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8.10: Chimiosmose
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Chimiosmose
 
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8.10: Chimiosmose

Aperçu

La phosphorylation oxydative est un processus très efficace qui génère de grandes quantités d’adénosine triphosphate (ATP), l’unité de base de l’énergie qui conduit de nombreux processus dans les cellules vivantes. La phosphorylation oxydative implique deux processus : le transport d’électrons et la chemiosmose. Pendant le transport d’électrons, les électrons sont transportés entre de grands complexes sur la membrane mitochondriale intérieure et les protons (H+) sont pompés à travers la membrane dans l’espace intermembrane, créant un gradient électrochimique. Dans l’étape suivante, les protons redescendent leur gradient dans la matrice mitochondriale via la synthase ATP, un complexe protéique intégré dans la membrane interne. Ce processus, appelé chemiosmose, utilise l’énergie du gradient de proton pour conduire la synthèse de l’ATP à partir de diphosphate d’adénosine (ADP).

Chaîne de transport électronique

La chaîne de transport d’électrons est une série de complexes qui transfèrent les électrons des donneurs d’électrons aux accepteurs d’électrons par des réactions simultanées de réduction et d’oxydation, autrement appelées réactions redox. À la fin de la chaîne, les électrons réduisent l’oxygène moléculaire pour produire de l’eau.

La fermeture des électrons entre les complexes est couplée avec le transfert de protons, auquel cas les protons (H+ ions) voyagent de la matrice mitochondriale à l’espace intermembrane contre leur gradient de concentration. Finalement, la forte concentration de protons dans l’espace intermembrane force les protons à réduire leur gradient de concentration dans la matrice mitochondriale par l’ATP synthase, produisant ainsi l’ATP. Ce processus, qui utilise l’énergie stockée dans le gradient de protons à travers la membrane pour conduire le travail cellulaire, est appelé chemiosmose.

ATP Synthase

La structure responsable du mouvement des protons à travers la membrane mitochondriale interne est la synthase atp complexe protéique. Il se compose d’un stator — le canal dans lequel les ions d’hydrogène entrent et quittent le complexe, d’un rotor multi-unités (F0)intégré dans la membrane, et d’un bouton de protéines catalytiques (F1) situé dans la matrice mitochondriale. Le rotor F0 tourne au fur et à mesure que les ions à hydrogène se lient à chaque sous-unité et changent la forme de chaque sous-unité. Le rotor de rotation tourne alors une tige interne qui modifie la conformation de F1 qui facilite sa liaison à ADP et phosphate inorganique, résultant en la production d’ATP.

ATP Production

Le processus de respiration aérobie peut produire un total de 30 ou 32 ATP par molécule de glucose consommée (figure 3). Quatre ATP sont produits pendant la glycolyse, mais deux sont consommés dans le processus, résultant en un total net de deux molécules d’ATP. Une molécule d’ATP est produite par tour du cycle de Krebs, et deux cycles se produisent pour chaque molécule de glucose, produisant un total net de deux ATP. Enfin, 26 ou 28 ATP sont produits dans la chaîne de transport d’électrons par phosphorylation oxydative, selon que le NADH ou le FADH2 sont utilisés comme vecteur d’électrons.


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