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Glucides : dégradation du glucose
Glycolyse ou voie d'Embden-Meyerhof
Bilan énergétique en aérobiose

Sommaire
définition

En aérobiose, le bilan énergétique de la glycolyse (voie d'Embden-Meyerhof) sensu stricto conduit à 8 ATP.

La production d'énergie à partir du glucose est essentiellement assurée par la voie d'Embden-Meyerhof.

$\ce{Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi}$ $\longrightarrow$ $\ce{2 pruvate + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O}$

Glycolyse (voie d'Embden-Meyerhof)
Glycolyse (voie d'Embden-Meyerhof)
(Figure : vetopsy.fr d'après Thomas Shafee)

La glycolyse, qui se déroule entièrement dans le cytosol, est divisée en deux phases principales :

Bilan énergétique de la glycolyse aérobie

1. Le bilan énergétique de la glycolyse proprement dite est le suivant :

$\ce{Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi}$
$\longrightarrow$
$\ce{2 Pyruvate + 2 NADH + 2 H}$
$\ce{+ 2 ATP + 2 H2O}$

conclusion

La transformation d'une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate s'accompagne d'un gain de deux molécules d'ATP et de deux NADH.

2. Les deux NADH, issus de l'oxydation phosphorylante du glycéraldéhyde-3-phosphate catalysée par la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase, sont ensuite utilisées dans la phosphorylation oxydative pour générer de l’ATP.

Chaque NADH peut permettre la synthèse d’environ 3 molécules d’ATP, soit un total de 6 ATP pour les deux NADH produits.

attention

Pour que la glycolyse puisse se poursuivre si besoin est, l'organisme doit pouvoir oxyder le $\ce{NADH}$ en $\ce{NAD+}$.

L'accepteur d'électrons externe disponible, le devenir du pyruvate dépendra des cellules selon qu'elles fonctionnent :

Bilan glycolyse et cycle de Krebs

1. En aérobiose, avec de l'$\ce{O2}$, i.e. en présence d'une chaîne respiratoire de transport d'électrons, le bilan énergétique complet de la dégradation d’une molécule de glucose est généralement estimé entre 30 et 38 ATP, selon les conditions cellulaires et les systèmes de transport utilisés (loupeformation d'acétyl-CoA).

  • Ferrmentation lactique
    Ferrmentation lactique
    (Figure : vetopsy.fr)

a. Dans la glycolyse, la transformation du glucose en 2 pyruvates produit directement 2 ATP.

Cette étape est commune à la fois à l’aérobiose et à l’anaérobiose.

b. La phosphorylation oxydative des NADH produits lors de l’oxydation du glycéraldéhyde-3-phosphate, produit environ 6 ATP (2 × 3 ATP) par la chaîne respiratoire.

Toutefois, ce rendement peut varier selon le type de navette mitochondriale utilisée, i.e. navette malate-aspartate ou glycérol-3-phosphate, pouvant abaisser ce chiffre à environ 3-5 ATP au total.

c. La dégradation des 2 pyruvates, qui entrent dans le cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique) après leur décarboxylation oxydative en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase (PDH) dans la matrice mitochondriale, produit 30 ATP (2 x15), via 3 NADH, 1 FADH2, et 1 GTP/ATP.

2. On obtient un total théorique de 38 ATP par molécule de glucose, mais ce rendement est souvent réduit à environ 30 ATP en raison des pertes énergétiques liées à l’efficacité variable des complexes mitochondriaux, aux fuites de protons à travers la membrane interne mitochondriale, et à un couplage partiel de la phosphorylation oxydative.

Étape Rendement Classique (ATP) Rendement Révisé (ATP) Commentaires
Glycolyse 2 ATP 2 ATP Constant
(Production directe d'ATP)
)NADH glycolytique
(2 NADH de
l'étape 6)
6 ATP
(2 × 3)
3 à 5 ATP Varie selon les navettes
Décarboxylation pyruvate/acétyl-CoA
(2 NADH)
6 ATP
(2 × 3)
6 ATP
(2 × 3)
Moins variable
(mitochondrie)
Cycle de Krebs
(2 acétyl-CoA)
24 ATP
(2 × 12)
20 ATP
(2 x 10)
Total estimé Environ 38 Environ 30 Prend en compte
les pertes et
le couplage partiel

2. La glycolyse libère environ 300 kcal·mol⁻¹, soit à peu près la moitié de l'énergie totale dégagée par la combustion complète d'une molécule de glucose (environ 600 kcal·mol⁻¹).

En anaérobiose : fermentations