La libération d'énergie pas la respiration

L’organisme prélève dans le milieu extérieur de l’oxygène et des nutriments organiques qui sont transportés jusqu’aux cellules. Ces molécules organiques vont être dégradées dans les cellules par oxydation.

I. La respiration cellulaire

La respiration est caractérisée par des échanges gazeux correspondant à une consommation d’oxygène et une libération de dioxyde de carbone. La respiration est une fonction cellulaire.

Ces échanges gazeux peuvent être mis en évidence par divers procédés expérimentaux.

II. Évaluation de l’intensité respiratoire et du quotient respiratoire

1. L’intensité respiratoire (IR)

L’intensité respiratoire est la quantité de dioxygène consommée (ou de dioxyde de carbone rejeté) par unité de temps et par unité de masse d’un organisme. On l’exprime généralement en L/h/Kg.

L’IR peut varier selon différents facteurs : l’activité physique, la taille de l’individu (elle est proportionnellement plus grande chez le jeune que chez l’adulte et est inversement proportionnelle à la taille des individus), la température du milieu ambiant. Dans le monde végétal, elle augmente et devient facilement mesurable au moment de la germination des graines alors qu’elle est voisine de zéro pour les graines sèches. Elle varie en même temps que l’activité cellulaire. Par exemple, l’augmentation de masse de la cellule et la division s’accompagnent d’une augmentation de l’IR (exemple : levures).

2. Le quotient respiratoire (QR)

Le quotient respiratoire est le rapport existant entre le volume de CO₂ dégagé et le volume d’O₂ absorbé pendant un même temps. QR = VCO₂/V O₂.

Le QR peut varier selon la nature du métabolite dégradé.

Dans l’utilisation des glucides, le QR = 1.
Dans l’utilisation des lipides, le QR = 0,71.

III. Les phénomènes chimiques de la respiration

La respiration cellulaire se traduit par un rejet de CO₂ et de H₂O, une absorption d’O₂ et de nutriments. 

À l’échelle de la cellule, la respiration se déroule en trois étapes dont la glycolyse dans le hyaloplasme, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire dans la mitochondrie.

Dans le hyaloplasme, la dégradation partielle du glucose en pyruvate permet la production de 2 ATP par phosphorylation accompagnée d’une réduction de 2 NAD⁺ en 2NADH.

Dans la matrice mitochondriale, les réactions du cycle de Krebs produisent 2 ATP.

 La chaîne respiratoire des crêtes mitochondriales produit 32 ATP.

Au final, la respiration cellulaire produit ainsi 36 molécules d'ATP par molécule de glucose oxydé.

C₆H₁₂O₆ +6 O₂  + 36 (ADP, P) → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36 ATP

IV. Le devenir de l’énergie

L’énergie résultant de la respiration est utilisée par les cellules vivantes. Cette énergie va être dépensée pour le travail mécanique, les transports actifs d’ions ou de molécules et les biosynthèses.

V. Libération de l’énergie des nutriments

Pour déterminer la valeur énergétique des nutriments, on peut utiliser la bombe calorimétrique. La combustion de la matière végétale ou animale produit de la chaleur. Cette chaleur représente l’énergie libérée par l’oxydation des molécules organiques. On a ainsi déterminé la chaleur produite, à l’aide de la bombe calorimétrique, par combustion de 1g de glucides, lipides et protéines. Les valeurs moyennes obtenues sont les suivantes :

1g de lipides 38 KJ
1g de glucides 17 KJ
1g de protéines 17 KJ

L’oxydation respiratoire de ces substances au sein des cellules libère la même quantité d’énergie que leur combustion dans la bombe calorimétrique.

Remarque : Le « coefficient thermique » ou énergétique de l’oxygène est la quantité d’énergie libérée lors de la consommation d’un litre d’O₂. La valeur de ce coefficient dépend du type d’aliment oxydé dans les cellules, lequel est indiqué par le QR. Ex : pour un QR = 0,82, à un litre d’O₂ consommé correspond à une libération d’énergie de 20 KJ environ.