Respiration cellulaire

Respiration cellulaire
n.
ˈsɛljʊlə ɹɛspɪˈɹeɪʃən
Définition : Série de processus métaboliques qui se déroulent à l’intérieur d’une cellule et au cours desquels l’énergie biochimique est récoltée à partir d’une substance organique (par exemple le glucose), puis stockée dans une biomolécule porteuse d’énergie (par exemple. ATP) pour être utilisée dans les activités de la cellule nécessitant de l’énergie

Respiration cellulaire Définition

La fonction principale de la respiration cellulaire est de décomposer le glucose pour former de l’énergie. En termes simples, la respiration cellulaire peut être définie comme une série de processus métaboliques qui ont lieu dans une cellule. L’énergie biochimique est récoltée à partir de substances organiques (par exemple, le glucose), puis stockée dans des biomolécules porteuses d’énergie (par exemple, l’adénosine triphosphate ou ATP) pour être utilisée dans les activités de la cellule nécessitant de l’énergie.

Vue d’ensemble de la respiration cellulaire

La respiration cellulaire a lieu dans les cellules de tous les organismes vivants. Elle est vitale car elle fournit l’énergie nécessaire au maintien de la vie. Ce processus est réalisé à la fois par les cellules procaryotes et eucaryotes. Dans les cellules procaryotes, il s’effectue dans le cytoplasme cellulaire, dans les cellules eucaryotes, il commence dans le cytosol puis s’effectue dans les mitochondries. Chez les eucaryotes, les 4 étapes de la respiration cellulaire comprennent la glycolyse, la réaction de transition (oxydation du pyruvate), le cycle de Krebs (également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique) et la phosphorylation oxydative par la chaîne de transport des électrons.

Le processus est appelé respiration cellulaire car la cellule semble « respirer » de manière à prendre de l’oxygène moléculaire (en tant qu’accepteur d’électrons) et à libérer du dioxyde de carbone (en tant que produit final). Le processus est donc qualifié d’aérobie. Lorsque l’accepteur final d’électrons n’est pas l’oxygène, il est décrit comme anaérobie.

Un type de respiration anaérobie est effectué principalement par des organismes anaérobies (par exemple des bactéries anaérobies) qui utilisent certaines molécules comme accepteurs d’électrons au lieu de l’oxygène.

Dans un autre processus anaérobie, comme la fermentation, le pyruvate n’est pas métabolisé de la même manière qu’un type de respiration aérobie. Le pyruvate n’est pas transporté dans la mitochondrie. Il reste plutôt dans le cytoplasme où il peut être transformé en un déchet qui est éliminé de la cellule.

La respiration cellulaire est essentielle aux cellules eucaryotes et procaryotes puisque de l’énergie biochimique est produite pour alimenter de nombreux processus métaboliques, comme la biosynthèse, la locomotion et le transport de molécules à travers les membranes.

La localisation de la respiration cellulaire

La respiration cellulaire a lieu à la fois dans le cytosol et les mitochondries des cellules. La glycolyse a lieu dans le cytosol, tandis que l’oxydation du pyruvate, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative ont lieu dans la mitochondrie. La figure 1 montre les emplacements des principales réactions biochimiques impliquées dans la respiration cellulaire.

L’énergie produite par les mitochondries est stockée sous forme d’énergie potentielle dans des molécules appelées adénosine triphosphate (ATP). La principale substance chimique produite lors de la respiration cellulaire est l’ATP. L’ATP est l’unité standard dans laquelle est stockée l’énergie libérée pendant la respiration. La mitochondrie peut être considérée comme la « centrale électrique » de la cellule en raison de son rôle majeur dans la respiration cellulaire. Les mitochondries contiennent un certain nombre d’enzymes qui contribuent à ce processus. Ces organites contiennent 2 membranes – une membrane externe et une membrane interne. L’espace situé entre ces membranes est appelé l’espace intermembranaire. La membrane externe contient de nombreuses protéines appelées porines et est perméable aux molécules et aux ions (par exemple l’ATP). La membrane interne contient des complexes impliqués dans l’étape de la chaîne de transport d’électrons de la respiration cellulaire qui sera décrite plus en détail ci-dessous.

