Métabolisme et bioénergétique

                                         Métabolisme et bioénergétique

Le métabolisme et l’ensemble des réactions chimique et des transformations moléculaires et aussi des transferts d’énergie qui se déroulent au sein d’un être vivant pour lui permettre notamment de se maintenir en vie, de se reproduire, de se développer et de répondre aux stimulus de son environnement.

Fait intervenir des processus de dégradation (catabolisme) et de synthèse organique (anabolisme).

La bioénergétique est la partie de la biochimie qui étudie et explique les mécanismes de transformation (conversion) de l'énergie dans les tissus vivants.

Pour vivre et croitre les organismes ont besoin de synthétiser de la matière organique cela demande l’énergie.

La bioénergétique étudie les aspects thermodynamiques liés à la production la consommation d’énergie par la cellule considérée comme un système ouvert en échange permanent de matière et d’énergie avec le milieu environnant.

Les Sources d’énergie 

 Chez les procaryotes, l'énergie utilisée peut être de l'énergie lumineuse (photons) ou de l'énergie chimique (énergie contenue dans les liaisons covalentes entre atomes.

1-Chimiotrophes (mécanismes et donneurs d’électrons) : les bactéries   chimiotrohes utilisent l’énergie chimique énergie contenue dans les liaisons entre les liaisons entre atomes libérées lors de réactions d'oxydations de substrats réduits que l'on appelle substrats énergétiques ou sources d'énergie.

Une réaction d'oxydation conduit à la libération d'électrons mais aussi très souvent à la libération de protons ; dans une cellule vivante les réactions d'oxydation sont très souvent des réactions de déshydrogénation. Les substrats énergétiques sont donc des donneurs d'électrons et de protons.

Dans la cellule, la réaction d'oxydation d'un composé réduit est toujours accompagnée de la réduction d'une autre molécule oxydée qui joue le rôle d'accepteur d'électrons transitoire ou final. Les accepteurs transitoires d'électrons, qualifiés de transporteurs d'électrons, sont souvent des coenzymes qui passent de l'état oxydé à l'état réduit, puis de l'état réduit à l'état oxydé au cours de réactions d'oxydoréductions successives jusqu'à la fixation des électrons sur un accepteur final.

Chimiohétérotrophes :  substances organiques=molécule produite seulement par un être vivant : c’est la source de carbone (chimioorganotrphes).  Réduites préexistantes d'origines animale ou végétale.

La souche bactérienne prototrophe quand la présence d’une seule source de carbone dans le milieu de culture est suffisante.

Souche auxotrophe Si plusieurs sources différentes de carbone sont nécessaire.

Chimioautotrophes : substances inorganiques : dioxyde de carbone ou ions hydrogénocarbonates. Les autotrophes sont très fréquent chez les chimiolithotrophes et l'ensemble des phototrophes. Ces bactéries vivent en saprophytes dans le milieu extérieur et sont généralement peut exigeantes en besoins nutritifs.

Les autotrophes sont très fréquent chez les chimiolithotrophes et l'ensemble des phototrophes. Ces bactéries vivent en saprophytes dans le milieu extérieur et sont généralement peut exigeantes en besoins nutritifs.

2-Phototrophe (mécanisme et donneurs d’électrons) :  utilisent la lumière comme source d’énergie.

Les bactéries phototrophes peuvent capter et utiliser l'énergie lumineuse au niveau de complexes multimoléculaires, appelés photosystèmes. Un photosystème est composé d'une "antenne collectrice", qui transmet l'énergie lumineuse à une bactériochlorophylle (capable d'expulser un électron après absorption d'un photon) et d'un "centre réactionnel" (ATP synthétase) permettant la formation d'ATP.

Photoautotrophes :  voir page 8 aussi pour Photohétérotrophes

          Comment les cellules utilisent l’énergie et synthétisent les composants cellulaires ?

C’est à travers le catabolisme et l’anabolisme.

Les réactions de l'anabolisme et du catabolisme sont interconnectées à travers des molécules spécialisées jouant le rôle de cofacteurs enzymatiques comme l’ATP, NAD+ et NADPH.

3-Catabolisme

Qui représente l'ensemble (réaction enzymatiques) des voies de dégradation de ces constituants cellulaires en petites molécules (macromolécule) qui convergent en un petit nombre de molécule de petite taille pour en libérer l'énergie par oxydation. Les vois de catabolisme (glycolyse, cycle de Krebs, dégradation du glycogène… (voir page 10))

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