L’énergie particulière de la voie par une cellule emploie dépend en grande partie du fait que la cellule est un eucaryote ou procaryote. Les cellules eucaryotes utilisent trois processus majeurs pour transformer l’énergie contenue dans les liaisons chimiques des molécules alimentaires en formes plus facilement utilisables — souvent des molécules porteuses riches en énergie. L’adénosine 5 ‘ – triphosphate, ou ATP, est la molécule porteuse d’énergie la plus abondante dans les cellules. Cette molécule est composée d’une base anitrogène (adénine), d’un sucre ribose et de trois groupes phosphates., Le mot adénosinerefère à l’adénine plus le sucre ribose. La liaison entre le deuxième etle troisième phosphate est une liaison à haute énergie (Figure 5).
le premier processus de la voie énergétique eucaryote est la glycolyse, qui signifie littéralement « fractionnement du sucre. »Pendant la glycolyse, des molécules uniques de glucose sont divisées et finalement converties en deux molécules d’une substance appelée pyruvate; parce que chaque glucose contient six atomes de carbone, chaque pyruvate résultant ne contient que trois carbones. La glycolyse est en fait une série de dix réactions chimiques qui nécessitent l’entrée de deux molécules D’ATP., Cette entrée est utilisée pour générer quatre nouvelles molécules D’ATP, ce qui signifie que la glycolyse entraîne un gain net de deux ATPs. Deux molécules de NADH sont également produites; ces molécules servent de supports d’électrons pour d’autres réactions biochimiques dans la cellule.
la glycolyse est une voie ancienne et importante produisant de l’ATP qui se produit dans presque toutes les cellules, les eucaryotes et les procaryotes. Ce processus, également appelé fermentation, a lieu dans le cytoplasme et ne nécessite pas d’oxygène. Cependant, le devenir du pyruvate produit pendant la glycolyse dépend de la présence ou non d’oxygène., En l’absence d’oxygène, le pyruvate ne peut pas être complètement oxydé en dioxyde de carbone, de sorte que divers produits intermédiaires en résultent. Par exemple, lorsque les niveaux d’oxygène sont faibles, les cellules musculaires squelettiques dépendent de la glycolyse pour répondre à leurs besoins énergétiques intenses. Cette dépendance à la glycolyse entraîne l’accumulation d’un intermédiaire connu sous le nom d’acide lactique, ce qui peut amener les muscles d’une personne à se sentir comme s’ils étaient « en feu. »De même, la levure, qui est un eucaryote unicellulaire, produit de l’alcool (au lieu du dioxyde de carbone) dans des environnements déficients en oxygène.,
en revanche, lorsque l’oxygène est disponible, les pyruvates produits par la glycolyse deviennent l’entrée pour la partie suivante de la voie énergétique eucaryote. Au cours de cette étape, chaque molécule de pyruvate dans le cytoplasme pénètre dans la mitochondrie, où elle est convertie en acétyl CoA, un transporteur d’énergie à deux carbones, et son troisième carbone se combine avec l’oxygène et est libéré sous forme de dioxyde de carbone. Dans le même temps, un transporteur NADH est également généré. L’acétyl CoA entre alors dans une voie appelée le cycle de l’acide citrique, qui est le deuxième processus énergétique majeur utilisé par les cellules., Le cycle de l’acide citrique en huit étapes génère trois autres molécules de NADH et deux autres molécules porteuses: FADH2 et GTP (Figure 6, Milieu).
Le troisième processus majeur dans le eucaryotes voie de l’énergie implique une chaîne de transport d’électrons, catalysée par plusieurs complexes de protéines situé dans le mitochondrional intérieur de la membrane., Ce processus, appelé phosphorylation oxydative, transfère les électrons du NADH et du FADH2 à travers les complexes protéiques membranaires, et finalement à l’oxygène, où ils se combinent pour former de l’eau. Lorsque les électrons voyagent à travers les complexes protéiques de la chaîne, un gradient d’ions hydrogène, ou protons, se forme à travers la membrane mitochondriale. Les cellules exploitent l’énergie de ce gradient de protons pour créer trois molécules D’ATP supplémentaires pour chaque électron qui se déplace le long de la chaîne., Dans l’ensemble, la combinaison du cycle de l’acide citrique et de la phosphorylation oxydative donne beaucoup plus d’énergie que la fermentation – 15 fois plus d’énergie par molécule de glucose! Ensemble, ces processus qui se produisent à l’intérieur du mitochondion, le cycle de l’acide citrique et la phosphorylation oxydative, sont appelés respiration, un terme utilisé pour les processus qui couplent l’absorption d’oxygène et la production de dioxyde de carbone (Figure 6).
La chaîne de transport d’électrons dans la membrane mitochondriale n’est pas le seul qui génère de l’énergie dans les cellules vivantes., Dans les cellules végétales et autres cellules photosynthétiques, les chloroplastes ont également une chaîne de transport d’électrons qui capte l’énergie solaire. Même s’ils ne contiennent pas de mithcondria ou de chloroplatss, les procaryotes ont d’autres types de chaînes de transport d’électrons productrices d’énergie dans leurs membranes plasmatiques qui génèrent également de l’énergie.