l'origine de l'ATP

Légende alternative :

glycolyse (hyaloplasme) : Molécule de glucose = oxydée en acide pyruvique. Cette réaction est couplée à la réduction d'un composé, le NAD+. L'énergie libérée à cetle réaction = synthèse de 2 molécules d'ATP. glucose C6H1206 2 NAD* oxydation réduction NADH.H ▸ Cycle de Krebs (matrice mitochondries): acide pyruvique produit par glycolyse rentre dans mitochondrie totalement oxydé au cours série de réactions chimiques = cycle de Kbrebs. Ce cycle rejette du dioxyde de carbone et génère des NADH, H+ ainsi que des molécules d'ATP. matrice Réaction de la glycolyse au sein du hyaloplasme 2 (ADP + Pi) 2 ATP oxydation NAD PARAAAAAAAAAAR membrane interne oooooooooo espace intermembranaire 9999999999 membrane externe www ‣ Les réactions de la chaîne respiratoire (crêtes mitochondriales): dernière étape très productrice d'ATP série de réaction au niv. des crêtes mitochondriales, c'est-à-dire dans les replis membranaires de la mitochondries. chaine respiratoire énergie 1/20₂ acide pyruvique 2 C3H403 H₂O réduction 2 NADH,H* Pyruvate (acide pyruvique) SR Réactions de la chaîne respiratoire 5RH, ADP + Pi CYCLE DE KREBS Réaction du cycle de Krebs dans matrice énergie ATP 3CO, 1 ADP +PL 1ATP La fermentation : La fermentation (à l'échelle cellulaire) peut se réaliser en absence d'oxygène, c'est-à-dire dans un milieu anaérobie (pauvre en oxygène). Il existe de nombreux types de fermentation : la fermentation alcoolique (qui produit l'alcool), la fermentation malolactique, acétique, lactique... etc. Celle qui se produit dans les muscles est la fermentation lactique. L'équation globale de la fermentation lactique peut se résumer ainsi : C6H12O6 +2 ADP + 2 Pi → 2C3H603 (acide lactique) + 2 ATP Elle se réalise en 2 étapes: - La glycolyse (comme respiratº) La production d'acide lactique : Elle se produit au niveau du hyaloplasme el consiste simplement dans la production d'acide lactique à partir d'acides pyruviques via une réaction d'oxydoréduction couplée avec NADH,H+ et NAD issu de la glycolyse. Ce couple de réaction peut se représenter comme suit. Milieu avec mithocondrie Milieu sans mithocondrie glucose C6H1206 Comparaison respiration / fermentation : or s 2 (ADP + Pi) 2 ATP 92 ↑ 2 NAD ▸ Respiration = molécule de glucose est complètement oxydée en CO2, cela permet la production de 36 molécules d'ATP par mole de glucose. Toutefois, elle nécessite la présence d'oxygène. D'où l'accélération de la respiration au niveau pulmonaire lors d'un effort physique long. acide lactique 2 C₂H₂03 acide pyruvique 2 C₂H₂03 Schéma production d'acide lactique CO2 acide pyruvique 2 C₂H₂O₂ 2 NADH.H* Les mitochondries, organites clés de la respiration ▸ Fermentation = oxydation est partielle. Molécule de glucose-> fermentation permet seulement la production de seulement 2 molécules d'ATP. Toutefois, la fermentation ne nécessite pas d'oxygène. sang 0₂ glucides lipides CO₂ 2 NAD acide lactique glucose CH120 2 NADH.H glycolyse glucides glucose C₂H1206 2 ATP 2 acides pyruviques hyaloplasme glycolyse 2 ATP 2 acides pyruviques cycle de Krebs 2 NAD 2 NADH,H 2 NADH,H 2 NAD 2 lactiques 2 ATP 6 CO₂ Résistance à la fatigue Vitesse de contraction Richesse en mitochondries Teneur en enzymes de la fermentation lactique NADH,H NAD 60₂ 6 H₂0 M mitochondrie lente L'adaptabilité du muscle squelettique aux pratiques sportives Deux types de fibres musculaires : élevée Fibre de type I forte faible forte faible chaine respiratoire Schéma comparant la respiration avec la fermentation 32 ATP ➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖ accumulation Un muscle squelettique renferme des fibres musculaires spécialisées dans des efforts de nature différente : ▸ fibres lentes, de type I (fibres rouges) riches en mitochondries, d'une puissance modérée, mais très résistantes à la fatigue. Leur voie principale de régénération de l'ATP est la respiration. Ces fibres sont sollicitées lors d'exercices d'endurance. ▸fibres rapides, de type II (fibres blanches) pauvres en mitochondries, très puissantes mais peu résistances à la fatigue. Elles régénèrent l'ATP principalement par fermentation lactique. Elle sont sollicitées pour des exercices intenses de courte durée. RESPIRATION rendement 50 à 60 % FERMENTATION LACTIQUE Fibre de type II faible rendement rapide faible moyenne à élevée faible élevée Irrigation sanguine Teneur en glycogène* Tableau présentant quelques caractéristiques biochimiques des deux types de fibres musculaires Selon l'intensité et la durée de l'exercice, la fermentation lactique puis la respiration prennent le relais, permettant le maintien du travail musculaire. 100 50 0 Le relais des métabolismes : 0 Travail fourni par le muscle (en joules par kg de muscle) voie anaérobie de la phosphocréatine métabolisme anaérobie (fermentation lactique) métabolisme aérobie (respiration) Durée de l'exercice (en min) Graphique présentant l'intervention des voies métaboliques au cours d'une effort musculaire Les molécules exogènes : tendineuses et à long terme cancers, stérilité, voire masculinisation du corps pour les athlètes féminines. Des substances exogènes (extérieures à l'organisme) = renforcer fibres musculaires. Dans certains dopages, les sportifs ont recours à des stéroïdes anabolisants = dérivés de la testostérone -> effet de réaliser une hypertrophie des fibres musculaires mais n'augmente pas le nombre de fibres. Malheureusement, outre l'acte de tricherie qu'il constitue, le dopage = effets secondaires catastrophiques -> entraîner à court terme des lésions musculaires et 3 000 2 000 1 000 0 - 1000 3 000 2000 1000 0 - 1 000 Calibre des fibres musculaires (en um2) Type I Type II 0 200 400 600 Doses d'énanthate de testostérone (en mg) Graphique présentant l'effet d'énasthane de testostérone (stéroïdes anabolisants) sur le calibre des fibres musculaires Conclusion Molécule d'ATP = molécule énergétique de base utilisée par toute activité cellulaire, notamment lors de la contraction musculaire. Cet ATP est généré par deux voies métaboliques principales : la respiration et la fermentation (principalement lactique). Selon le sport effectué et le moment de l'activité physique, ces deux voies vont être mobilisées. Les fibres de type I utilisent majoritairement la respiration tandis que les fibres de type II utilisent les fibres de type II. Les produits dopants vont hypertrophier les fibres musculaires mais ont des effets secondaires très dommageables sur le long terme.