Les organismes vivants forment une chaîne énergétique dans laquelle les plantes produisent des aliments que les animaux et d'autres organismes utilisent comme source d'énergie. Le processus principal qui produit de la nourriture est photosynthèse dans les plantes et la principale méthode de conversion de la nourriture en énergie est la respiration cellulaire.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La molécule de transfert d'énergie utilisée par les cellules est ATP. Le processus de respiration cellulaire convertit la molécule ADP en ATP, où l'énergie est stockée. Cela se produit via le processus en trois étapes de la glycolyse, le cycle de l'acide citrique et la chaîne de transport d'électrons. La respiration cellulaire se divise et oxyde le glucose pour former des molécules d'ATP.
Au cours de la photosynthèse, les plantes captent l'énergie lumineuse et l'utilisent pour alimenter des réactions chimiques dans les cellules végétales. L'énergie lumineuse permet aux plantes de combiner le carbone du dioxyde de carbone dans l'air avec l'hydrogène et l'oxygène de l'eau pour former glucose.
Dans respiration cellulaire, les organismes tels que les animaux mangent des aliments contenant du glucose et décomposent le glucose en énergie, dioxyde de carbone et eau. Le dioxyde de carbone et l'eau sont expulsés de l'organisme et l'énergie est stockée dans une molécule appelée adénosine triphosphate ou ATP. La molécule de transfert d'énergie utilisée par les cellules est l'ATP, et elle fournit l'énergie pour toutes les autres activités des cellules et des organismes.
Les types de cellules qui utilisent le glucose pour l'énergie
Les organismes vivants sont soit unicellulaires procaryotes ou alors eucaryotes, qui peut être unicellulaire ou multicellulaire. La principale différence entre les deux est que les procaryotes ont une structure cellulaire simple sans noyau ni organites cellulaires. Les eucaryotes ont toujours un noyau et des processus cellulaires plus complexes.
Les organismes unicellulaires des deux types peuvent utiliser plusieurs méthodes pour produire de l'énergie et beaucoup utilisent également la respiration cellulaire. Les plantes et les animaux avancés sont tous des eucaryotes et utilisent presque exclusivement la respiration cellulaire. Les plantes utilisent la photosynthèse pour capter l'énergie du soleil, mais stockent ensuite la majeure partie de cette énergie sous forme de glucose.
Les plantes et les animaux utilisent le glucose produit par la photosynthèse comme source d'énergie.
La respiration cellulaire permet aux organismes de capturer l'énergie du glucose
La photosynthèse produit du glucose, mais le glucose n'est qu'un moyen de stocker de l'énergie chimique et ne peut pas être utilisé directement par les cellules. Le processus global de photosynthèse peut être résumé dans la formule suivante :
6CO2 + 12H2O + énergie lumineuse → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Les plantes utilisent la photosynthèse pour convertir énergie lumineuse en énergie chimique et ils stockent l'énergie chimique dans le glucose. Un deuxième processus est nécessaire pour utiliser l'énergie stockée.
La respiration cellulaire convertit l'énergie chimique stockée dans le glucose en énergie chimique stockée dans la molécule d'ATP. L'ATP est utilisé par toutes les cellules pour alimenter leur métabolisme et leurs activités. Les cellules musculaires font partie des types de cellules qui utilisent le glucose pour produire de l'énergie, mais le convertissent d'abord en ATP.
La réaction chimique globale pour la respiration cellulaire est la suivante :
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2Molécules O + ATP
Les cellules décomposent le glucose en dioxyde de carbone et en eau tout en produisant de l'énergie qu'elles stockent dans les molécules d'ATP. Ils utilisent ensuite l'énergie ATP pour des activités telles que la contraction musculaire. Le processus complet de respiration cellulaire a trois étapes.
La respiration cellulaire commence par diviser le glucose en deux parties
Le glucose est un glucide à six atomes de carbone. Au cours de la première étape du processus de respiration cellulaire appelée glycolyse, la cellule brise les molécules de glucose en deux molécules de pyruvate, ou molécules à trois carbones. Pour démarrer le processus, il faut de l'énergie, donc deux molécules d'ATP provenant des réserves de la cellule sont utilisées.
À la fin du processus, lorsque les deux molécules de pyruvate sont créées, de l'énergie est libérée et stockée dans quatre molécules d'ATP. La glycolyse utilise deux molécules d'ATP et en produit quatre pour chaque molécule de glucose traitée. Le gain net est de deux molécules d'ATP.
