Energie cellule

Les formes d’énergie utilisable par la cellule

Une réaction est spontanée, c’est-à-dire exergonique, lorsque la variation d’enthalpie libre qui lui est associés est négative, donc elle libère de l’énergie, c’est ce que l’on peut voir sur le schéma. Sur le plan thermodynamique, elle à le droit de se dérouler et simélement à l’échelle cellulaire pour que sa vitesse de déroulement soit compatible avec l’activité de la cellule, elle sera catalysée par un enzyme.

Les organismes, comme les cellules sont des systèmes thermodynamique ouvert, ces derniers prélèvent de l’énergie dans le milieu, puis en redonnent. La forme d’énergie prélevée peut être différente selon les organismes. Les végétaux chlorophylliens ont besoin d’énergie sous forme lumineuse (sous forme de photon) pour avoir leur activité énergétique de type photosynthèse, et puis on sait que des cellules hétérotrophe au carbones, devront prélevé de l’énergie sous forme de matière organique, dans leur environnement pour activer leur métabolisme cellulaire.

On peut travailler avec plusieurs paramètres thermodynamiques, on peut travailler avec l’enthalpie (△G), mais aussi avec l’enthropie (noté S) qui est une mesure du désordre à l’échelle moléculaire. Plus l’enthropie est élevée, plus le milieu est désorganisé. A l’inverse, une enthropie faible correspond à un milieu organisé. Il faut en réalité fournir de l’énergie pour ordonner le milieu. C’est-à-dire qu’il faut fournir de l’énergie pour baisser l’enthropie. Une cellule avec une faible enthropie, c’est une cellule qui a fournis de l’énergie pour mettre les organites correctement en place, maintenir les structures membranaires qui définissent ses derniers, ou alors réparer la cellule.

Trois formes d’énergie utilisables

Pour une cellules ce qui est utilisable c’est un transfert de groupement phosphate (groupement phosphoryle) cette notion de transfert résulte d’un problème d’ATP/ADP ou GTP/GTP, ce sont aussi des réaction d’oxydoréduction qui vont libérer de l’énergie, car la matière organique est une matière réduite, quand on utilise ou dégrade de la matière organique, c’est une source d’énergie pour la cellule. Et enfin une autre source sont les grandients membranaire qui peuvent laisser diffuser des molécules selon leur gradient ce qui libère de l’énergie.

1. Hydrolyse de l’ATP

L’hydrolyse de l’ATP à notre niveau est la forme la plus connue. Tout ce qui va être dit dans cette partie, sera semblable pour les nucléotides triphosphaté.

1. Structure de la molécules

L’ATP est formé d’une base azoté adénine, avec un sucre qui est le ribose. Puis, sur le carbone 5, on a les trois groupements phosphates. Sur ces trois groupements phosphate, on a trois liaisons particulières :

Une liaison Ester qui relit le cinquième carbone au premier phosphate. On parle alors de liaison phosphoester entre l’alcool du cinquième carbone et le premier groupement phosphate. Cette liaison est représenté en bleu sur la molécule.

En rouge, est représenté deux liaisons qui se situent entre le premier et le deuxième / deuxième et troisième groupement phosphate. Ces liaison sont appellés des liaisons phosphanhydre.

Sur ce schéma, le premier groupement phosphate et le alpha, le deuxième béta puis gama pour le troisième.

En termes de type de liaison, ce sont les deux liaisons phosphoanhydre qui vont conféré l’aspetc energétique au nucléotide triphosphaté.

Ce qui libére de l’energie lors de l’hydrolyse de l’ATP, c’est l’hydrolyse d’une voir de deux liaisons phosphanydre.

Quand on regarde ce qu’il se passe lorsque l’on hydrolyse une liaison phosphanhydre dans les condition standard, elle libère 30,5KJ/mol.

REMARQUE : Dans les condition cellulaire, avec un pH adéquat, on a un △G= -55 KJ/mol

On peut expliquer cette aspect énergétique par les propriétés des groupements phosphates présents de par et d’autres des liaisons.

Ce sont des groupement PO43-, c’est-à-dire que les groupements phosphates emmène avec eux des charges négatives. On a cote a cote plusieurs oxygène avec des charges négatives. Ces derniers lorsqu’ils sont cote à cote ont tendance spontanément à se repousser, on a alors une molécules qui n’est pas stable. On a alors tendance à hydrolyser spontanément ses molécules d’ATP.

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