Métabolisme cellulaire

Métabolisme cellulaire

Définition

Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques d'une cellule. Il se divise en :

• Catabolisme : dégradation de molécules complexes → énergie (ATP) + précurseurs.
• Anabolisme : synthèse de molécules complexes à partir de précurseurs, consomme de l'ATP.

ATP : la monnaie énergétique

L'ATP (adénosine triphosphate) libère de l'énergie par hydrolyse : $\text{ATP} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{ADP} + \text{P}_i$, $\Delta G^\circ \approx -30{,}5$ kJ/mol.

Voies cataboliques majeures

1. Glycolyse (cytosol) : glucose (C₆) → 2 pyruvates (C₃) + 2 ATP + 2 NADH.
2. Cycle de Krebs (matrice mitochondriale) : acétyl-CoA → CO₂ + 3 NADH + 1 FADH₂ + 1 GTP par tour.
3. Chaîne respiratoire (membrane interne mitochondriale) : NADH/FADH₂ cèdent leurs électrons à O₂, créant un gradient de H⁺ qui fait tourner l'ATP synthase (phosphorylation oxydative). Bilan : ~30 ATP par glucose en aérobie.

Fermentations (anaérobiose)

• Lactique (muscle, Lactobacillus) : pyruvate → lactate.
• Alcoolique (levure) : pyruvate → éthanol + CO₂. Rendement faible : 2 ATP par glucose.

Régulation

• Enzymes allostériques (phosphofructokinase) régulées par ATP/AMP.
• Hormones : insuline (anabolisme), glucagon/adrénaline (catabolisme).
• Compartimentation cellulaire.

Anabolisme

Néoglucogenèse (foie), synthèse des acides gras, synthèse protéique, photosynthèse chez les autotrophes ($6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{h\nu} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$).