Nous expliquons ce qu’est l’ATP, à quoi il sert et comment cette molécule est produite. Aussi, glycolyse, cycle de Krebs et phosphorylation oxydative.
Qu’est-ce que l’ATP ?
En biochimie , l’acronyme ATP désigne l’Adénosine Triphosphate ou Adénosine Triphosphate, une molécule organique appartenant au groupe des nucléotides , indispensable au métabolisme énergétique de la cellule . L’ATP est la principale source d’énergie utilisée dans la plupart des processus et fonctions cellulaires, tant dans le corps humain que dans l’organisme des autres êtres vivants .
Le nom d’ATP vient de la composition moléculaire de cette molécule, formée d’une base azotée (adénine) liée à l’ atome de carbone d’une molécule de sucre pentose (également appelé ribose), et à son tour de trois ions phosphate liés dans un autre atome de carbone. Tout cela est résumé dans la formule moléculaire de l’ATP : C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 .
La molécule d’ATP a été découverte pour la première fois en 1929 dans le muscle humain aux États-Unis par Cyrus H. Fiske et Yellapragada SubbaRow, et indépendamment en Allemagne par le biochimiste Karl Lohmann.
Bien que la molécule d’ATP ait été découverte en 1929 , son fonctionnement et son importance dans les différents processus de transfert d’énergie de la cellule n’ont été connus qu’en 1941, grâce aux études du biochimiste germano-américain Fritz Albert Lipmann (lauréat du prix Nobel). 1953, avec Krebs).
Voir aussi: Métabolisme
A quoi sert l’ATP ?
La fonction principale de l’ATP est de servir de source d’énergie dans les réactions biochimiques qui se produisent à l’intérieur de la cellule, c’est pourquoi cette molécule est également connue sous le nom de « monnaie énergétique » de l’organisme.
L’ATP est une molécule utile pour contenir momentanément l’ énergie chimique libérée au cours des processus métaboliques de dégradation des aliments , et la libérer à nouveau en cas de besoin pour conduire divers processus biologiques dans le corps , tels que le transport cellulaire, alimenter des réactions consommatrices d’énergie , ou même pour transporter sur les actions mécaniques du corps, comme la marche.
Comment l’ATP est-il produit ?
Dans les cellules, l’ATP est synthétisé par la respiration cellulaire , un processus qui se déroule dans les mitochondries de la cellule . Lors de ce phénomène, l’énergie chimique stockée dans le glucose est libérée par un processus d’ oxydation qui libère du CO 2 , du H 2 O et de l’énergie sous forme d’ATP. Bien que le glucose soit le substrat par excellence de cette réaction, il convient de noter que les protéines et les graisses peuvent également être oxydées pour donner de l’ATP. Chacun de ces nutriments de l’ alimentationde l’individu ont des voies métaboliques différentes, mais elles convergent en un métabolite commun : l’acétyl-CoA, qui initie le cycle de Krebs et permet au processus d’obtention de l’énergie chimique de converger, puisque toutes les cellules consomment leur énergie sous forme d’ATP.
Le processus de respiration cellulaire peut être divisé en trois phases ou étapes : la glycolyse (une voie précédente qui n’est nécessaire que lorsque la cellule utilise le glucose comme carburant), le cycle de Krebs et la chaîne de transport d’électrons. Au cours des deux premières étapes, de l’acétyl-CoA, du CO2 et seulement une petite quantité d’ATP sont produits, alors qu’au cours de la troisième phase de la respiration, H2O et la majeure partie de l’ATP sont produits par un ensemble de protéines appelé complexe ATP synthase.
glycolyse
Comme mentionné, la glycolyse est une voie préalable à la respiration cellulaire, au cours de laquelle pour chaque glucose (qui a 6 carbones) deux pyruvates (un composé composé de 3 carbones) sont formés.
Contrairement aux deux autres étapes de la respiration cellulaire, la glycolyse a lieu dans le cytoplasme de la cellule. Le pyruvate issu de cette première voie doit entrer dans les mitochondries pour poursuivre sa transformation en Acetyl-CoA et ainsi pouvoir être utilisé dans le cycle de Krebs.
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Cycle de Krebs
Le Cycle de Krebs (également Cycle de l’Acide Citrique ou Cycle de l’Acide Tricarboxylique) est un processus fondamental qui se déroule dans la matrice des mitochondries cellulaires , et qui consiste en une succession de réactions chimiques dont l’ objectif est la libération d’énergie chimique contenue dans l’Acétyl-CoA. obtenu à partir de la transformation des différents nutriments alimentaires de l’être vivant, ainsi que l’obtention de précurseurs d’autres acides aminés nécessaires aux réactions biochimiques d’une autre nature.