Si la respiration cellulaire a lieu en présence d’oxygène, on parle de respiration aérobie. Si elle a lieu en l’absence d’oxygène, on parle de respiration anaérobie.

Les réactions catalysées par les enzymes sont responsables de la décomposition des molécules organiques (généralement des glucides ou des graisses). Au cours de ces réactions enzymatiques, une petite quantité d’énergie est canalisée dans des molécules d’ATP.

L’ATP se trouve dans chaque cellule vivante et peut relocaliser l’énergie là où elle est nécessaire. L’énergie peut être libérée de l’ATP par sa déphosphorylation en adénosine diphosphate (ADP). Voir la figure 2 pour la structure de l’ATP.

Quel est le rôle de l’oxygène dans la respiration cellulaire ?

L’oxygène est utilisé dans la respiration cellulaire. C’est une molécule diatomique (c’est-à-dire qu’elle est formée de deux molécules d’oxygène unies par une liaison covalente) et elle est électronégative, c’est-à-dire qu’elle attire les paires d’électrons de liaison. En attirant les électrons vers elle, elle libère l’énergie des liaisons chimiques. L’énergie potentielle de nos aliments est combinée avec l’oxygène et crée des produits de dioxyde de carbone (CO2) et d’eau (H2O) qui libèrent de l’énergie pour former la molécule ATP. Par exemple, le monosaccharide glucose, (la forme la plus basique de glucide) peut être combiné avec l’oxygène. Les électrons à haute énergie qui se trouvent dans le glucose sont transférés à l’oxygène et une énergie potentielle est libérée. L’énergie est stockée sous forme d’ATP. Ce processus final de la respiration cellulaire a lieu sur la membrane interne de la mitochondrie. Au lieu de libérer toute l’énergie en une seule fois, les électrons descendent la chaîne de transport des électrons. L’énergie est libérée par petits morceaux et cette énergie est utilisée pour former l’ATP. Voir ci-dessous pour mieux comprendre les étapes de la respiration cellulaire, y compris la chaîne de transport des électrons.

Types de respiration cellulaire

La respiration cellulaire peut être écrite sous forme d’équations chimiques. Voici des exemples de respiration aérobie et de respiration cellulaire anaérobie : la fermentation lactique et la fermentation alcoolique.

Respiration aérobie

La plupart des procaryotes et des eucaryotes utilisent le processus de respiration aérobie. Comme mentionné ci-dessus, c’est le processus de respiration cellulaire en présence d’oxygène. L’eau et le dioxyde de carbone sont les produits finaux de cette réaction ainsi que l’énergie. Un exemple d’équation de respiration aérobie peut être vu dans la figure 3.

Fermentation lactique

Dans la fermentation lactique, les sucres à 6 carbones, comme le glucose, sont convertis en énergie sous forme d’ATP. Cependant, au cours de ce processus, du lactate est également libéré, qui en solution devient de l’acide lactique. Voir la figure 4 pour un exemple d’équation de fermentation lactique. Elle peut se produire dans les cellules animales (comme les cellules musculaires) ainsi que dans certains procaryotes. Chez l’homme, l’accumulation d’acide lactique dans les muscles peut se produire lors d’un exercice vigoureux, lorsque l’oxygène n’est pas disponible. La voie de la respiration aérobie passe à la voie de la fermentation de l’acide lactique dans les mitochondries qui, bien que produisant de l’ATP, n’est pas aussi efficace que la respiration aérobie. L’accumulation d’acide lactique dans les muscles peut également être douloureuse.

Fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique (également appelée fermentation éthanolique) est un processus qui transforme les sucres en alcool éthylique et en dioxyde de carbone. Elle est réalisée par des levures et certaines bactéries. La fermentation alcoolique est utilisée par les humains dans le processus de fabrication de boissons alcoolisées telles que le vin et la bière. Au cours de la fermentation alcoolique, les sucres sont décomposés pour former des molécules de pyruvate dans un processus connu sous le nom de glycolyse. Deux molécules d’acide pyruvique sont générées au cours de la glycolyse d’une seule molécule de glucose. Ces molécules d’acide pyruvique sont ensuite réduites en deux molécules d’éthanol et deux molécules de dioxyde de carbone. Le pyruvate peut être transformé en éthanol dans des conditions anaérobies où il commence par se transformer en acétaldéhyde, ce qui libère du dioxyde de carbone et l’acétaldéhyde est transformé en éthanol. Dans la fermentation alcoolique, l’accepteur d’électrons NAD+ est réduit pour former du NADH et cet échange d’électrons permet de générer de l’ATP. La figure 5 montre une équation de fermentation alcoolique.

Méthanogénèse

La méthanogénèse est un processus uniquement réalisé par des bactéries anaérobies. Ces bactéries appartiennent au phylum Euryarchaeota et elles comprennent les Methanobacteriales, les Methanococcales, les Methanomicrobiales, les Methanopyrales et les Methanosarcinales. Les méthanogènes ne se rencontrent que dans les environnements appauvris en oxygène, tels que les sédiments, les milieux aquatiques et le tractus intestinal des mammifères. Il existe 3 voies de méthanogénèse :

(1) Méthanogénèse acétoclastique. Ce processus consiste à activer l’acétate en acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA), à partir duquel un groupe méthyle est ensuite transféré dans la voie centrale de la méthanogénèse. Les méthanogènes acétoclastiques scindent l’acétate de la manière suivante :

CH3COOH (acétate) -> CO2 (dioxyde de carbone) + CH4 (méthane)

La méthanogénèse acétoclastique est réalisée par Methanosarcina et Methanosarcinales et se trouve le plus souvent dans les sédiments d’eau douce. Ici, on pense que l’acétate contribue à environ deux tiers de la formation totale de méthane sur terre sur une base annuelle.

(2) Méthanogénèse méthylotrophique. Dans la méthanogénèse méthylotrophique, le méthanol ou les méthylamines servent de substrat à la place de l’acétate. Ce processus peut être observé dans les sédiments marins où l’on trouve des substrats méthylés. Certains méthanosarcinales acétoclastiques et au moins un membre des Méthanomicrobiales peuvent également utiliser cette deuxième voie.

(3) Méthanogenèse hydrogénotrophique. Enfin, la méthanogénèse hydrogénotrophique est un processus qui est utilisé par les Methanobacteriales, les Methanococcales, les Methanomicrobiales, les Methanopyrales et les Methanosarcinales (c’est-à-dire les cinq ordres). Dans cette réaction, les méthanogènes hydrogénotrophes utilisent l’hydrogène pour la réduction du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone ou du formiate selon le schéma suivant :

4H2 (Hydrogène) + CO2 (Dioxyde de carbone) -> CH4 (Méthane) + 2H2O (Eau)

Bien que la méthanogenèse soit un type de respiration, une chaîne de transport d’électrons ordinaire n’est pas utilisée. Les méthanogènes s’appuient plutôt sur plusieurs coenzymes, notamment le coenzyme F420, qui intervient dans l’activation de l’hydrogène, et le coenzyme M, qui intervient dans la réduction terminale des groupes CH3 en méthane (figure 6.).

Étapes de la respiration cellulaire

Il existe 4 étapes du processus de respiration cellulaire. Il s’agit de la glycolyse, de la réaction de transition, du cycle de Krebs (également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique) et de la chaîne de transport des électrons avec la chimiosmose.