Lequel des organites d'une cellule libère l'énergie stockée dans les aliments ?
La glycolyse commence dans le cytoplasme cellulaire, mais le processus de respiration cellulaire se déroule principalement dans le mitochondries. Les types de cellules qui utilisent le glucose pour produire de l'énergie comprennent presque toutes les cellules du corps humain, à l'exception des cellules hautement spécialisées telles que les cellules sanguines.
Les mitochondries sont de petits organites liés à la membrane et sont les usines cellulaires qui produisent l'ATP. Ils ont une membrane externe lisse et un haut plié membrane intérieure où se déroulent les réactions de respiration cellulaire.
Les réactions ont d'abord lieu à l'intérieur des mitochondries pour produire un gradient d'énergie à travers la membrane interne. Les réactions ultérieures impliquant la membrane produisent l'énergie utilisée pour créer des molécules d'ATP.
Le cycle de l'acide citrique produit des enzymes pour la respiration cellulaire
Le pyruvate produit par la glycolyse n'est pas le produit final de la respiration cellulaire. Une deuxième étape transforme les deux molécules de pyruvate en une autre substance intermédiaire appelée acétyl-CoA. L'acétyl-CoA entre dans le le cycle de l'acide citrique et les atomes de carbone de la molécule de glucose d'origine sont complètement convertis en CO2. le acide citrique la racine est recyclée et se lie à une nouvelle molécule d'acétyl-CoA pour répéter le processus.
L'oxydation des atomes de carbone produit deux autres molécules d'ATP et convertit les enzymes NAD+ et FAD à NADH et FADH2. Les enzymes converties sont utilisées dans la troisième et dernière étape de la respiration cellulaire où elles agissent comme donneurs d'électrons pour la chaîne de transport d'électrons.
Les molécules d'ATP capturent une partie de l'énergie produite, mais la majeure partie de l'énergie chimique reste dans les molécules de NADH. Les réactions du cycle de l'acide citrique ont lieu à l'intérieur des mitochondries.
La chaîne de transport d'électrons capte la majeure partie de l'énergie de la respiration cellulaire
le chaîne de transport d'électrons (ETC) est constitué d'une série de composés situés sur la membrane interne des mitochondries. Il utilise des électrons du NADH et du FADH2 enzymes produites par le cycle de l'acide citrique pour pomper des protons à travers la membrane.
Dans une chaîne de réactions, les électrons de haute énergie de NADH et FADH2 sont transmis à la série de composés ETC, chaque étape conduisant à un état d'énergie électronique inférieur et à des protons pompés à travers la membrane.
A la fin des réactions ETC, les molécules d'oxygène acceptent les électrons et forment des molécules d'eau. L'énergie des électrons provenant à l'origine de la division et de l'oxydation de la molécule de glucose a été convertie en un gradient d'énergie des protons à travers la membrane interne des mitochondries.
Parce qu'il y a un déséquilibre des protons à travers la membrane interne, les protons subissent une force pour se diffuser à l'intérieur des mitochondries. Une enzyme appelée ATP synthase est intégré dans la membrane et crée une ouverture, permettant aux protons de revenir à travers la membrane.
Lorsque les protons traversent l'ouverture de l'ATP synthase, l'enzyme utilise l'énergie des protons pour créer des molécules d'ATP. La majeure partie de l'énergie de la respiration cellulaire est captée à ce stade et stockée dans 32 molécules d'ATP.
La molécule d'ATP stocke l'énergie de respiration cellulaire dans ses liaisons phosphate
L'ATP est un produit chimique organique complexe avec une base adénine et trois groupes phosphate. L'énergie est stockée dans les liaisons contenant les groupes phosphate. Lorsqu'une cellule a besoin d'énergie, elle rompt l'une des liaisons des groupes phosphate et utilise l'énergie chimique pour créer de nouvelles liaisons dans d'autres substances cellulaires. La molécule d'ATP devient adénosine diphosphate ou ADP.
Dans la respiration cellulaire, l'énergie libérée est utilisée pour ajouter un groupe phosphate à l'ADP. L'ajout du groupe phosphate capture l'énergie de la glycolyse, le cycle de l'acide citrique et la grande quantité d'énergie de l'ETC. Les molécules d'ATP résultantes peuvent être utilisées par l'organisme pour des activités telles que le mouvement, la recherche de nourriture et la reproduction.