Fiche explicative de la leçon: Le métabolisme et le foie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à définir le métabolisme et à décrire les fonctions métaboliques du foie.

Les idées reçues concernant le métabolisme chez l’Homme sont souvent fausses. Vous avez peut-être entendu dire que les personnes minces ont un métabolisme très élevé. En réalité, ce n’est pas véridique. Le métabolisme n'est pas la vitesse à laquelle une personne digère les aliments ou le peu de poids qu'elle prend, mais la somme de toutes les réactions chimiques qui se produisent dans une cellule ou un organisme. Des réactions métaboliques se produisent en permanence dans toutes vos cellules. Notre métabolisme décrit toutes les réactions chimiques qui se produisent en nous et qui nous maintiennent en vie. Un tournesol dans un champ ou une bactérie sur le sol ont également des réactions métaboliques qui se produisent en elles.

Le métabolisme est d’une importance vitale, en partie car il nous permet de libérer l’énergie stockée dans les molécules sous une forme accessible. Cette libération d'énergie est fournie aux cellules qui en ont besoin pour mener à bien nos processus vitaux essentiels tels que la croissance, la reproduction et la réaction à notre environnement afin de nous maintenir en vie et préserver notre espèce.

Terme clé: Métabolisme

Le métabolisme décrit toutes les réactions chimiques qui se produisent dans les organismes vivants pour les maintenir en vie.

Exemple 1: Définir le métabolisme

Lequel des énoncés suivants définit le mieux le métabolisme ?

Le métabolisme est la somme de toute l’énergie perdue d’un organisme.
Le métabolisme est la somme des réactions chimiques qui se produisent dans chaque cellule d’un organisme.
Le métabolisme est la vitesse à laquelle un organisme digère un repas.
Le métabolisme est la vitesse à laquelle une personne peut perdre du poids.
Le métabolisme est l’apport énergétique total divisé par la production totale d’énergie d’un organisme.

Réponse

Les réactions métaboliques représentent toutes les réactions qui se produisent à l’intérieur des cellules des organismes vivants. Le métabolisme d’un organisme est la somme de toutes les réactions qui se produisent en lui et qui le maintiennent en vie.

Le métabolisme n'est pas la capacité d'une personne à perdre du poids ou à digérer ses aliments, mais plutôt sa capacité à effectuer des réactions chimiques dans ses cellules. Par exemple, les adultes ont généralement un métabolisme plus élevé que les enfants, car ils sont plus grands et ont plus de cellules, et il y a donc plus de réactions qui se produisent.

Par conséquent, la bonne réponse est B : le métabolisme est la somme des réactions chimiques qui se produisent dans chaque cellule d’un organisme.

Il y a deux types de réactions métaboliques : les réactions anaboliques et les réactions cataboliques. Regardez la figure 1 pour visualiser les principales différences entre les deux. Dans les réactions anaboliques, de petites molécules sont transformées en molécules plus grandes. Ces processus nécessitent de l’énergie sous la forme d’une molécule appelée ATP. Dans les réactions cataboliques, les grandes molécules sont décomposées en molécules plus petites. Ces processus libèrent de l’ATP.

Définition: Anabolisme

L’anabolisme se caractérise par des réactions métaboliques qui construisent des molécules à partir d'unités plus petites, ce qui nécessite de l'ATP.

Définition: Catabolisme

Le catabolisme se caractérise par des réactions métaboliques qui décomposent les molécules en unités plus petites, libérant ainsi de l'ATP.

Exemple 2: Décrire les réactions cataboliques et anaboliques

Laquelle des affirmations suivantes fait correctement le lien entre l’énergie et les réactions cataboliques et anaboliques ?

Les réactions anaboliques ont besoin d’énergie pour former de nouvelles molécules, tandis que les réactions cataboliques libèrent de l’énergie lorsque les molécules sont décomposées.
Les réactions cataboliques ont besoin d’énergie pour former de nouvelles molécules, tandis que les réactions anaboliques libèrent de l’énergie lorsque les molécules sont décomposées.