Glycolyse

Le sens littéral de la glycolyse est « scinder le sucre ». Glykos vient du mot grec « sucré » et lysis signifie « diviser ». La glycolyse est une série de réactions qui extraient de l’énergie du glucose en le fractionnant en 2 molécules de pyruvate. La glycolyse est une voie biochimique qui a évolué il y a longtemps et que l’on retrouve dans la majorité des organismes. Dans les organismes qui pratiquent la respiration cellulaire, la glycolyse est la première étape du processus. Cependant, la glycolyse ne nécessite pas d’oxygène, et de nombreux organismes anaérobies possèdent également cette voie.

Avant que la glycolyse ne commence, le glucose doit être transporté dans la cellule et phosphorylé. Dans la plupart des organismes, cela se produit dans le cytosol. Le type le plus courant de glycolyse est la voie Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), découverte par Gustav Embden, Otto Meyerhof et Jakub Karol Parnas. La glycolyse fait référence à d’autres voies, l’une d’entre elles étant la voie Entner-Doudoroff. Cet article se concentre sur la voie EMP.

La voie Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) de la glycolyse

La voie de la glycolyse peut être séparée en deux phases :

1. La phase d’investissement – l’ATP est consommé.
2. La phase de remboursement – l’ATP est produit.

La glycolyse se déroule en 10 étapes. Voir la figure 7. pour une représentation schématique de la glycolyse.

Etape 1.

L’enzyme hexokinase phosphoryle le glucose en utilisant l’ATP pour transférer un phosphate à la molécule de glucose pour former du glucose-6-phosphate. Cette réaction piège le glucose dans la cellule.

Étape 2.

Le glucose-6-phosphate est isomérisé en fructose-6-phosphate. Cela implique le changement d’un aldose en un cétose. L’enzyme phosphoglucose isomérase catalyse cette réaction. Une molécule d’ATP fournit le groupe phosphate.

Étape 3.

La phosphofructokinase (PFK) avec le magnésium comme cofacteur phosphoryle la glucose-6-kinase en fructose 1,6-bisphosphate. Cette enzyme catalyse le transfert d’un groupe phosphoryle de l’ATP au fructose-6-phosphate. Cette réaction donne de l’ADP et du fructose 1, 6-bisphosphate.

L’importance de la phosphofructokinase (PFK)

La PFK est une enzyme importante dans la régulation de la glycolyse. Un rapport élevé entre l’ADP et l’ATP va entraîner l’inhibition de la PFK et donc inhiber la glycolyse. L’adénosine monophosphate (AMP) est un régulateur positif de la PFK. Lorsque les niveaux d’ATP sont faibles, davantage d’ATP est généré en transformant les molécules d’ADP en ATP et AMP. Lorsque les niveaux d’ATP sont élevés, la PFK est inhibée, ce qui ralentit le processus de glycolyse. L’acide citrique est également connu pour inhiber l’action de la PFK.

Ces 3 premières étapes de la glycolyse ont utilisé un total de 2 molécules d’ATP ; c’est pourquoi on l’appelle la phase d’investissement.

Etape 4.

L’enzyme aldolase est utilisée pour scinder le fructose 1, 6-bisphosphate en glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) et en dihydroxyacétone phosphate (DHAP).

Etape 5.

La triosephosphate isomérase réorganise le DHAP en GAP. La GAP est la seule molécule qui continue dans la voie glycolytique. A ce stade, il y a deux molécules de GAP, les prochaines étapes consistent à convertir complètement en pyruvate.

Etape 6.

D’abord, la GAP est oxydée par la coenzyme nicotinamide adénine dinucléotide (NAD), puis elle est phosphorylée par l’ajout d’un groupe phosphate libre par l’enzyme Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH). La GAPDH a une forme qui lui permet de maintenir la GAP dans une conformation permettant à la molécule de NAD de lui arracher de l’hydrogène. Il en résulte la conversion du NAD en NADH. Le groupe phosphate attaque alors la molécule de GAP et la libère de l’enzyme pour donner du 1,3 bisphosphoglycérate, du NADH et un atome d’hydrogène.

