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Mise en évidence d'un métabolisme cellulaire actif

Mise en évidence d'un métabolisme cellulaire actif par un indicateur coloré non toxique, le rouge de phénol dont la couleur rouge vire au jaune en milieu acide (témoin d'un métabolisme cellulaire). Des cellules eucaryotes, d'origine humaine, sont cultivées en lignée continue dans un milieu nutritif isotonique qui mime le milieu intérieur des organismes vivants. Manipulation préparatoire à la phase d'ultracentrifugation de cultures cellulaires destinées à la propagation et l'isolement de virus.

VIROLOGIE ET PATHOGENESE VIRALE - LYON
© CNRS Photothèque / CHATIN, Jérôme
Référence : 2004n00160

 

Le métabolisme cellulaire est l’ensemble des réactions chimiques de synthèse et de dégradation des molécules nécessaires au bon fonctionnement d’une cellule. Les enzymes, biocatalyseurs protéiques, et l’adénosine triphosphate (ATP), molécule énergétique, sont indispensables à l’activité cellulaire.

 

 

 

 

 

Enzyme de cristallin de porc

 

 

 

 

 

 

 

Interactions entre un régulateur de réponse et sa kinase

 

 

 

 

 

 

 

Site actif d'une enzyme

 

 

 

 

 

 

 

Mitochondrie

 

 

 

 

 

Les enzymes

Les enzymes sont des protéines qui ont une fonction de biocatalyseur : elles accélèrent la vitesse des réactions chimiques au sein du vivant. Par cette fonction, pivot de la vie cellulaire, elles interviennent dans la réalisation des phénotypes cellulaires et macroscopiques.

Chaque enzyme est spécifique d’un substrat et d’une réaction. Le site actif de la molécule enzymatique est constitué d’un site de fixation au substrat et d’un site catalytique où se déroule la transformation du substrat (S) en un produit (P). Lors d’une réaction biochimique, l’enzyme (E) forme un complexe enzyme-substrat (ES) transitoire. La réaction s’écrit :

  E+S ‹—› ES —› E+P


Plus la quantité de substrat est importante plus la vitesse de réaction augmente jusqu’à une valeur maximale qui correspond au phénomène de saturation lorsque tous les sites actifs des enzymes sont occupés par des molécules de substrat. L’activité de l’enzyme dépend aussi de sa conformation spatiale qui est modifiée selon les conditions de température et de pH du milieu. Comme toutes les protéines, une enzyme qui subit une élévation trop importante de température est dénaturée, elle devient inactive.

 

L’ATP

L’ATP libère, lors de son hydrolyse, l’énergie utilisable par la cellule et indispensable à son fonctionnement. Cette molécule intervient par exemple dans la contraction des fibres musculaires, l’activité nerveuse et les biosynthèses. Elle est composée de la base azotée adénine liée à un sucre et trois groupements phosphate.
La réaction d’hydrolyse de l’ATP s'écrit :

ATP —› ADP + Pi + libération d’énergie

ADP = adénosine diphosphate ; Pi = phosphate inorganique


Comme la molécule d'ATP n’est pas stockée, son renouvellement est assuré par synthèse au niveau des mitochondries lors du processus de respiration cellulaire chez les cellules hétérotrophes en présence d’oxygène (aérobie), ou bien par fermentation en absence d’oxygène (anaérobie). L’hétérotrophie existe chez les cellules animales, les champignons et la plupart des bactéries, mais aussi chez toutes les cellules végétales non chorophylliennes.

 

Respiration cellulaire

La respiration cellulaire permet la production d’ATP à partir de la dégradation complète de molécules organiques, en présence d’oxygène. Chaque molécule de glucose dégradée produit 36 molécules d’ATP.

L’équation bilan de la respiration cellulaire est :

C6H12O6 + 6O2 —› 6CO2 + 6H2O + énergie (36 ATP)


La respiration cellulaire se déroule en trois étapes.
La glycolyse est la première étape. C’est la transformation du glucose en pyruvate au cours de réactions d’oxydoréduction. Elle a lieu dans le cytoplasme et produit deux molécules d’ATP.
La deuxième étape se produit dans la matrice de la mitochondrie c'est-à-dire à l’intérieur de cet organite. Le pyruvate entre dans un cycle de réactions de décarboxylation oxydative qui entraîne le rejet de dioxyde de carbone (CO2) et de molécules réduites, utilisées dans l’étape suivante.
La dernière étape se déroule au niveau des crêtes de la membrane interne de la mitochondrie. Les molécules réduites cèdent leurs électrons et protons à travers une chaîne de transport appelée chaîne respiratoire. Le dioxygène (O2) est la dernière molécule qui accepte des électrons en produisant de l’eau (H2O). Cette réaction est couplée à la production d’ATP par l’enzyme ATP synthase.

 

 

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