Métabolisme énergétique

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L'ATP

La molécule d'ATP est formée de l'union de trois types de sous-unités:

  • Une base azotée appelée adénine
  • Un sucre à 5 carbones, le ribose
  • Trois groupements phosphates (H3PO4)


ATP

  


Base azotée adénine


Ribose


Groupe phosphate

 


ATP

La liaison chimique unissant le deuxième phosphate au troisième peut facilement se faire et se défaire. Lorsqu'elle se défait, lorsque le troisième phosphate se détache du reste de la molécule, il y a libération d'énergie.

 

  

Triphosphate: trois phosphates

Diphosphate : deux phosphates

Inversement, on peut refaire la liaison, rattacher à nouveau le phosphate aux deux autres, si on fournit de l'énergie.

 

    

L'énergie libérée par la transformation de l'ATP en ADP + P peut servir à activer une réaction endergonique.

On représente ce type de réaction où l'une fournit l'énergie nécessaire à l'autre par une double flèche. C'est ce qu'on appelle une réaction couplée :

De même, une réaction exergonique peut fournir l'énergie nécessaire pour reformer de l'ATP à partir d'ADP et de P.

OU

 



Est-ce que la transformation de l'acide phosphoénolpyruvique en acide pyruvique dégage ou absorbe de l'énergie?

 

  
L'énergie libérée par la rupture de la liaison du troisième phosphate de l'ATP est absorbée par la réaction endergonique (A se transforme en B).

 

On peut faire une analogie avec des piles rechargeables. L'ATP correspond à une pile chargée et l'ADP à une pile à plat. L'ATP contient de l'énergie qu'elle peut céder, comme une pile chargée. L'ADP n'en contient plus.

En fait, l'ADP contient encore un peu d'énergie dans la liaison entre les deux phosphates. Dans certains cas, l'ADP peut se transformer en AMP (adénosine monophosphate) en perdant un P. La perte de ce P libère encore un peu d'énergie.

L'énergie dégagée par la respiration d'une molécule de glucose peut servir à former de l'ATP à partir d'ADP et de P. En fait, la respiration complète d'une molécule de glucose fournit théoriquement assez d'énergie pour assembler 36 ATP (en pratique, à cause de pertes d'énergie diverses, le rendement est un peu moindre).

Les ATP formés peuvent sortir de la mitochondrie et se rendre dans la cellule partout où on a besoin de leur énergie.

  
N.B. Aucun transfert d'énergie n'est efficace à 100% (première loi de la thermodynamique). Il y a toujours des pertes en chaleur lors du transfert de l'énergie du glucose dans l'ATP. Dans le cas de la conversion de l'énergie du glucose en énergie accumulée dans l'ATP, le rendement est d'environ 40%, c'est à dire que près de 40% de l'énergie du glucose s'accumule dans l'ATP alors que le reste se perd en chaleur.
 

Pourquoi les êtres vivants dégagent-ils de la chaleur ?
 

Regardez bien ce schéma de concept. Tout y est.

Dans la mitochondrie, le glucose réagit avec l'oxygène pour former du gaz carbonique et de l'eau. L'énergie dégagée par la réaction permet d'assembler des ATP à partir d'ADP et de P. Ces ATP quittent la mitochondrie et se répandent dans le reste de la cellule où ils pourront céder leur énergie aux réactions endergoniques qui en nécessitent.

Les ADP et P produits retournent dans la mitochondrie pour être rechargés en ATP. Et le cycle recommence.

 

    
Travail et énergie
© Gilles Bourbonnais / Cégep de Sainte-Foy