Etape 7.

La phosphoglycérate kinase (PGK) avec l’aide du magnésium convertit le 1,3 bisphosphoglycérate en 3-phosphoglycérate en enlevant un groupe phosphate. Le phosphate est transféré à une molécule d’ADP qui donne une molécule d’ATP.

Etape 8.

La phosphoglycérate mutase réarrange la position du groupe phosphate sur le 3-phosphoglycérate lui permettant de devenir du 2-phosphoglycérate.

Étape 9.

Le 2-phosphoglycérate est converti en phosphoénolpyruvate (PEP) par l’enzyme énolase. L’énolase déshydrate 2 molécules de phosphoglycérate en éliminant l’eau.

Étape 10.

Enfin, la pyruvate kinase transfère un phosphate de la PEP à l’ADP en donnant de l’ATP et du pyruvate.

Réaction de transition

Dans la respiration aérobie, la réaction de transition se produit dans la mitochondrie. Le pyruvate sort du cytoplasme et entre dans la matrice mitochondriale. Dans des conditions anaérobies, le pyruvate restera dans le cytoplasme et sera plutôt utilisé dans la fermentation lactique. Le but de la réaction de transition est de transférer le pyruvate à l’acétyl CoA en produisant du dioxyde de carbone et du NADH. Pour chaque molécule unique de glucose, 2 molécules de CO2 et de NADH sont générées (figure 8).

Qu’est-ce que le cycle de Krebs ?

Le cycle de Krebs, ou également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique a été découvert par Hans Adolf Krebs en 1937. Il peut être décrit comme une voie métabolique qui génère de l’énergie. Ce processus se déroule dans la matrice mitochondriale, où le pyruvate a été importé après la glycolyse. Les produits finaux du cycle de Krebs comprennent 2 molécules de CO2, 3 molécules de NADH, 1 molécule de FADH2 et 1 molécule de GTP. Ces produits sont générés par une seule molécule de pyruvate. Les produits du cycle de Krebs alimentent la chaîne de transport des électrons et la phosphorylation oxydative. L’acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs après que la réaction de transition ait eu lieu (conversion du pyruvate en acétyl CoA). Voir la figure 9. pour le schéma du cycle de Krebs.

Il y a 8 étapes dans le cycle de Krebs. Ci-dessous, nous passons en revue certaines des principales parties de ces étapes :

Étape 1.

L’acétyl CoA se joint à l’oxaloacétate en libérant le groupe CoA et en produisant du citrate, une molécule à six carbones. L’enzyme impliquée dans ce processus est la citrate synthase.

Etape 2.

Le citrate est converti en isocitrate par l’enzyme aconitase. Cela implique l’élimination puis l’addition d’eau.

Étape 3.

D’abord, le groupe OH secondaire de l’isocitrate est oxydé par la coenzyme NAD+ et une cétone est formée. La cétone est ensuite décarboxylée (c’est-à-dire que le CO2 est éliminé) par l’isocitrate déshydrogénase, laissant derrière elle l’alpha-cétoglutarate qui est une molécule à 5 carbones. L’isocitrate déshydrogénase, est centrale dans la régulation de la vitesse du cycle de Krebs cycle de l’acide citrique.

Étape 4.

La décarboxylation oxydative a lieu par l’alpha-cétoglutarate déshydrogénase. Cette enzyme catalyse la conversion de l’α-cétoglutarate en succinyl-CoA et produit du NADH délivrant des électrons à la chaîne respiratoire.

Etape 5.

Le succinyl-CoA est converti en succinyl phosphate, puis en succinate. La succinate thiokinase (d’autres noms incluent succinate synthase et succinyl coenzyme A synthétase), convertit le succinyl-CoA en succinate, et en coenzyme A libre. Elle convertit également l’ADP en ATP ou le guanosine diphosphate (GDP) en guanosine triphosphate (GTP). Tout d’abord, la coenzyme A au niveau du groupe succinyle est substituée par un ion hydrogénophosphate. Le succinyl phosphate transfère ensuite son résidu d’acide phosphorique au guanosine diphosphate (GDP) de sorte que le GTP et le succinate sont produits.

