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8.1: Qu'est-ce que la respiration cellulaire ?

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What is Cellular Respiration?

8.1: What is Cellular Respiration?

8.1: Qu'est-ce que la respiration cellulaire ?

Organisms harvest energy from food, but this energy cannot be directly used by cells. Cells convert the energy stored in nutrients into a more usable form: adenosine triphosphate (ATP).

ATP stores energy in chemical bonds that can be quickly released when needed. Cells produce energy in the form of ATP through the process of cellular respiration. Although much of the energy from cellular respiration is released as heat, some of it is used to make ATP.

During cellular respiration, several oxidation-reduction (redox) reactions transfer electrons from organic molecules to other molecules. Here, oxidation refers to electron loss and reduction to electron gain. The electron carriers NAD+ and FAD—and their reduced forms, NADH and FADH2, respectively—are essential for several steps of cellular respiration.

Some prokaryotes use anaerobic respiration, which does not require oxygen. Most organisms use aerobic (oxygen-requiring) respiration, which produces much more ATP. Aerobic respiration generates ATP by breaking down glucose and oxygen into carbon dioxide and water.

Both aerobic and anaerobic respiration begin with glycolysis, which does not require oxygen. Glycolysis breaks down glucose into pyruvate, yielding ATP. In the absence of oxygen, pyruvate ferments, producing NAD+ for continued glycolysis. Importantly, several types of yeast use alcoholic fermentation. Human muscle cells can use lactic acid fermentation when oxygen is depleted. Anaerobic respiration ends with fermentation.

Aerobic respiration, however, continues with pyruvate oxidation. Pyruvate oxidation generates acetyl-CoA, which enters the citric acid cycle. The citric acid cycle consists of several redox reactions that release the bond energy of acetyl-CoA, producing ATP and the reduced electron carriers NADH and FADH2.

The final stage of cellular respiration, oxidative phosphorylation, generates most of the ATP. NADH and FADH2 pass their electrons through the electron transport chain. The electron transport chain releases energy that is used to expel protons, creating a proton gradient that enables ATP synthesis.

Les organismes récoltent l’énergie des aliments, mais cette énergie ne peut pas être directement utilisée par les cellules. Les cellules convertissent l’énergie stockée dans les nutriments en une forme plus utilisable : adénosine triphosphate (ATP).

L’ATP stocke l’énergie dans des liaisons chimiques qui peuvent être rapidement libérées en cas de besoin. Les cellules produisent de l’énergie sous forme d’ATP par le processus de respiration cellulaire. Bien qu’une grande partie de l’énergie de la respiration cellulaire est libérée sous forme de chaleur, une partie de celui-ci est utilisé pour faire de l’ATP.

Pendant la respiration cellulaire, plusieurs réactions d’oxydation-réduction (redox) transfèrent des électrons des molécules organiques à d’autres molécules. Ici, l’oxydation se réfère à la perte d’électrons et la réduction au gain d’électrons. Les porteurs d’électrons NAD+ et FAD — et leurs formes réduites, NADH et FADH2, respectivement — sont essentiels pour plusieurs étapes de la respiration cellulaire.

Certains procaryotes utilisent la respiration anaérobie, qui ne nécessite pas d’oxygène. La plupart des organismes utilisent la respiration aérobie (nécessitant l’oxygène), qui produit beaucoup plus d’ATP. La respiration aérobie génère de l’ATP en décomposant le glucose et l’oxygène en dioxyde de carbone et en eau.

La respiration aérobie et anaérobie commence par la glycolyse, qui ne nécessite pas d’oxygène. La glycolyse décompose le glucose en pyruvate, ce qui donne de l’ATP. En l’absence d’oxygène, le pyruvate fermente, produisant nad+ pour la glycolyse continue. Fait important, plusieurs types de levure utilisent la fermentation alcoolique. Les cellules musculaires humaines peuvent utiliser la fermentation de l’acide lactique lorsque l’oxygène est épuisé. La respiration anaérobie se termine par la fermentation.

La respiration aérobie, cependant, continue avec l’oxydation de pyruvate. L’oxydation du pyruvé génère de l’acétyl-CoA, qui entre dans le cycle de l’acide citrique. Le cycle de l’acide citrique se compose de plusieurs réactions redox qui libèrent l’énergie de liaison de l’acétyl-CoA, produisant l’ATP et les porteurs réduits d’électrons NADH et FADH2.

La dernière étape de la respiration cellulaire, la phosphorylation oxydative, génère la majeure partie de l’ATP. NADH et FADH2 passent leurs électrons à travers la chaîne de transport d’électrons. La chaîne de transport d’électrons libère de l’énergie utilisée pour expulser les protons, créant un gradient de proton qui permet la synthèse de l’ATP.

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