Réponse

Les réactions anaboliques et cataboliques sont les deux types de réactions métaboliques qui se produisent dans les cellules des organismes vivants pour leur permettre de survivre. Alors que les réactions anaboliques forment des molécules plus grandes à partir d’unités plus petites, les réactions cataboliques décomposent les plus grandes molécules en unités plus petites. Les réactions anaboliques ont besoin d’énergie sous forme d’ATP pour construire ces plus grandes molécules, tandis que les réactions cataboliques libèrent de l’ATP lorsque les plus grandes molécules sont décomposées.

Par conséquent, la bonne réponse est que les réactions anaboliques ont besoin d’énergie pour former de nouvelles molécules, alors que les réactions cataboliques libèrent de l’énergie lorsque les molécules sont décomposées.

Regardons quelques exemples de réactions anaboliques et cataboliques pour mieux comprendre ces processus.

Les acides aminés et le glucose sont de petites molécules qui proviennent respectivement de la décomposition des protéines et des glucides. Le processus de décomposition de ces plus grandes molécules dans notre système digestif est un exemple de réaction catabolique libérant de l’énergie. Un autre exemple de réaction catabolique, illustré par la figure 2, est la respiration aérobie dans nos cellules. Le glucose est décomposé par les mitochondries pour produire des molécules d’ATP. Les cellules hépatiques effectuent de nombreuses réactions métaboliques. La réaction catabolique dans les cellules du foie favorise la transformation des protéines excédentaires en urée. Le processus de décomposition des protéines libère de l’énergie sous forme d’ATP. Une partie de cette énergie est ensuite utilisée pour former l’urée, qui est ensuite éliminée de l’organisme dans l’urine.

Une fois que les acides aminés et le glucose sont dans nos cellules, ils peuvent être utilisés pour construire une variété de protéines et de glucides différents selon les besoins cellulaires. Ces processus, illustrés dans la figure 3, sont des exemples de réactions anaboliques nécessitant l’énergie ATP.

Exemple 3: Définir le métabolisme

Dans certaines réactions métaboliques, les grandes molécules sont décomposées en molécules plus petites.

Quelle réaction biologique décompose le glucose dans les cellules pour libérer de l’énergie ?
Quelles molécules biologiques dans l’organisme se décomposent en urée ?

Réponse

Les réactions métaboliques qui se produisent dans les organismes vivants peuvent être soit cataboliques ou soit anaboliques. Dans les réactions anaboliques, les petites molécules sont assemblées grâce à l’énergie de l’ATP pour former des molécules plus grandes. Dans les réactions cataboliques, les grandes molécules sont décomposées en unités plus petites, libérant de l’énergie sous forme d’ATP.

Partie 1

La respiration est un exemple de réaction catabolique qui se produit dans les cellules eucaryotes. Le glucose est décomposé dans les cellules en dioxyde de carbone et en eau, et la réaction libère de l’énergie sous forme d’ATP.

Par conséquent, la réaction biologique qui décompose le glucose dans les cellules pour libérer de l’énergie est la respiration.

Partie 2

Le foie effectue un certain nombre de réactions métaboliques impliquées dans la désintoxication. La réaction au cours de laquelle les acides aminés en excès sont décomposés en urée, une substance qui sera éliminée de l’organisme dans l'urine, en est un exemple.

Par conséquent, les molécules biologiques qui se décomposent pour former l’urée sont les acides aminés.

Un autre exemple de réaction métabolique qui se produit dans le foie est la décomposition et l’élimination d’une substance appelée l’acide lactique. Ce n’est là qu’un exemple parmi de nombreuses réactions métaboliques impliquant l’élimination des déchets. La fermentation lactique, qui produit de l’acide lactique, découle d’un processus appelé respiration anaérobie.

