À la fin, vous saurez
- Localiser les grandes étapes chez une cellule eucaryote.
- Distinguer respiration aérobie et fermentation.
- Exploiter une stœchiométrie et un bilan d’ATP donné.
Avant de commencer
Cellule, mitochondrie, réactions d’oxydoréduction et rôle énergétique de l’ATP.
Comprendre
Une première étape commune
La glycolyse a lieu dans le cytosol. Par glucose, elle produit deux pyruvates, un bilan net de deux ATP et des coenzymes réduits. L’ATP permet de coupler des transformations énergétiques au travail cellulaire ; ce n’est pas un stock d’énergie de longue durée comparable aux réserves nutritives.
Respiration aérobie
Chez les eucaryotes, l’oxydation du pyruvate et le cycle de Krebs se déroulent dans la matrice mitochondriale ; la chaîne respiratoire et l’ATP synthase sont dans la membrane interne. Le dioxygène est l’accepteur final d’électrons et permet la formation d’eau. Le gradient de protons alimente la synthèse d’ATP. Le bilan global idéal du glucose est C₆H₁₂O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O.
Fermentation et rendement
La fermentation régénère le NAD⁺ nécessaire à la poursuite de la glycolyse sans chaîne respiratoire. Dans les modèles usuels lactique et alcoolique, le bilan net est de deux ATP par glucose, issus de la glycolyse. La fermentation alcoolique libère du CO₂, la fermentation lactique usuelle non. Le rendement ATP de la respiration varie selon les cellules et les conventions de bilan ; ne pas imposer un chiffre unique sans données.
Exemple guidé
On fournit à deux cultures 1,0 mmol de glucose chacune. Le modèle donne 30 ATP par glucose en respiration et 2 en fermentation. Calculer les quantités d’ATP et la consommation théorique de O₂ en respiration complète.
- Pour la culture respiratoire : 1,0×30=30 mmol d’ATP.
- Pour la culture fermentaire : 1,0×2=2,0 mmol d’ATP.
- Le rapport des rendements dans ce modèle est 30/2=15.
- L’oxydation complète demande 6 mol de O₂ par mol de glucose, donc 6,0 mmol de O₂. Les 30 ATP sont une hypothèse de l’exercice, pas une constante universelle.
À vous de jouer
Exercice 1
Pour 0,50 mmol de glucose entièrement oxydé, prévoir les quantités de O₂ consommé et de CO₂ produit.
Un indice
Utiliser les coefficients 1:6:6 du bilan global.
Voir la correction
O₂ consommé=3,0 mmol et CO₂ produit=3,0 mmol.
Exercice 2
Une fermentation alcoolique suit C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂. Pour 0,20 mol de glucose transformé, calculer les quantités de produits.
Un indice
Chaque mole de glucose donne deux moles de chaque produit.
Voir la correction
On obtient 0,40 mol d’éthanol et 0,40 mol de CO₂ dans ce modèle stœchiométrique.
Exercice 3
Une culture produit du CO₂ sans consommation mesurable de O₂. Cela suffit-il à prouver une fermentation lactique ?
Un indice
Comparer les produits des fermentations et les limites d’une observation.
Voir la correction
Non. La fermentation lactique usuelle ne libère pas de CO₂ ; l’observation est compatible notamment avec une fermentation alcoolique, mais il faut identifier les produits et contrôler les conditions pour conclure.
Les erreurs à éviter
- La glycolyse se déroule dans le cytosol, pas dans la matrice mitochondriale.
- Une libération de CO₂ ne prouve pas à elle seule une respiration aérobie.
- Ne pas confondre rendement par glucose et vitesse de production d’ATP.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — SVT ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.