Transcription de vidéo
Dans cette vidéo, nous allons découvrir le métabolisme de notre corps, ainsi que deux différents types de réactions métaboliques: les réactions anaboliques et les réactions cataboliques. Nous allons voir quelques exemples de chacun et comprendre le rôle de l’énergie dans ces processus.
Tous les appareils ou systèmes de notre corps travaillent ensemble pour lui fournir l’énergie, l’oxygène et les nutriments dont il a besoin. Chacun de ces appareils réalise constamment des réactions chimiques pour soutenir et maintenir la vie. Par exemple, vous avez sans doute remarqué que vous respirez plus fort un certain temps après avoir fait du sport, par exemple de la course. Lorsque vous faites du sport, les cellules de votre corps ont besoin d’énergie pour que vous puissiez continuer.
Afin de libérer de l’énergie, les cellules doivent effectuer la respiration cellulaire. Il s’agit d’une réaction chimique qui se produit le plus efficacement en présence d’oxygène. Cela explique également pourquoi votre respiration devient plus rapide et plus profonde: cela permet à votre corps de se procurer l’oxygène dont il a besoin. La respiration cellulaire n’est qu’un exemple, mais il y a en fait des millions de réactions chimiques qui se produisent dans notre organisme chaque seconde. Des molécules sont constamment formées et dégradées au sein de nos différents appareils.
Nous utilisons le terme de métabolisme pour décrire l’ensemble de toutes ces réactions chimiques qui se produisent dans les êtres vivants pour maintenir la vie. Nous pouvons classer ces réactions chimiques métaboliques dans deux grandes catégories. Dans certains cas, les grosses molécules de l’organisme sont dégradées en molécules plus petites. Dans d’autres cas, les petites molécules subissent des réactions chimiques qui les combinent en molécules plus grosses. La dégradation des grosses molécules en plus petites est appelée réaction catabolique. Et la production de grosses molécules à partir de plus petites est appelée réaction anabolique. Les réactions anaboliques et les réactions cataboliques impliquent toutes deux de l’énergie sous la forme d’une minuscule molécule appelée ATP, ou adénosine triphosphate. Examinons la structure de l’ATP.
L’ATP se compose d’un sucre appelé ribose, lié à une base azotée appelée adénine et à trois groupes phosphate, comme nous pouvons le voir ici. Nous pouvons en déduire beaucoup sur la structure de l’ATP à partir de son nom. «Adén-» nous dit que la base azotée de cette molécule est l’adénine. Et «tri-» signifie trois, ce qui nous dit qu’il y a trois groupes phosphate dans une molécule d’ATP. On dit souvent que l’ATP est la monnaie énergétique de la cellule. L’ATP est dégradée lorsque la cellule a besoin d’énergie pour effectuer certaines réactions, et formée lorsque différentes réactions au sein de la cellule libèrent de l’énergie.
Alors, comment cette énergie est-elle stockée dans une molécule d’ATP? La liaison entre les deux groupes phosphates les plus externes d’une molécule d’ATP contient cette énergie chimique. Lorsque la cellule a besoin d’énergie pour ses réactions, cette liaison est rompue et de l’énergie est libérée, ainsi que le groupe phosphate le plus externe, appelé phosphate inorganique et noté P i. La molécule qui en résulte n’a que deux groupes phosphate, c’est pourquoi elle est appelée ADP, ou adénosine diphosphate, car le préfixe «di-» signifie deux. Si les réactions d’une cellule libèrent de l’énergie, cette énergie peut être utilisée pour lier un phosphate inorganique à l’ADP, reformant l’ATP. De cette façon, l’énergie libérée par certaines réactions cellulaires peut être capturée et stockée sous forme d’ATP, prête à être dégradée chaque fois qu’il est nécessaire de libérer cette énergie à nouveau.
Alors, quelle est la relation entre les différentes réactions métaboliques et l’énergie sous forme d’ATP? Comme nous l’avons vu précédemment, les réactions anaboliques construisent des grosses molécules à partir de molécules plus petites. Pour former ces liaisons chimiques qui donnent une molécule plus grosse les réactions anaboliques ont besoin d’énergie, qu’elles obtiennent en dégradant les molécules d’ATP. Les réactions cataboliques, quant à elles, dégradent les grosses molécules en molécules plus petites. En rompant les liaisons chimiques dans les molécules plus grosses, les réactions cataboliques libèrent de l’énergie qui est stockée sous forme de molécules d’ATP. En bref, les réactions anaboliques nécessitent de l’ATP, tandis que les réactions cataboliques libèrent de l’ATP.
