (ATP) Respiration : échange gazeux Au niveau des poumons (alvéoles pulmonaires) Absorption de dioxygène / libération de dioxyde de carbone Principale source d énergie cellulaire : le GLUCOSE Equation bilan de la respiration (catabolisme total) : C 6 H 12 O O 2 -> 6 CO H 2 O + Energie

134 LA RESPIRATION CELLULAIRE

135 LA RESPIRATION CELLULAIRE

136 LA RESPIRATION CELLULAIRE

137 STRUCTURE DE LA MITOCHONDRIE

138 STRUCTURE DE LA MITOCHONDRIE Organises cellulaires 1µm de long nombreux dans le cytoplasme des cellules eucaryotes végétales et animales nombre relatif au besoin énergétique de la cellule

139 Organises cellulaires 1µm de long nombreux dans le cytoplasme des cellules eucaryotes végétales et animales nombre relatif au besoin énergétique de la cellule Structure : Double membrane Crêtes mitochondriales (replis de la mb interne) Matrice (espace intérieur)

140 OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS

141 OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS Les réactions rédox, ou réactions d oxydo-réduction, permettent le passage d électrons d un réactif à l autre : oxydation : perte d électrons du composé oxydé réduction : gain d électrons du composé réduit Xe- + Y -> X + Ye- Energie (d activation) nécessaire pour débuter la réaction : réaction exergonique et donc perpétuelle Enzymes : biocatalyseurs, permettent d abaisser l énergie d activation X : donneur d'électron ou agent réducteur Y : accepteur d électron ou agent oxydant

142 OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS

143 OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS

144 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

145 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930

146 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale

147 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse

148 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques

149 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2

150 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2 Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP

151 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2 Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP Rendement très faible :

152 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2 Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP Rendement très faible : 1 mol de glucose : kj

153 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2 Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP Rendement très faible : 1 mol de glucose : kj 2 mol d ATP : 30,5 kj x2 = 61 kj

154 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930 Le glucose ne peut pas passer la barrière sélective de la mb externe mitochondriale Dégradation intra-cytoplasmique du glucose : la glycolyse Oxydation du glucose en 2 molécules de PYRUVATE ou acide pyruvique (C 3 H 4 O 3 ) - 10 étapes, 10 catalyses enzymatiques Réduction de 2 R en 2 RH 2 Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP Rendement très faible : 1 mol de glucose : kj 2 mol d ATP : 30,5 kj x2 = 61 kj Pyruvate contient encore de l énergie!

155 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

156 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

157 LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

158 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

159 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953

160 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice!

161 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice! Décarboxylation du pyruvate : cycle de Krebs - 8 étapes, 8 enzymes

162 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice! Décarboxylation du pyruvate : cycle de Krebs - 8 étapes, 8 enzymes Pyruvate transformé en acétyl-coa (catalysé par de multiples enzymes) à partir de la coenzyme A (présente dans la vitamine B)

163 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice! Décarboxylation du pyruvate : cycle de Krebs - 8 étapes, 8 enzymes Pyruvate transformé en acétyl-coa (catalysé par de multiples enzymes) à partir de la coenzyme A (présente dans la vitamine B) Formation de composés 10 R H 2

164 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice! Décarboxylation du pyruvate : cycle de Krebs - 8 étapes, 8 enzymes Pyruvate transformé en acétyl-coa (catalysé par de multiples enzymes) à partir de la coenzyme A (présente dans la vitamine B) Formation de composés 10 R H 2 Formation de 6 CO 2 rejetés par la respiration

165 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS) Cycle de Hans Adolf Krebs, 1930, Nobel 1953 Le pyruvate est alors capable de traverser la membrane des mitochondries et se retrouve dans la matrice! Décarboxylation du pyruvate : cycle de Krebs - 8 étapes, 8 enzymes Pyruvate transformé en acétyl-coa (catalysé par de multiples enzymes) à partir de la coenzyme A (présente dans la vitamine B) Formation de composés 10 R H 2 Formation de 6 CO 2 rejetés par la respiration Phosphorylation de 2 ADP + 2 Pi en 2 ATP

166 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

167 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

168 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

169 CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

170 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE

171 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATP- synthétase)

172 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATP- synthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale

173 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATPsynthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale Passage des R H 2 dans l espace intermembranaire mitochondrial

174 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATPsynthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale Passage des R H 2 dans l espace intermembranaire mitochondrial OXYDATION des 12 R H 2 à l aide de 6 O 2