Etape 6

Le succinate est oxydé en fumarate par la succinate déshydrogénase. La flavine adénine dinucléotide (FAD) est la coenzyme liée à la succinate déshydrogénase. Le FADH2 est formé par l’élimination de 2 atomes d’hydrogène du succinate. Cela libère une énergie suffisante pour réduire le FAD. Le FADH reste lié à la succinate déshydrogénase et transfère les électrons directement à la chaîne de transport des électrons. La succinate déshydrogénase réalise ce processus à l’intérieur de la membrane interne de la mitochondrie qui permet ce transfert direct des électrons.

Etape 7

Le L-malate est formé par l’hydratation du fumarate. L’enzyme impliquée dans cette réaction est la fumarase.

Étape 8

Dans la dernière étape, le L-malate est oxydé pour former de l’oxaloacétate par la malate déshydrogénase. Une autre molécule de NAD+ est réduite en NADH au cours de ce processus.

La chaîne de transport d’électrons et la chimiosmose

La chaîne de transport d’électrons est l’étape finale de la respiration cellulaire. Elle se produit sur la membrane mitochondriale interne et est constituée de plusieurs transporteurs d’électrons. Le but de la chaîne de transport d’électrons est de former un gradient de protons qui produit de l’ATP. Elle déplace les électrons du NADH au FADH2 vers l’oxygène moléculaire en pompant les protons de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire, ce qui entraîne la réduction de l’oxygène en eau. Par conséquent, le rôle de l’oxygène dans la respiration cellulaire est celui d’accepteur final d’électrons. Il convient de noter que la chaîne de transport d’électrons des procaryotes peut ne pas nécessiter d’oxygène. D’autres produits chimiques, dont le sulfate, peuvent être utilisés comme accepteurs d’électrons en remplacement de l’oxygène.

Les complexes impliqués dans la chaîne de transport d’électrons

Quatre complexes protéiques sont impliqués dans la chaîne de transport d’électrons. Le complexe I ou NADH-ubiquinone oxydoréductase transfère les électrons du NADH au coenzyme Q (ubiquinone). Le complexe II ou succinate déshydrogénase reçoit le FADH2 qui se trouve également dans le cycle de Krebs. Le FADH2 transfère ses électrons aux protéines fer-soufre du complexe II, qui transmettent ensuite les électrons à la coenzyme Q, comme pour le complexe I. Ces électrons sont ensuite acheminés vers les autres complexes et protéines. Il s’agit des complexes II, III, IV, du cytochrome c et du coenzyme Q. Ils passent dans la membrane mitochondriale interne qui libère lentement de l’énergie. La chaîne de transport des électrons utilise la diminution de l’énergie libre pour pomper les ions hydrogène de la matrice vers l’espace intermembranaire des membranes mitochondriales. Cela crée un gradient électrochimique pour les ions hydrogène. L’énergie de ce gradient est utilisée pour générer de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique (Pi) via le complexe ATP synthase. Globalement, les produits finaux de la chaîne de transport d’électrons sont l’ATP et l’eau. Voir la figure 10. pour un résumé de la chaîne de transport d’électrons.

Chemiosmose

Le processus décrit ci-dessus dans la chaîne de transport d’électrons dans lequel un gradient d’ions hydrogène est formé par la chaîne de transport d’électrons est connu sous le nom de chemiosmose. Une fois le gradient établi, les protons diffusent le long du gradient par l’ATP synthase. Le flux d’hydrogènes catalyse l’appariement du phosphate avec l’ADP, formant ainsi l’ATP (figure 11). La chimiosmose a été découverte par le biochimiste britannique Peter Mitchell. Il a d’ailleurs reçu le prix Nobel de chimie en 1978 pour ses travaux dans ce domaine et la synthèse de l’ATP.