Voyons maintenant quelques exemples de réactions métaboliques du le corps humain, en commençant par les réactions cataboliques. Les réactions cataboliques jouent un rôle majeur dans la dégradation des aliments que nous consommons en nutriments que notre corps utilise pour fonctionner. Les aliments comme le pain, le riz et les pommes de terre sont riches en glucides. L’une des formes les plus courantes de glucides que tous ces aliments contiennent est l’amidon. L’amidon est un polymère, il est composé de plusieurs unités répétitives d’un sucre plus petit appelé glucose. Nous allons représenter le glucose comme un hexagone parce qu’il a six atomes de carbone. Des milliers de molécules de glucose peuvent s’unir pour former une seule molécule d’amidon. Ainsi, une section d’une molécule d’amidon ressemblerait à ceci.
Notre organisme a besoin de glucose pour la respiration cellulaire, que nous avons brièvement mentionnée précédemment. Mais si toutes ces molécules de glucose sont reliées entre elles au sein de molécules d’amidon, elles ne sont pas très utiles pour la cellule. Ces longues molécules d’amidon sont donc dégradées en molécule de glucose par l’action d’enzymes de notre système digestif. C’est un exemple simple de réaction catabolique. Une fois que nous avons du glucose, ce sucre simple peut être utilisé dans la respiration cellulaire, ce qui, comme nous l’avons mentionné précédemment, est un autre exemple de réaction catabolique. Dans la respiration cellulaire, le glucose est dégradé pour libérer du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’énergie sous forme d’ATP. Dans notre corps, cette réaction se fait le plus souvent en présence d’oxygène. C’est ce qu’on appelle la respiration cellulaire aérobie.
Nous avons vu ce qui arrive aux glucides que nous consommons dans notre alimentation. Mais qu’en est-il des autres molécules comme les protéines? Les aliments comme les lentilles, les noix, la viande et les produits laitiers sont généralement riches en protéines. Les protéines sont aussi dégradées dans l’organisme par des réactions cataboliques, qui utilisent des enzymes présentes dans l’estomac et dans l’intestin grêle. Les protéines sont de longues chaînes d’unités individuelles appelées acides aminés, qui sont réunis et repliés en une forme spécifique pour remplir une fonction. Lorsque les enzymes de l’estomac et de l’intestin grêle agissent sur ces protéines, elles peuvent les dégrader en acides aminés. Ces acides aminés libres peuvent ensuite être utilisés pour fabriquer d’autres protéines essentielles à l’organisme. Comme pour toutes les réactions cataboliques, la dégradation des protéines en acides aminés libère de l’énergie sous forme d’ATP.
Voyons ensuite quelques exemples de réactions anaboliques qui ont lieu dans le corps humain. Comme nous venons de le mentionner, les acides aminés que nous obtenons des protéines que nous ingérons peuvent être utilisés pour synthétiser d’autres protéines dont notre organisme a besoin. C’est un exemple de réaction anabolique, où une grosse molécule est construite à partir d’unités plus petites. Les acides aminés sont reliés par des liaisons peptidiques qui ont besoin d’ATP pour se former. Cela crée une chaîne d’acides aminés appelée chaîne polypeptidique. La chaîne polypeptidique peut ensuite se replier en une forme spécifique pour remplir une fonction spécifique dans l’organisme, comme nous l’avons mentionné précédemment. Un exemple de protéine qui peut être formée par ce processus est l’hémoglobine, la protéine qui transporte l’oxygène dans nos globules rouges.
Un autre exemple de réaction anabolique dans l’organisme est la formation de glycogène par un processus appelé glycogénèse. Précédemment, nous avons parlé du glucose, une molécule de sucre simple obtenue à partir des aliments qui contiennent des glucides. S’il y a trop de glucose dans le sang, cela peut en fait entraîner des problèmes cardiaques, rénaux ou visuels. Pour éviter cela, le glucose est parfois converti en glycogène. Le glycogène est une molécule ramifiée composée d’unités répétitives de glucose. Il agit comme une molécule de stockage du glucose dans l’organisme. Étant donné que cette grosse molécule est construite à partir de molécules plus petites, il s’agit d’un autre exemple de réaction anabolique. Appliquons ce que nous avons appris sur le métabolisme à quelques questions d’entraînement.
