Qu'est-ce que le métabolisme cellulaire?
Le métabolisme cellulaire est un terme général qui couvre toutes les réactions chimiques qui convertissent de l'énergie ou utilisent de l'énergie à l'intérieur d'une cellule. Les cellules humaines et de nombreux autres organismes multicellulaires utilisent le processus de respiration aérobie pour convertir les aliments en énergie. Les plantes et certains microorganismes effectuent le processus de la photosynthèse. D'autres organismes utilisent la respiration anaérobie ou la fermentation, types de métabolisme cellulaire ne nécessitant pas d'oxygène.
Deux types de réactions chimiques se produisent dans le métabolisme cellulaire, les réactions cataboliques et les réactions anaboliques. Les réactions cataboliques produisent de l'énergie pour la cellule, tandis que les réactions anaboliques nécessitent de l'énergie pour créer les molécules nécessaires au fonctionnement de la cellule. Les cellules stockent de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP), créée par des réactions cataboliques et utilisée par des réactions anaboliques.
La respiration aérobie décompose les sources organiques de carbone, telles que les glucides, les protéines et les graisses. Premièrement, le processus de glycolyse décompose une molécule de glucose - un sucre à six atomes de carbone - en deux molécules de pyruvate, deux molécules de nicotinamide adénine dinucléotide réduit (NADH) et deux molécules d’ATP. Le cycle de Kreb, également appelé cycle de l'acide citrique (CAC) ou cycle de l'acide tricarboxylique (TCA), décompose davantage le pyruvate créé pendant la glycolyse en dioxyde de carbone et en eau, créant ainsi deux molécules supplémentaires d'ATP. Un mécanisme appelé chaîne de transport d'électrons transfère des atomes d'hydrogène du NADH à l'oxygène. Ce transfert libère de l'énergie, qui est utilisée pour créer 34 molécules supplémentaires d'ATP.
La glycolyse et le cycle de Kreb se déroulent de la même manière dans la respiration anaérobie que dans la respiration aérobie. Cependant, dans la chaîne de transport d'électrons, des molécules inorganiques - des molécules qui ne contiennent pas de carbone - sont utilisées comme accepteurs d'électrons à la place de l'oxygène. Le type de molécule inorganique utilisée dépend de l'organisme. Par exemple, certains organismes utilisent des composés contenant du soufre et d'autres utilisent des composés contenant de l'azote. La respiration anaérobie produit un total de 36 molécules d'ATP, contre 38 pour la respiration aérobie.
La fermentation est une autre forme de métabolisme anaérobie, mais contrairement à la respiration anaérobie, elle n’implique ni chaîne de transport d’électrons ni cycle de Kreb. La glycolyse décompose les molécules organiques pour créer de l'énergie. Comme la glycolyse est la seule réaction qui se produit lors de la fermentation, elle ne produit que deux molécules d’ATP par molécule de glucose.
Les plantes et certains micro-organismes, qui sont tous classés comme photoautotrophes, tirent leur énergie d'une forme de métabolisme cellulaire appelée photosynthèse, plutôt que de la respiration. Les photoautotrophes tirent leur énergie de la lumière et la convertissent en énergie chimique sous forme d'ATP. Les cellules utilisent ensuite l'ATP pour convertir le dioxyde de carbone en glucose et en d'autres nutriments dont l'organisme a besoin.