Respiration cellulaire : Définition, étapes et types

La respiration cellulaire est une série de réactions métaboliques qui permet l'obtention de l'énergie chimique sous forme d'ATP à partir de l'oxydation de molécules organiques telles que les hydrates de carbone ou les sucres provenant des aliments. Plus simplement, la respiration cellulaire est le processus par lequel la cellule obtient de l'énergie.

C'est un processus catabolique, c'est-à-dire qu'il décompose les grosses molécules en petites molécules et qu'il le fait tout en libérant de l'énergie. Découvrez tout sur la différence entre anabolisme et catabolisme !

Image: https://fr.wikipedia.org/wiki/Respiration_cellulaire

Pour qu'il y ait respiration cellulaire, certaines étapes cumulatives et interdépendantes doivent absolument se produire. Nous verrons que chaque étape produit de l'ATP, une molécule qui fournit l'énergie nécessaire aux activités que la cellule doit réaliser. Plusieurs étapes sont mises en œuvre afin d'utiliser au mieux les molécules disponibles.

Les étapes de la respiration cellulaire sont :

• Glycolyse : La glycolyse commence avec les aliments que nous mangeons, notamment les hydrates de carbone à base de glucose. Ces hydrates de carbone, plus communément appelés "glucides", sont transformés dans l'estomac et envoyés dans le sang. Avec l'aide de l'insuline, ils sont introduits dans la cellule, où se produit la glycolyse. Une fois dans la cellule, ce glucose est décomposé à l'aide d'enzymes en une molécule plus simple : le pyruvate. Ce processus libère également deux molécules d'ATP et de NADH. Au total, on obtient 2 pyruvates, 2 ATP et 2 NADH.
• Oxydation du pyruvate : se produit dans la matrice mitochondriale. Dans ce cycle, le pyruvate est converti par oxydation en acétyl-CoA, une molécule plus petite, car elle perd un carbone.
• Cycle de l'acide citrique ou cycle de Krebs : l'acétyl-CoA entre dans la mitochondrie et sera utilisé comme énergie dans ce cycle. Il se dégrade en GTP, FADH2, 3 molécules de NADH, ainsi qu'en 2 molécules de CO2 comme sous-produit. Le FADH2 et le NADH produisent de l'ATP.
• Phosphorylation oxydative : elle se produit également dans la mitochondrie. Il s'agit d'une chaîne de transport d'électrons dans laquelle plusieurs molécules transfèrent des électrons d'un site à l'autre pour libérer de l'énergie, jusqu'à l'accepteur final qui peut être ou non de l'oxygène. Il en résulte un gradient électrochimique qui stocke l'énergie nécessaire à la synthèse de l'ATP. L'ATP est donc également produit à ce moment.

Comme vous le voyez, à toutes les étapes, beaucoup d'ATP est produit, et ce, grâce à l'efficacité de la cellule à fabriquer de l'énergie à partir d'éléments exogènes.

La respiration cellulaire peut se produire en présence ou en absence d'oxygène. Ainsi, on a deux types différents de respirations cellulaires. Voyons ce qui se passe dans les deux cas.

Respiration aérobie

C'est celle menée à bien par les organismes qui ont besoin d'oxygène pour vivre. On les appelle les organismes aérobies et, pour exemple, nous sommes (les êtres humains) des organismes aérobies. Cette respiration se produit - comme nous l'avons vu précédemment - sous forme de phases, durant lesquelles le glucose passe par la glycolyse, l'acétyl-CoA, le cycle de Krebs et même la phosphorylation oxydative. C'est dans cette dernière phase que l'oxygène entre en jeu, notamment en tant qu'accepteur final dans la chaîne de transport d'électrons externe. C'est cet oxygène que nous respirons, et nous pouvons donc comprendre que lorsque nous respirons, nous aidons nos cellules à fabriquer de l'énergie.

Le processus de respiration cellulaire aérobie peut être résumé par l'équation suivante :

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP

Cette équation exprime qu'un glucose (C6H12O6 ) produit 6 molécules de CO2, 6 molécules d'eau et 36 molécules d'ATP. Cette eau - en tant que sous-produit de la respiration interne - ne se produit que dans la respiration aérobie. Voyons quelles sont les autres différences entre ces deux types de respiration.

Respiration anaérobie

Il s'agit du deuxième type de respiration interne ou cellulaire et celui-ci se produit dans des conditions de manque d'oxygène. Ce processus est parfois utilisé comme synonyme de fermentation, mais il est clair que ce sont deux concepts opposés.

Dans ce cas, les mêmes étapes que dans la section précédente se produisent, mais sans oxygène. Au lieu de l'oxygène, une molécule autre que l'oxygène est utilisée comme accepteur externe. Dans ce cas, la chaîne de transport d'électrons utilise du nitrate, du sulfure, du soufre, du méthane, de l'hydrogène, parmi d'autres accepteurs différents. Ce type de respiration est menée à bien par des organismes procaryotes tels que les bactéries ou les archées.

La différence essentielle entre la fermentation et la respiration anaérobie est que, lors de la fermentation, il n'y a pas de chaîne de transport d'électrons ni de cycle de Krebs ou d'acide citrique.

Maintenant que vous avez une meilleure compréhension du processus de respiration cellulaire, on vous encourage d'en apprendre un peu plus sur les différentes phases du cycle cellulaire.

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