Une accumulation d’acides aminés peut être toxique pour le corps humain. Pour éviter cela, le groupe amine des acides aminés est retiré puis converti en une molécule relativement non toxique alors excrétée. L’élimination d’un groupe amine est un exemple de quel type de réaction métabolique, anabolique ou catabolique?
Commençons par passer en revue certains des termes clés utilisés dans la question. Le terme métabolisme décrit toutes les réactions chimiques qui se produisent dans le corps pour soutenir et maintenir la vie. Les réactions métaboliques peuvent être soit anaboliques, dans lesquelles de grosses molécules sont construites à partir de molécules plus petites, soit cataboliques, dans lesquelles de grosses molécules sont dégradées en molécules plus petites. Cette question traite des acides aminés et de la façon dont leur accumulation peut être toxique pour le corps humain. Les acides aminés sont les unités individuelles qui composent les protéines. Ici, nous pouvons voir la structure simple d’un acide aminé avec le groupe amine encerclé.
Comme mentionné dans la question, pour éviter la toxicité pour l’organisme, le groupe amine est retiré de l’acide aminé. Ce processus est appelé désamination. Étant donné que la désamination implique la dégradation des acides aminés pour retirer le groupe amine, c’est un exemple de réaction catabolique. Nous avons donc déduit que la désamination est un exemple de réaction catabolique.
Voyons ensemble une autre question.
Un étudiant lit un article sur le métabolisme chez l’Homme. Il en conclut que les cellules humaines ont besoin de quantités d’énergie plus importantes pour dégrader des molécules complexes en plus petites molécules qu’elles n’en ont besoin pour synthétiser des molécules complexes à partir de petites molécules. A-t-il raison? (A) Non, c’est la synthèse de molécules complexes qui nécessite une quantité d’énergie relativement plus importante. Ou (B) oui, c’est la dégradation de molécules complexes qui nécessite un apport d’énergie relativement plus important.
Le terme métabolisme fait référence à toutes les réactions chimiques qui se produisent dans le corps pour soutenir et maintenir la vie. Il existe deux types de réactions métaboliques, les réactions anaboliques et les réactions cataboliques. Examinons chacun de ces types de réaction. Dans les réactions anaboliques, les petites molécules sont reliées entre elles par des liaisons chimiques pour former des molécules plus grosses et plus complexes. La formation de ces liaisons chimiques nécessite de l’énergie que les cellules obtiennent d’une molécule appelée ATP. Dans les réactions cataboliques, en revanche, les molécules grosses et complexes sont dégradées en unités plus petites. Ce processus implique la rupture des liaisons chimiques et libère donc de l’énergie sous forme d’ATP.
Revoyons la conclusion que l’étudiant de notre question a tirée. Il affirme qu’une quantité plus importante d’énergie est nécessaire pour dégrader de grosses molécules complexes en molécules plus petites qu’il n’en faut pour synthétiser de grosses molécules à partir de petites molécules. C’est en fait le contraire de ce que nous avons appris sur les réactions anaboliques et cataboliques. Alors que les réactions cataboliques qui dégradent les grosses molécules complexes en plusieurs plus petites libèrent de l’énergie sous forme d’ATP, les réactions anaboliques qui synthétisent de grosses molécules complexes à partir de plusieurs petites molécules nécessitent un apport d’ATP. La bonne réponse est donc: «Non, c’est la synthèse de molécules complexes qui nécessite une quantité d’énergie relativement plus importante».
Passons en revue les points clés que nous avons appris sur le métabolisme dans cette vidéo. Le métabolisme décrit toutes les réactions chimiques qui ont lieu dans une cellule ou dans le corps d’un être vivant et qui lui permettent de survivre. Les réactions anaboliques et cataboliques sont les deux types de réactions métaboliques. Les réactions anaboliques nécessitent un apport d’énergie pour synthétiser de grosses molécules à partir de plusieurs molécules plus petites. La formation de polypeptides à partir d’acides aminés individuels est un exemple de réaction anabolique. Cela nécessite un apport d’énergie qui est fourni par une molécule appelée ATP.
Les réactions cataboliques, en revanche, dégradent les grosses molécules en molécules plus petites, libérant en même temps de l’énergie qui est stockée sous forme d’ATP. Un exemple de réaction catabolique est la dégradation de l’amidon à partir des aliments riches en glucides en sucres simples comme le glucose. La rupture des liaisons dans les grosses molécules d’amidon est ce qui libère de l’énergie.
