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JF Perrin mise à jour 2004-2021
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On va s'intéresser au cas classique de la respiration chez une cellule eucaryote. On va prendre le cas tout aussi classique du glucose comme substrat énergétique.
Le glucose est oxydé en CO2 par un ensemble de réactions chimiques qui font intervenir la glycolyse, la décarboxylation oxydative du pyruvate et le cycle de Krebs. Le propos n'est pas ici de détailler ces réactions. Mais on va en donner le bilan :
Remarque. A ce niveau du catabolisme du glucose (qui a donc été oxydé en CO2 , très peu d'ATP a été régénéré et uniquement par phosphorylation au niveau du substrat, mais beaucoup de coenzymes transporteurs d'électrons ont été réduits. Et on va voir dans la suite que c'est de la bombe ! Le potentiel d'énergie qu'il y a à réoxyder les coenzymes réduits contre du dioxygène est très élevé. Faudra juste trouver comment coupler ça pour ne pas tout perdre en chaleur mais en énergie gradient proton-moteur et ATP.
Entre NAD+/NADH,H+ et H2O/O2+4H+ la différence de potentiel redox est de plus de 1V. Le potentiel d'énergie de l'oxydation de NADH par O2 est très élevé. Ceci est illustré par le schéma ci-dessous.
Le "travail" de la chaîne respiratoire est de coupler cette redox globale à la recharge du gradient proton-moteur.
On a expliqué au paragraphe 3.1 que le glucose est oxydé en CO2 contre des coenzymes transporteurs d'électrons qui passent à l'état réduits, NADH et FADH2. Et on a expliqué au paragraphe 3.2 comment le NADH alimente la chaîne respiratoire mitochondriale. Le cas du FADH2 est un peu plus complexe car il n'est pas libéré dans la matrice mitochondriale pour alimenter la chaîne respiratoire à la façon du NADH : le FADH2 est groupement prosthétique au sein même d'un complexe respiratoire membranaire. Il trouve évidemment son origine dans une des réactions redox qui permettent d'oxyder les substrats sources d'énergie. Il s'agit en l'occurence de celle qui oxyde le succinate en fumarate.
D'où le schéma ci-dessous de présentation analogue au schéma du paragraphe 3.2 mais adapté au cas FADH2.
On a donc vu dans les paragraphes précédents comment l'énergie redox était convertie en énergie gradient proton-moteur.