LA LIBÉRATION D’ÉNERGIE PAR LA RESPIRATION

Introduction

 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 (IR)

L’expérience de Paul Bert (document 1) permet de mettre en évidence des échanges gazeux sur un fragment de muscle. Ces échanges correspondent à une consommation d’oxygène et une libération de dioxyde de carbone. La respiration est donc une fonction cellulaire.

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

1.L’intensité respiratoire

(IR) L’intensité respiratoire est la quantité de dioxygène consommé (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.

IR = 74*60/12*1/0,15 = 2,46

 

2.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

III-Variation de l’intensité respiratoire

L’IR varie parallèlement au métabolisme énergétique.

a-Dans le monde animal:

  • elle augmente quand il y a travail musculaire, régulation de la température ;
  • elle est proportionnellement plus grande chez le jeune que chez l’adulte ;
  • elle est inversement proportionnelle à la taille des

b-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).

Remarque: Les variations du QR dépendent essentiellement des nutriments

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

IV-Libération de l’énergie des nutriments

La levure de bière placée dans une solution de glucose montre que la consommation  de 1 gramme de glucose permet une augmentation de sa biomasse de 0,6g. La différence entre production nette et quantité de nutriment fourni, soit 0,4g, correspond à une utilisation autre que la croissance : la fourniture d’énergie

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 :

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.

V-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. La formation de l’eau est le résultat de deux réactions successives, d’abord une déshydrogénation puis une oxydation.


Le CO2 rejeté est issu de ladécarboxylation des métabolites selon la réaction suivante :


Chacune des dégradations des métabolites libère une petite quantité d’énergie récupérable qui va être stockée sous forme d’ATP.

VII- 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

 

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