Respiration Anaérobie

Quelle est la différence entre la respiration aérobie et la respiration anaérobie ?

Nous couvrons les différences entre la respiration aérobie et la respiration anaérobie de façon plus détaillée dans notre article sur la respiration. Toutefois, si tu n'as pas beaucoup de temps, nous t'aidons à les résumer ci-dessous :

• La respiration aérobie se produit dans le cytoplasme et les mitochondries, tandis que la respiration anaérobie se produit uniquement dans le cytoplasme.
• La respiration aérobie nécessite de l'oxygène, alors que la respiration anaérobie n'en nécessite pas.
• La respiration anaérobie produit globalement moins d'ATP que la respiration aérobie.
• La respiration anaérobie produit du dioxyde de carbone et de l'éthanol (chez les plantes et les micro-organismes) ou du lactate (chez les animaux), alors que les principaux produits de la respiration aérobie sont le dioxyde de carbone et l'eau.

Cependant, il est également important de se rappeler que les deux processus ont des points communs, notamment :

• Ils produisent tous deux de l'ATP pour alimenter d'importants processus métaboliques.
• Ils impliquent tous deux la décomposition du glucose par oxydation, au cours de la glycolyse.

Quelles sont les étapes de la respiration anaérobie ?

La respiration anaérobie ne comporte que deux étapes, qui se déroulent toutes deux dans le cytoplasme de la cellule.

Le tableau 1 devrait t'aider à reconnaître les symboles utilisés dans les formules chimiques. Tu remarqueras peut-être que certaines formules contiennent des nombres avant la substance. Les nombres équilibrent les équations chimiques (aucun atome n'est perdu au cours du processus).

Tableau 1. Résumé des symboles chimiques.

La glycolyse

Le processus de glycolyse est le même, que la respiration soit aérobie ou anaérobie. La glycolyse se produit dans le cytoplasme et consiste à diviser une seule molécule de glucose à 6 carbones en deux molécules de pyruvate à 3 carbones. Au cours de la glycolyse, plusieurs petites réactions contrôlées par des enzymes se produisent en quatre étapes :

1. Phosphorylation - Avant de se décomposer en deux molécules de pyruvate à 3 carbones, le glucose doit être rendu plus réactif par l'ajout de deux molécules de phosphate. C'est pourquoi nous appelons cette étape la phosphorylation. Nous obtenons les deux molécules de phosphate en divisant deux molécules d'ATP en deux molécules d'ADP et deux molécules de phosphate inorganique (Pi). Nous obtenons cela par hydrolyse, qui utilise de l'eau pour diviser l'ATP. Ce processus fournit l'énergie nécessaire à l'activation du glucose et abaisse l'énergie d'activation de la réaction suivante contrôlée par les enzymes.
2. Création de triose phosphate - À cette étape, chaque molécule de glucose (à laquelle on a ajouté les deux groupes Pi) se divise en deux pour former deux molécules de triose phosphate, une molécule à 3 carbones.
3. Oxydation - Une fois ces deux molécules de triose phosphate formées, il faut leur retirer de l'hydrogène. Ces groupes d'hydrogène sont ensuite transférés au NAD+, une molécule porteuse d'hydrogène, ce qui produit du NAD réduit (NADH).
4. Production d'ATP - Les deux molécules de triose phosphate nouvellement oxydées se transforment en une autre molécule à trois carbones, le pyruvate. Ce processus régénère également deux molécules d'ATP à partir de deux molécules d'ADP.

L'équation globale de la glycolyse est la suivante :

$$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+2\mathrm{ADP}+2\mathrm{Pi}+2{\mathrm{NAD}}^{+}\to 2{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COCOOH}+2\mathrm{ATP}+2\mathrm{NADH} \\ \mathrm{Glucose}\mathrm{Pyruvate} \end{gathered}$$

Fermentation

Comme nous l'avons déjà mentionné, la fermentation peut produire deux produits différents en fonction de l'organisme qui respire en anaérobie. Nous allons d'abord examiner le processus de fermentation chez l'homme et les animaux qui produit de l'acide lactique.

Fermentation de l'acide lactique

Le processus de fermentation de l'acide lactique est le suivant :

1. Le pyruvate donne un électron à une molécule de NADH.
2. Le NADH est donc oxydé et converti en NAD +. La molécule de NAD + est ensuite utilisée dans la glycolyse, ce qui permet à l'ensemble du processus de respiration anaérobie de se poursuivre.
3. L'acide lactique se forme en tant que sous-produit.

L'équation globale de ce phénomène est la suivante :

$$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_4{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{NADH}\stackrel{\mathrm{Lactic}\mathrm{dehydrogenase}}{\to }{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6{\mathrm{O}}_3+2{\mathrm{NAD}}^{+} \\ \mathrm{Pyruvate}\mathrm{Lactic}\mathrm{acid} \end{gathered}$$

Le schéma suivant illustre le processus complet de la respiration anaérobie chez les animaux :

Les étapes de la respiration anaérobie chez les animaux

La fermentation de l'éthanol

La fermentation de l'éthanol se produit lorsque des bactéries et d'autres micro-organismes (par exemple, des champignons) respirent en anaérobiose. Le processus de fermentation de l'éthanol est le suivant :

1. Un groupe carboxyle (COOH) est retiré du pyruvate. Du dioxyde de carbone (${\mathrm{CO}}_2$) est libéré.
2. Une molécule à 2 carbones appelée acétaldéhyde se forme.
3. Le NADH est réduit et donne un électron à l'acétaldéhyde, formant ainsi du NAD+. La molécule de NAD+ est ensuite utilisée dans la glycolyse, ce qui permet à l'ensemble du processus de respiration anaérobie de se poursuivre.
4. L'électron donné et l'ion H+ permettent la formation d'éthanol à partir de l'acétaldéhyde.

Globalement, l'équation est la suivante :

$$\begin{gathered} {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COCOOH}\stackrel{\mathrm{Pyruvate}\mathrm{decarboxylase}}{\to }{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\mathrm{O}+{\mathrm{CO}}_2 \\ \mathrm{Pyruvate}\mathrm{Acetaldehyde} \\ {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\mathrm{O}+2\mathrm{NADH}\stackrel{\mathrm{Aldehyde}\mathrm{dehydrogenase}}{\to }{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}+2{\mathrm{NAD}}^{+} \\ \mathrm{Acetaldehyde}\mathrm{Ethanol} \end{gathered}$$

Le schéma suivant résume l'ensemble du processus de respiration anaérobie chez les bactéries et les micro-organismes :

Les étapes de la respiration anaérobie chez les bactéries et les micro-organismes.

Quelle est l'équation de la respiration anaérobie ?

L'équation globale de la respiration anaérobie chez les animaux est la suivante :

$$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\to 2{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6{\mathrm{O}}_3 \\ \mathrm{Glucose}\mathrm{Lactic}\mathrm{acid} \end{gathered}$$

L'équation globale de la respiration anaérobie chez les plantes ou les champignons est la suivante :

$$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\to 2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}+2{\mathrm{CO}}_2 \\ \mathrm{Glucose}\mathrm{Ethanol} \end{gathered}$$