Respiration cellulaire est le processus par lequel les cellules convertissent le glucose (un sucre) en dioxyde de carbone et en eau. Dans le processus, l'énergie sous la forme d'une molécule appelée l'adénosine triphosphate, ou ATP, est libéré. Parce que l'oxygène est nécessaire pour alimenter cette réaction, la respiration cellulaire est également considérée comme un type de réaction de « brûlage » où une molécule organique (glucose) est oxydée ou brûlée, libérant de l’énergie dans le traiter.
Les cellules ont besoin d'énergie ATP pour remplir toutes les fonctions nécessaires à la vie. Mais de combien d'ATP avons-nous besoin? Si nos propres cellules ne remplaçaient pas constamment l'ATP par la respiration cellulaire, nous utiliserions presque tout notre poids corporel en ATP en une journée.
La respiration cellulaire se déroule en trois étapes: glycolyse, le cycle de l'acide citrique et la phosphorylation oxydative.
Enzymes
Enzymes sont des protéines qui catalysent ou affectent la vitesse des réactions chimiques sans être elles-mêmes modifiées au cours du processus. Des enzymes spécifiques catalysent chaque réaction cellulaire.
Le rôle principal des enzymes au cours de la réaction respiratoire est d'aider au transfert d'électrons d'une molécule à une autre. Ces transferts sont appelés réactions « redox », où la perte d'électrons d'une molécule (oxydation) doit coïncider avec l'ajout d'électrons à une autre substance (réduction).
Glycolyse
Cette première étape de la réaction respiratoire a lieu dans le cytoplasme, ou fluide, de la cellule. La glycolyse consiste en neuf réactions chimiques distinctes, chacune catalysée par une enzyme spécifique.
Les acteurs clés de la glycolyse sont l'enzyme déshydrodgénase et une coenzyme (aide non protéique) appelée NAD+. La déshydrodgénase oxyde le glucose en en retirant deux électrons et en les transférant au NAD+. Dans le processus, le glucose est « divisé » en deux molécules de pyruvate, qui continuent la réaction.
Le cycle de l'acide citrique
La deuxième étape de la réaction respiratoire a lieu à l'intérieur d'un organite cellulaire appelé le mitochondries, qui, en raison de leur rôle dans la production d'ATP, sont appelées « usines d'alimentation » pour la cellule.
Juste avant le début du cycle de l'acide citrique, le pyruvate est « préparé » pour la réaction en étant converti en une substance à haute énergie appelée acétyl coenzyme A, ou acétyl-CoA.
Des enzymes spécifiques situées dans les mitochondries alimentent alors les nombreuses réactions qui composent l'acide citrique cycle (également connu sous le nom de cycle de Krebs) en réarrangeant les liaisons chimiques et en participant à plus d'oxydoréduction réactions.
À la fin de cette étape, les molécules porteuses d'électrons quittent le cycle de l'acide citrique et commencent la troisième étape.
La phosphorylation oxydative
L'étape finale de la réaction respiratoire, également appelée chaîne de transport d'électrons, est l'endroit où le gain d'énergie se produit pour la cellule. Au cours de cette étape, l'oxygène entraîne une chaîne de mouvement d'électrons à travers la membrane des mitochondries. Ce transfert d'électrons renforce la capacité de l'enzyme ATP synthase à produire 38 molécules d'ATP.