SPÉ SVT - TERMINALE S. Lycée BNEI ELAZAR

SPÉ SVT - TERMINALE S Lycée BNEI ELAZAR - 2015

MÉTABOLISMES Photosynthèse, respiration, contraction musculaire, ATP

EUCARYOTES

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

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

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.

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)

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

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

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

EUCARYOTES

ORGANITES CELLULAIRES

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

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

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

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

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)

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

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

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)

ORGANITES CELLULAIRES

RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME

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

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)

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

RAPPELS SUR LE MÉTABOLISME

LES FORMES D ÉNERGIE CELLULAIRE

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

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 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

ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE

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

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)

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... 10 millions de molécules hydrolysées / phosphorylées par minute! Utilisation quotidienne de notre masse corporelle d ATP!

ATP, ADÉNOSINE TRI-PHOSPHATE

PHOTOSYNTHÈSE - GÉNÉRALITÉS

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.

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.

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

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 CO2 + 12 H2O + Energie lumineuse -> C6H12O6 + 6O2

HISTOIRE DES SCIENCES

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

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

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

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

ABSORPTION ET CONDUCTION D EAU ET DE MINÉRAUX

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)

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

STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

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

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

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

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)

STRUCTURE DU CHLOROPLASTE

PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN

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

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

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

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

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

PHASE PHOTOCHIMIQUE - ESPACE INTER THYLAKOÏDIEN

ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

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

ABSORPTION DE CO2 ATMOSPHÉRIQUE

PHASE NON PHOTOCHIMIQUE

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

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)

CYCLE DE CALVIN

CYCLE DE CALVIN Fixation du carbone

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

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)

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

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+

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)

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

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)

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

CYCLE DE CALVIN

BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE

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...

BILAN DE LA PHOTOSYNTHÈSE

LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES

LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES pigments : absorbent certaines longueurs d onde

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

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

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)

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

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

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.

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,...)

LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES

SPECTRE D ABSORPTION / D ACTION

DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES

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.

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.

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

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

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!

DEVENIR DES MATIÈRES ORGANIQUES

ENERGIES

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

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

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

ENERGIES

LA RESPIRATION CELLULAIRE

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

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

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

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 6 + 6 O 2 -> 6 CO 2 + 6 H 2 O + Energie

LA RESPIRATION CELLULAIRE

STRUCTURE DE LA MITOCHONDRIE

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

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)

OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS

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

OXYDATIONS ET RÉDUCTIONS

LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE Gustav Embden et Otto Meyerhof, 1930

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

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

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

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

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

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 :

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 : 2 840 kj

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 : 2 840 kj 2 mol d ATP : 30,5 kj x2 = 61 kj

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 : 2 840 kj 2 mol d ATP : 30,5 kj x2 = 61 kj Pyruvate contient encore de l énergie!

LA GLYCOLYSE CYTOPLASMIQUE

CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

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

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!

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

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)

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

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

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

CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (KREBS)

PHOSPHORYLATION OXYDATIVE

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

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

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

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

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

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

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!!!

BILAN DE LA RESPIRATION

BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme)

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

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

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

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

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

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

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

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

BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O 6 + 2 R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 RH 2 + 2 ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O 3 + 6 H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO 2 + 10 RH 2 + 2 ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH 2 + 6 O 2 + 32 ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O 6 + 36 ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO 2 + 12 H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : 2 870 kj

BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O 6 + 2 R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 RH 2 + 2 ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O 3 + 6 H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO 2 + 10 RH 2 + 2 ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH 2 + 6 O 2 + 32 ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O 6 + 36 ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO 2 + 12 H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : 2 870 kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = 1 098 à 1800 kj

BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O 6 + 2 R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 RH 2 + 2 ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O 3 + 6 H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO 2 + 10 RH 2 + 2 ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH 2 + 6 O 2 + 32 ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O 6 + 36 ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO 2 + 12 H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : 2 870 kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = 1 098 à 1800 kj Rendement de la respiration

BILAN DE LA RESPIRATION Glycolyse (dans le cytoplasme) C 6 H 12 O 6 + 2 R + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 RH 2 + 2 ATP Cycle de Krebs 2 C 3 H 4 O 3 + 6 H 2 O +10 R + 2 ADP + 2 Pi -> 6 CO 2 + 10 RH 2 + 2 ATP Phosphorylations oxydatives 12 RH 2 + 6 O 2 + 32 ADP + 32 Pi-> 12 H 2 O + 32 ATP Equation bilan C 6 H 12 O 6 + 36 ADP + 36 Pi + 6 H 2 O + 6 O 2 -> 36 ATP + 6 CO 2 + 12 H 2 O Bilan énergétique Glucose initial : 2 870 kj 36 ATP : 36 x 30,5 à 50 kj = 1 098 à 1800 kj Rendement de la respiration Final / initial : 38 à 60 % et le reste de l énergie???

CAS DE LA FERMENTATION

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!

FERMENTATION ALCOOLIQUE

FERMENTATION ALCOOLIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT

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

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

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

FERMENTATION ALCOOLIQUE

FERMENTATION LACTIQUE

FERMENTATION LACTIQUE Dans le cytoplasme UNIQUEMENT

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

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

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

FERMENTATION LACTIQUE

BILAN DE LA FERMENTATION

BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O 6 + 2 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

BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O 6 + 2 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 6 + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 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)

BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O 6 + 2 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 6 + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 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

BILAN DE LA FERMENTATION Alcoolique : C 6 H 12 O 6 + 2 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 6 + 2 ADP + 2 Pi -> 2 C 3 H 4 O 3 + 2 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!

BILAN DE LA FERMENTATION

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)

MUSCLES SQUELETTIQUES DES VERTÉBRÉS

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

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

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)

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

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

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

ILLUSTRATIONS

STRIES ET SARCOMÈRES

STRIES ET SARCOMÈRES Stries : disposition régulière des myofilaments

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

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

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

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

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

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)

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)

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

LES SARCOMÈRES

MYOSINE ET ACTINE

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

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 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...) - 350 têtes par filament

SCHÉMATIQUEMENT

SCHÉMATIQUEMENT ACTINE : simple brin insoluble polymérisé

SCHÉMATIQUEMENT MYOSINE : filament à tête inclinable

SCHÉMATIQUEMENT

CYCLE DE CONTRACTION ET ATP

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!

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

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 2. Hydrolyse de l ATP : redressement de la tête de myosine en position haute énergie (105 )

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 2. 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

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 2. 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

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 2. 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

EN SCHÉMAS

LES SOURCES D ÉNERGIE ATP : 6 secondes Glycogène environ 1% de la masse musculaire décomposé en glucose, production d ATP par la glycolyse et le cycle de l acide citrique Glucose : Glycolyse : 1 minute de contractions anaérobie Respiration : 1 heure de contractions aérobie Phosphocréatine capable de recréer rapidement de l ATP en ajoutant un Pi à l ADP réserves pour une contraction de 15+30 secondes

FIN DE LA PARTIE 1