175 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATPsynthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale Passage des R H 2 dans l espace intermembranaire mitochondrial OXYDATION des 12 R H 2 à l aide de 6 O 2 Chaînes d oxydo-réductions : transferts d H + et d e - jusqu à un accepteur final : le dioxygène

176 PHOSPHORYLATION OXYDATIVE Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATPsynthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale Passage des R H 2 dans l espace intermembranaire mitochondrial OXYDATION des 12 R H 2 à l aide de 6 O 2 Chaînes d oxydo-réductions : transferts d H + et d e - jusqu à un accepteur final : le dioxygène Formation de 6 molécules d H 2 O

177 Les crêtes mitochondriales sont riches en enzymes (ATPsynthétase) Chaîne respiratoire mitochondriale Passage des R H 2 dans l espace intermembranaire mitochondrial OXYDATION des 12 R H 2 à l aide de 6 O 2 Chaînes d oxydo-réductions : transferts d H + et d e - jusqu à un accepteur final : le dioxygène Formation de 6 molécules d H 2 O Phosphorylation de 32 ADP + 32 Pi en 32 ATP!!!

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182 BILAN DE LA RESPIRATION

183 BILAN DE LA RESPIRATION

184 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme)

185 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP

186 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs

187 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP

188 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives

189 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP

190 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan

191 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O

192 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O Bilan énergétique

193 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : kj

194 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = à 1800 kj

195 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = à 1800 kj Rendement de la respiration

196 BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O RH ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO RH ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH O ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = à 1800 kj Rendement de la respiration Final / initial : 38 à 60 % et le reste de l énergie???

197

198 CAS DE LA FERMENTATION

199 CAS DE LA FERMENTATION Si le dioxygène est limitant Cas des premières formes de vies terrestres Cas de la haute altitude, du sport de haut niveau à exercice intense mais court, cas des micro-organismes vivant dans des conditions extrêmes Phosphorylations oxydatives impossibles, blocage du cycle de Krebs, et donc de l activité des mitochondries! Comment survivre? comment continuer à produire de l énergie? non plus RESPIRATION mais FERMENTATION Alcoolique : levures de bière, Saccharomyces dans la vinification, utilisées aussi en boulangerie! Lactique : bactéries du yaourt ou fibres musculaires!

200 CAS DE LA FERMENTATION Si le dioxygène est limitant Cas des premières formes de vies terrestres Cas de la haute altitude, du sport de haut niveau à exercice intense mais court, cas des micro-organismes vivant dans des conditions extrêmes Phosphorylations oxydatives impossibles, blocage du cycle de Krebs, et donc de l activité des mitochondries! Comment survivre? comment continuer à produire de l énergie? non plus RESPIRATION mais FERMENTATION Alcoolique : levures de bière, Saccharomyces dans la vinification, utilisées aussi en boulangerie! Lactique : bactéries du yaourt ou fibres musculaires!

201 CAS DE LA FERMENTATION Si le dioxygène est limitant Cas des premières formes de vies terrestres Cas de la haute altitude, du sport de haut niveau à exercice intense mais court, cas des micro-organismes vivant dans des conditions extrêmes Phosphorylations oxydatives impossibles, blocage du cycle de Krebs, et donc de l activité des mitochondries! Comment survivre? comment continuer à produire de l énergie? non plus RESPIRATION mais FERMENTATION Alcoolique : levures de bière, Saccharomyces dans la vinification, utilisées aussi en boulangerie! Lactique : bactéries du yaourt ou fibres musculaires!

202

203 FERMENTATION ALCOOLIQUE

204 FERMENTATION ALCOOLIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT

205 FERMENTATION ALCOOLIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP

206 FERMENTATION ALCOOLIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP Réduction de l acide pyruvique en ETHANOL (C 2 H 6 O)afin de recycler (ré-oxyder) les R H 2 en R afin de permettre la réalisation de nouvelles glycolyses

207 FERMENTATION ALCOOLIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP Réduction de l acide pyruvique en ETHANOL (C 2 H 6 O)afin de recycler (ré-oxyder) les R H 2 en R afin de permettre la réalisation de nouvelles glycolyses 2 C 3 H 4 O R H 2 -> 2 C 2 H 6 O + 2 CO R

208 FERMENTATION ALCOOLIQUE

209 FERMENTATION ALCOOLIQUE

210 FERMENTATION LACTIQUE

211 FERMENTATION LACTIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT

212 FERMENTATION LACTIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP

213 FERMENTATION LACTIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP Réduction de l acide pyruvique en ACIDE LACTIQUE (C 3 H 6 O 3 )afin de recycler (ré-oxyder) les R H 2 en R afin de permettre la réalisation de nouvelles glycolyses