Quels sont les produits de la respiration cellulaire ?

On peut passer en revue les processus biochimiques de la respiration cellulaire pour résumer les produits finaux à chaque étape. Au cours de la glycolyse, les réactifs initiaux sont le glucose et 2 molécules d’ATP, ce qui donne comme produits finaux le pyruvate, l’ATP et le NADH.

Durant la réaction de transition, le substrat pyruvate conduit à la formation des produits CoA, NADH et CO2. Dans le cycle de Krebs, l’acétyl CoA et l’oxaloacétate conduisent aux produits finaux oxaloacétate, NADH, ATP, FADH2, et CO2. Enfin, dans l’étape de la chaîne de transport des électrons de la respiration cellulaire, le NADH, le FADH2, l’ADP et le phosphate sont les substrats et les produits résultants sont le NAD, le FAD et l’ATP.

Production d’ATP dans la respiration cellulaire

Combien d’ATP est produit dans la respiration aérobie ?

La glycolyse fournit 4 molécules d’ATP par molécule de glucose, cependant, 2 sont utilisées dans la phase d’investissement résultant en un net de 2 molécules d’ATP. 2 molécules d’ATP sont produites dans le cycle de Krebs. Enfin, 34 molécules d’ATP sont produites dans la chaîne de transport des électrons (figure 12).

Combien d’ATP est produit dans la fermentation ?

Seulement 2 molécules d’ATP sont produites dans la fermentation. Cela se produit dans la phase de glycolyse de la respiration. Elle est donc beaucoup moins efficace que la respiration aérobie ; c’est cependant un processus beaucoup plus rapide.

Troubles de la respiration cellulaire

Un dysfonctionnement mitochondrial peut entraîner des problèmes lors des réactions de phosphorylation oxydative. Cela peut être dû à des mutations de l’ADN mitochondrial ou de l’ADN nucléaire. Ces mutations peuvent entraîner des déficiences protéiques. Par exemple, la maladie mitochondriale du complexe I se caractérise par un manque de complexe I dans la membrane mitochondriale interne. Cela entraîne des problèmes de fonction cérébrale et de mouvement chez la personne touchée. Les personnes atteintes de cette maladie ont également tendance à avoir des niveaux élevés d’acide lactique dans le sang, ce qui peut mettre leur vie en danger. La maladie mitochondriale du complexe I est la maladie mitochondriale la plus courante chez les enfants. À ce jour, plus de 150 syndromes différents de dysfonctionnement mitochondrial ont été décrits, liés à des problèmes du processus de phosphorylation oxydative. En outre, plus de 600 mutations ponctuelles différentes de l’ADN mitochondrial ainsi que des réarrangements de l’ADN sont soupçonnés d’être impliqués dans diverses maladies humaines. Il y a beaucoup d’études différentes en cours par divers groupes de recherche dans le monde entier qui examinent les différentes mutations des gènes mitochondriaux pour nous donner une meilleure compréhension des conditions liées aux mitochondries dysfonctionnelles.

Résumé de la respiration cellulaire

Différents organismes ont adapté leurs processus biologiques pour effectuer une respiration cellulaire soit aérobie, soit anaérobie dépendant de leurs conditions environnementales. Les réactions impliquées dans la respiration cellulaire sont incroyablement complexes impliquant un ensemble complexe de réactions biochimiques au sein des cellules des organismes. Tous les organismes commencent par le processus de glycolyse dans le cytoplasme cellulaire, puis passent dans les mitochondries dans le métabolisme aérobie pour poursuivre le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons, ou restent dans le cytoplasme dans la respiration anaérobie pour poursuivre la fermentation (figure 13). La respiration cellulaire est le processus qui permet aux organismes vivants de produire de l’énergie pour leur survie.

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