Chaine respiratoire

La respiration cellulaire est le processus d'oxydation des molécules alimentaires (glucose, le dioxyde de carbone et l'eau) et la production de l'adénosine triphosphate (ATP), utilisé comme source d'énergie chimique. Le processus de respiration cellulaire se produit dans le cytosol des procaryotes et principalement dans les mitochondries pour les cellules eucaryotes. Au niveau de la membrane interne mitochondriale dans les eucaryotes, les électrons des donneurs d'électrons (le NADH et le succinate) traversent la chaîne respiratoire mitochondriale jusqu'à l'accepteur d'électrons (oxygène) qui est réduit à l'eau, accompagné du pompage des protons à travers de la membrane interne de la matrice vers l'espace inter-membrane (IMS). La chaîne respiratoire mitochondriale comprend quatre complexes multi-sous-unités (complexes respiratoires mitochondriaux I, II, III et IV) ainsi que le support d'électrons liposolubles (ubiquinone, UQ) entre les complexes I / II et III et les complexes hydrosolubles (cytochrome c) entre les complexes III et IV (figure 1). Le complexe I (CI), le complexe III (CIII) et le complexe IV (CIV) peuvent pomper des protons de la matrice vers IMS et produire un gradient électrochimique de protons DC à travers la membrane interne. L'énergie des protons retournant à la matrice sera utilisée par l'enzyme de synthèse ATP (ATPase, également appelée complexe V) pour générer de l'ATP. Le couplage entre le transfert d'électrons et la synthèse de l'ATP est appelé phosphorylation oxydative (OXPHOS).

Il existe deux voies de transfert d'électrons dans la chaîne respiratoire. Le premier est à partir de NADH. Les électrons de NADH sont transférés par CI à UQ, qui est réduit à ubiquinol (UQH2), puis UQH2 est oxydé par CIII et les électrons sont transférés de CIII au cytochrome c, et finalement le cytochrome c est oxydé par CIV en transférant des électrons à l'oxygène pour générer une molécule d'eau dans le CIV. La seconde voie est couplée au cycle de Krebs dans la matrice et à partir de l'oxydation du succinate. Les électrons du succinate sont transférés à UQ par le Complexe II (CII), puis au cytochrome c à CIII et enfin à l'oxygène par CIV. Pour la première voie, chaque transfert d'électrons est couplé avec cinq protons pompé de la matrice à IMS. Alors que le second est moins efficace et que chaque transfert d'électrons pompera trois protons de la matrice à l'IMS.

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