Ce cycle fait partie d’un processus beaucoup plus vaste qui est l’ oxydation des glucides, des lipides et des protéines , étant son étape intermédiaire : après la formation de l’acétyl-CoA avec les carbones desdits composés organiques, et avant la phosphorylation oxydative où l’ATP est « assemblé » dans une réaction catalysée par une enzyme appelée ATP synthétase ou ATP synthase.
Le cycle de Krebs fonctionne grâce à plusieurs enzymes différentes qui oxydent complètement l’acétyl-CoA et libèrent deux différentes de chaque molécule oxydée : CO 2 (dioxyde de carbone) et H 2 O (eau). De plus, pendant le cycle de Krebs, une quantité minimale de GTP (similaire à l’ATP) et un pouvoir réducteur sous forme de NADH et FADH 2 sont générés, qui seront utilisés pour la synthèse d’ATP dans la prochaine étape de la respiration cellulaire.
Le cycle commence par la fusion d’une molécule d’acétyl-CoA avec une molécule d’oxaloacétate. Cette union donne naissance à une molécule à six carbones : le citrate. Ainsi, la coenzyme A est libérée, elle est en effet réutilisée un grand nombre de fois. S’il y a trop d’ATP dans la cellule, cette étape est inhibée.
Ensuite, le citrate ou acide citrique subit une série de transformations successives qui donneront successivement naissance à l’isocitrate, au cétoglutarate, au succinyl-CoA, au succinate, au fumarate, au malate et à nouveau à l’oxaloacétate. Parallèlement à ces produits, pour chaque cycle complet de Krebs, une petite quantité de GTP est produite, réduisant la puissance sous forme de NADH et FADH 2 et CO 2 .
Chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative
La dernière étape du circuit d’utilisation des nutriments utilise l’oxygène et les composés produits au cours du cycle de Krebs pour produire de l’ATP dans un processus appelé phosphorylation oxydative. Au cours de ce processus, qui se déroule dans la membrane mitochondriale interne, le NADH et le FADH 2 cèdent des électrons , les conduisant à un niveau énergétique inférieur. Ces électrons sont finalement acceptés par l’oxygène (qui, associé à des protons, donne lieu à la formation de molécules d’eau).
Le couplage entre la chaîne électronique et la phosphorylation oxydative s’opère sur la base de deux réactions opposées : l’une qui libère de l’énergie et l’autre qui utilise cette énergie libérée pour produire des molécules d’ATP, grâce à l’intervention de l’ATP synthétase. Au fur et à mesure que les électrons « voyagent » le long de la chaîne dans une série de réactions redox , l’énergie libérée est utilisée pour pomper des protons à travers la membrane. Lorsque ces protons se diffusent à travers l’ATP synthétase, leur énergie est utilisée pour attacher un groupe phosphate supplémentaire à une molécule d’ADP (adénosine diphosphate), conduisant à la formation d’ATP.
Importance de l’ATP
L’ATP est une molécule fondamentale pour les processus vitaux des organismes vivants, en tant que transmetteur d’énergie chimique pour différentes réactions qui se produisent dans la cellule, par exemple, la synthèse de macromolécules complexes et fondamentales , telles que celles de l’ADN , de l’ ARN ou pour la synthèse de protéines qui se produit dans la cellule. Ainsi, l’ATP fournit l’énergie nécessaire pour permettre la plupart des réactions qui ont lieu dans le corps.
L’utilité de l’ATP en tant que molécule « énergétique » s’explique par la présence de liaisons phosphates, riches en énergie. Ces mêmes liaisons peuvent libérer une grande quantité d’énergie en se « cassant » lorsque l’ATP est hydrolysé en ADP, c’est-à-dire lorsqu’il perd un groupement phosphate sous l’action de l’eau. La réaction d’ hydrolyse de l’ATP est la suivante :
El ATP es clave para que pueda ocurrir el transporte de macromoléculas a través de la membrana plasmática (exocitosis y endocitosis celular) y también para la comunicación sináptica entre neuronas , por lo que se hace imprescindible su síntesis continua, a partir de la glucosa obtenida de les aliments. Son importance pour la vie est telle que l’ingestion de certains éléments toxiques qui inhibent les processus d’ATP, comme l’arsenic ou le cyanure, est mortelle et provoque la mort de l’organisme de manière soudaine.