214 FERMENTATION LACTIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT GLYCOLYSE : C 6 H 12 O R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O R H ATP Réduction de l acide pyruvique en ACIDE LACTIQUE (C 3 H 6 O 3 )afin de recycler (ré-oxyder) les R H 2 en R afin de permettre la réalisation de nouvelles glycolyses 2 C 3 H 4 O R H 2 -> 2 C 3 H 6 O R

215 FERMENTATION LACTIQUE

216 FERMENTATION LACTIQUE

217 FERMENTATION LACTIQUE

218 BILAN DE LA FERMENTATION

219 BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 2 H 6 O + 2 ATP + 2 CO 2 Production de composés encore riches en énergie (1334 kj/mol) Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène

220 BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 2 H 6 O + 2 ATP + 2 CO 2 Production de composés encore riches en énergie (1334 kj/mol) Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Lactique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O ATP Production de composés encore riches en énergie Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Pas de libération de CO 2 Toxiques si accumulation dans les tissus (crampes)

221 BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 2 H 6 O + 2 ATP + 2 CO 2 Production de composés encore riches en énergie (1334 kj/mol) Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Lactique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O ATP Production de composés encore riches en énergie Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Pas de libération de CO 2 Toxiques si accumulation dans les tissus (crampes) Rendement Très faible (seulement 2 ATP) : 18 fois plus faible que la respiration (2 à 3%) Mais production de composés organiques toujours énergétiques

222 BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 2 H 6 O + 2 ATP + 2 CO 2 Production de composés encore riches en énergie (1334 kj/mol) Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Lactique : C 6 H 12 O ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O ATP Production de composés encore riches en énergie Pouvant être dégradés plus tard en présence d oxygène Pas de libération de CO 2 Toxiques si accumulation dans les tissus (crampes) Rendement Très faible (seulement 2 ATP) : 18 fois plus faible que la respiration (2 à 3%) Mais production de composés organiques toujours énergétiques POSSIBLE lorsque la respiration est IMPOSSIBLE!

223 BILAN DE LA FERMENTATION

224 GLYCOLYSE ET ÉVOLUTION Commune à la respiration et la fermentation Lorsque l atmosphère primitive de la Terre était encore dépourvue de dioxygène : procaryotes primitifs utilisaient la fermentation pour produire de l ATP Premières bactéries : -3,5 Ga Oxygène sur Terre (atmosphère): -2,7 Ga Symbiose procaryote (mitochondrie) - eucaryotes (protection nucléaire)

225 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS

226 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments

227 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments Faisceaux de longues fibres disposées dans le sens de la longueur

228 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments Faisceaux de longues fibres disposées dans le sens de la longueur Cellule unique polynucléaire (fusion de multiples cellules embryonnaires)

229 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments Faisceaux de longues fibres disposées dans le sens de la longueur Cellule unique polynucléaire (fusion de multiples cellules embryonnaires) Assemblage de myofibrilles, composées de myofilaments

230 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments Faisceaux de longues fibres disposées dans le sens de la longueur Cellule unique polynucléaire (fusion de multiples cellules embryonnaires) Assemblage de myofibrilles, composées de myofilaments Structure d actine : myofilament mince

231 MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS Rattachés aux os par des tendons / ligaments Faisceaux de longues fibres disposées dans le sens de la longueur Cellule unique polynucléaire (fusion de multiples cellules embryonnaires) Assemblage de myofibrilles, composées de myofilaments Structure d actine : myofilament mince Partie contractile de myosine : myofilament épais

232 ILLUSTRATIONS

233 ILLUSTRATIONS

234 ILLUSTRATIONS

235 ILLUSTRATIONS

236 ILLUSTRATIONS

237 STRIES ET SARCOMÈRES

238 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments

239 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine)

240 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine)

241 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament

242 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament Ligne Z délimite les extrémités du sarcomère

243 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament Ligne Z délimite les extrémités du sarcomère Strie I (isotrope) : que des myofilaments minces, au bord du sarcomère

244 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament Ligne Z délimite les extrémités du sarcomère Strie I (isotrope) : que des myofilaments minces, au bord du sarcomère Strie A (anisotrope) : myofilaments épais (long)

245 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament Ligne Z délimite les extrémités du sarcomère Strie I (isotrope) : que des myofilaments minces, au bord du sarcomère Strie A (anisotrope) : myofilaments épais (long) Strie H : région centrale du sarcomère (que myosine)

