Biochimie, biologie et biotechnologie (STL) · Terminale · S1 – Enzymes et voies métaboliques
Respiration et fermentation : deux façons d’oxyder le glucose
Tout oxyder, ou s’arrêter en route.
En bref
Une levure privée d’air continue de vivre : elle fermente.
Une levure privée d’air continue de vivre : elle fermente. Avec de l’air, elle respire et produit bien plus d’ATP. Tout se joue sur le sort des coenzymes réduits.
La glycolyse, point de départ commun
Dans le cytoplasme, un glucose (6 C) est oxydé en deux pyruvates (3 C).
Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD⁺ → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺
Bilan : 2 ATP nets, formés par phosphorylation au niveau du substrat (un groupement phosphate passe directement d’un métabolite à l’ADP), et 2 NADH à réoxyder.
La respiration : oxydation complète
En présence de dioxygène, chez un eucaryote :
Glycolyse (cytoplasme)cycle de Krebs (matrice mitochondriale)chaîne respiratoire (membrane interne)
- Le cycle de Krebs achève l’oxydation : le carbone part en CO₂, les électrons chargent NADH et FADH₂.
- La chaîne respiratoire est une chaîne de transporteurs d’électrons classés par E’° croissant. Les électrons de NADH et FADH₂ la descendent jusqu’à l’accepteur final, le dioxygène, réduit en eau.
- L’énergie libérée pompe des protons vers l’espace intermembranaire : c’est un gradient électrochimique.
- Les protons refluent par l’ATP synthase, qui fabrique l’ATP : c’est le couplage chimio-osmotique, et on parle de phosphorylation oxydative.
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O ; environ 30 à 32 ATP par glucose
La fermentation : oxydation incomplète
Sans accepteur final externe, la cellule doit réoxyder son NADH pour que la glycolyse continue : elle réduit le pyruvate (ou un dérivé).
| Fermentation | Produit | Intérêt |
|---|---|---|
| Lactique | lactate (2 par glucose) | yaourts, fromages ; acidifie le milieu |
| Alcoolique | éthanol + CO₂ | pain, bière, vin, bioéthanol |
Le produit final garde de l’énergie : l’oxydation est partielle, le rendement ne dépasse pas 2 ATP par glucose.
Comparer les bilans
| Critère | Respiration | Fermentation |
|---|---|---|
| Accepteur final d’électrons | externe (O₂, ou nitrate chez certaines bactéries) | interne (pyruvate, acétaldéhyde) |
| Oxydation du glucose | complète (CO₂) | partielle |
| Mode de synthèse de l’ATP | substrat + oxydative | substrat seulement |
| ATP par glucose | environ 30 | 2 |
La fermentation n’est pas une respiration ratée : c’est une voie de régénération des coenzymes.
Une respiration anaérobie existe : des bactéries utilisent le nitrate comme accepteur final (nitrate réductase). Anaérobie ne veut donc pas dire fermentation.
Exemple travaillé
Un bioréacteur de levures consomme 1 mol de glucose. En aérobiose : environ 30 mol d’ATP et 6 mol de CO₂. En anaérobiose : 2 mol d’ATP, 2 mol d’éthanol et 2 mol de CO₂. Pour produire de la biomasse, on aère ; pour produire de l’éthanol, on coupe l’air.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Où se déroule la glycolyse ?
2.Bilan net en ATP de la glycolyse par glucose ?
3.L’accepteur final d’électrons de la respiration aérobie est…
4.Le couplage chimio-osmotique relie…
5.Le rôle essentiel des dernières étapes d’une fermentation est de…
6.La fermentation alcoolique produit…
0 / 6 questions
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