La glycolyse et la respiration cellulaire
Le trajet du glucose, des coenzymes, des électrons, des protons et de l'ATP dans une
cellule musculaire, suivi étape par étape : la glycolyse dans le cytoplasme, l'oxydation complète du
pyruvate dans la matrice de la mitochondrie, la chaîne respiratoire de la membrane interne, puis les
trois ensemble et en continu. Comment l'oxydation du glucose fournit-elle l'ATP nécessaire au travail
de la cellule ? La mitochondrie est ici dessinée à une échelle assez grande pour que la chaîne
respiratoire tienne sur une crête de sa membrane interne, sans agrandissement séparé. La suppression
du dioxygène complète le parcours.
Pause
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Étape 1 sur 14
Volet 1 La glycolyse, dans le cytoplasme
Volet 2 L'oxydation du pyruvate, dans la matrice
Volet 3 La chaîne respiratoire, dans la membrane interne
Volet 4 Le couplage des trois étapes
La glycolyse et la respiration cellulaire
Panneau supérieur : coupe schématique d'une cellule musculaire.
La glycolyse occupe le cytoplasme, à gauche ; la mitochondrie, dessinée en grand, porte dans sa matrice
le cycle de Krebs, et sur une crête de sa membrane interne la chaîne respiratoire et l'ATP synthase. Le glucose, le pyruvate, les coenzymes, les électrons, les protons, le dioxygène, le dioxyde
de carbone et l'ATP y sont figurés en déplacement, étape par étape. Panneau inférieur : les deux
réserves communes aux trois étapes, trente-six nucléotides à adénine et douze coenzymes NAD, et le
bilan de matière.
CYTOPLASME
Glycolyse
Glucose
2 ATP
2 pyruvates
2 acides lactiques
Fermentation lactique
ATP
travail cellulaire : contraction musculaire
Membrane externe
Espace intermembranaire
Membrane interne
Matrice
Mitochondrie
2 pyruvates
2 acétyl-CoA
oxaloacétate
Citrate
Cycle
de Krebs
2 ATP
Chaîne de transporteurs : complexes I à IV
I
II
III
IV
ATP synthase
32 ATP
Supprimer ou rétablir le dioxygène
Dioxygène
LES RESERVES COMMUNES AUX TROIS ETAPES ET LE BILAN DE MATIERE
Stœchiométrie retenue, pour une
molécule de glucose : glycolyse, 2 pyruvates, 2 (NADH+H+ ) et 2 ATP ; oxydation complète du
pyruvate dans la matrice, 6 CO2 , 10 (NADH+H+ ) et 2 ATP ; réoxydation des
12 (NADH+H+ ) par la chaîne respiratoire, 12 H2 O et 32 ATP, soit 36 ATP au total et
un rendement de 40 %. Ces douze coenzymes et ces trente-six nucléotides à adénine sont la contenance
retenue pour les deux réserves du panneau inférieur. Le cycle de Krebs est précédé de la
décarboxylation oxydative du pyruvate en acétyl-coenzyme A ; le nombre de coenzymes réduits n'est pas
ventilé réaction par réaction, seul le total étant établi. Les coenzymes réduits formés dans le
cytoplasme par la glycolyse sont figurés gagnant directement la matrice, sans que soient représentés les systèmes de navette de la
membrane interne, hors programme. La chaîne respiratoire est figurée par ses quatre complexes, nommés I à IV, que les
électrons traversent successivement : les complexes I, III et IV transfèrent des protons de la
matrice vers l'espace intermembranaire, le complexe II n'en transfère aucun. Les transporteurs
mobiles qui relient les complexes entre eux ne sont pas figurés, et une seule crête est
représentée. Suppression du dioxygène : privée
d'accepteur final, la chaîne respiratoire s'arrête, les coenzymes réduits s'accumulent et le cycle de
Krebs cesse faute de NAD+ ; la fermentation lactique réoxyde alors les coenzymes réduits de la
glycolyse, qui reste la seule source d'ATP, à raison de 2 ATP par glucose et d'un rendement de 2 %.
Le module reproduit ce transitoire en trois secondes, l'échelle de
temps de la figure n'étant pas celle de la cellule. La mitochondrie est dessinée à une échelle assez grande pour porter, sur une crête de sa membrane
interne, la chaîne de transporteurs et l'ATP synthase ; l'intérieur de la crête communique avec
l'espace intermembranaire périphérique par son ouverture de gauche. Coupe schématique, sans échelle. Programme de
terminale, enseignement de spécialité, thème « Corps humain et santé », partie « Produire le mouvement :
contraction musculaire et apport d'énergie » ; notions de respiration cellulaire, glycolyse, cycle de
Krebs, fermentation lactique et rendement.
Yann Bouyeron - 2026 - svtrek.scientic.org