246 STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments bandes sombres (actine + myosine) bandes claires (que myosine ou que actine) Sarcomère : ensemble constituant un myofilament Ligne Z délimite les extrémités du sarcomère Strie I (isotrope) : que des myofilaments minces, au bord du sarcomère Strie A (anisotrope) : myofilaments épais (long) Strie H : région centrale du sarcomère (que myosine) Ligne M : au centre de la strie H, relie les filaments de myosine

247 LES SARCOMÈRES

248 LES SARCOMÈRES

249 LES SARCOMÈRES

250 LES SARCOMÈRES

251 LES SARCOMÈRES

252 LES SARCOMÈRES

253 LES SARCOMÈRES

254 LES SARCOMÈRES

255 MYOSINE ET ACTINE

256 MYOSINE ET ACTINE Théorie de contraction par glissement des myofilaments H. E. Huxley, J. Hanson, A. F. Huxley en 1954

257 MYOSINE ET ACTINE Théorie de contraction par glissement des myofilaments H. E. Huxley, J. Hanson, A. F. Huxley en 1954 Ni l actine (exosquelette) ni la myosine (protéique) ne changent de longueur lors du raccourcissement du sarcomère Glissement les uns sur les autres dans le sens de la longueur Diminution de la strie I et de la strie H mais pas de la strie A Interactions actine - myosine

258 MYOSINE ET ACTINE Théorie de contraction par glissement des myofilaments H. E. Huxley, J. Hanson, A. F. Huxley en 1954 Ni l actine (exosquelette) ni la myosine (protéique) ne changent de longueur lors du raccourcissement du sarcomère Glissement les uns sur les autres dans le sens de la longueur Diminution de la strie I et de la strie H mais pas de la strie A Interactions actine - myosine MYOSINE : Une quinzaine de formes différentes chez les eucaryotes Myosine II participe à la contraction musculaire (il en existe 8 formes chez les vertébrés, pouvant réaliser 36 combinaisons de filaments) Queue (longue, fibreuse) : assemblage des différentes molécules de myosine (300 par filament) Double tête inclinée sur le côté (bâton de golf à 2 têtes), capable d hydrolyser l ATP en ADP+Pi (liaison, changement de conformation...) têtes par filament

259 SCHÉMATIQUEMENT

260 SCHÉMATIQUEMENT

261 SCHÉMATIQUEMENT ACTINE : simple brin insoluble polymérisé

262 SCHÉMATIQUEMENT MYOSINE : filament à tête inclinable

263 SCHÉMATIQUEMENT

264 SCHÉMATIQUEMENT

265 SCHÉMATIQUEMENT

266 SCHÉMATIQUEMENT

267 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP

268 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes!

269 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes! 1. Liaison Myosine - ATP : configuration basse énergie, pas de mont A-M, inclinaison 30

270 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes! 1. Liaison Myosine - ATP : configuration basse énergie, pas de mont A-M, inclinaison Hydrolyse de l ATP : redressement de la tête de myosine en position haute énergie (105 )

271 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes! 1. Liaison Myosine - ATP : configuration basse énergie, pas de mont A-M, inclinaison Hydrolyse de l ATP : redressement de la tête de myosine en position haute énergie (105 ) 3. Liaison A-M : création d un pont entre actine et myosine, solidarisant les 2 brins

272 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes! 1. Liaison Myosine - ATP : configuration basse énergie, pas de mont A-M, inclinaison Hydrolyse de l ATP : redressement de la tête de myosine en position haute énergie (105 ) 3. Liaison A-M : création d un pont entre actine et myosine, solidarisant les 2 brins 4. Libération de l ADP+Pi : relâchement de la myosine qui revient à sa configuration basse énergie (tête à 30 ), entraînant le glissement du filament d actine vers le centre du myofilament

273 CYCLE DE CONTRACTION ET ATP Interactions actine - myosine : 350 têtes, 5 ponts par seconde et par tête, quantité d ATP cellulaire assure la contraction musculaire pour 6 secondes! 1. Liaison Myosine - ATP : configuration basse énergie, pas de mont A-M, inclinaison Hydrolyse de l ATP : redressement de la tête de myosine en position haute énergie (105 ) 3. Liaison A-M : création d un pont entre actine et myosine, solidarisant les 2 brins 4. Libération de l ADP+Pi : relâchement de la myosine qui revient à sa configuration basse énergie (tête à 30 ), entraînant le glissement du filament d actine vers le centre du myofilament 5. Liaison d une nouvelle molécule d ATP : rupture du pont A-M et retour à la situation initiale

274 EN SCHÉMAS

275 EN SCHÉMAS

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