Définition: Respiration anaérobie

La respiration anaérobie est le processus par lequel de l’énergie est libérée dans les cellules en l’absence d’oxygène.

Généralement, nos cellules effectuent la respiration aérobie pour produire de l’énergie. Ce processus a lieu lorsque nous avons suffisamment d’oxygène dans nos cellules. Cependant, lorsque les cellules de l’organisme humain ne reçoivent pas suffisamment d’oxygène, elles effectuent la respiration anaérobie. Par exemple, si quelqu’un fait un sprint lors d’une course et que ses cellules musculaires ont besoin de davantage d'énergie que ce que la respiration aérobie peut fournir, la respiration anaérobie intervient. Bien qu’elle fournisse aux cellules l'énergie dont elles ont besoin, elle génère également de l'acide lactique, une substance toxique pour l'homme. À des concentrations élevées, l’acide lactique provoque des douleurs musculaires, c’est pourquoi faire de l’exercice sans avoir suffisamment d’oxygène provoque des crampes musculaires. Cet acide lactique doit être décomposé en une substance moins toxique. L’organe qui détoxifie l’acide lactique, parmi de nombreuses autres substances toxiques, est le foie.

Le foie a deux options : il peut convertir l’acide lactique en glucose ou le décomposer en dioxyde de carbone et en eau, les produits habituels de la respiration aérobie. On dit que la respiration anaérobie entraîne une dette d'oxygène, car le foie a besoin d'oxygène pour transformer l'acide lactique en dioxyde de carbone et en eau. C’est une réaction catabolique. Si le foie convertit l’acide lactique en glucose, il s’agit d’une réaction anabolique qui nécessite de l’énergie. Ce processus est illustré dans la figure 4 ci-dessous.

Exemple 4: Expliquer l’importance d’éliminer l’acide lactique

Pourquoi est-il important d’éliminer l’acide lactique du corps après un exercice physique ?

L’acide lactique est toxique à des concentrations élevées et peut détruire les parois cellulaires.
À des concentrations élevées, l’acide lactique peut s’accumuler dans les artères et les boucher.
À des concentrations élevées, l’acide lactique peut interagir avec l’acide gastrique et abaisser le pH corporel.
L’acide lactique est toxique à des concentrations élevées et peut provoquer des douleurs musculaires.
L’acide lactique est toxique et peut conduire à l’empoisonnement du sang.

Réponse

L’acide lactique est un produit du processus appelé respiration anaérobie ou fermentation lactique. Cela se produit lorsque les cellules sont dans un environnement faible en oxygène et sont donc incapables d’accomplir la respiration aérobie qui libère relativement plus d’énergie. À des concentrations élevées, l'accumulation d'acide lactique peut provoquer des douleurs et des crampes musculaires, ce qui explique leur apparition lors d'un exercice intense où les cellules musculaires ne reçoivent pas l'oxygène nécessaire à la respiration aérobie. Par conséquent, l’acide lactique doit être transformé en une substance moins toxique. Le foie peut reformer du glucose à partir de l’acide lactique s’il a un apport d’énergie suffisant. Sinon, avec un apport d’oxygène, le foie peut décomposer l’acide lactique en dioxyde de carbone et en eau.

Par conséquent, notre bonne réponse est que l’acide lactique est toxique à des concentrations élevées et peut causer des douleurs musculaires.

Récapitulons certains des points clés que nous avons couverts dans cette fiche explicative.

Points clés

Les réactions métaboliques se produisent dans chaque organisme vivant pour le maintenir en vie.
Les réactions peuvent être anaboliques, en utilisant de l’énergie pour fabriquer des molécules plus grosses à partir de molécules plus petites, ou cataboliques, en libérant de l’énergie avec la décomposition des grosses molécules en plus petites molécules.
Le foie est un exemple d’organe qui effectue de nombreuses réactions métaboliques impliquées dans l’élimination des déchets, telles que la détoxification de l’acide lactique formé par la respiration anaérobie.