Première > Sciences > Le soleil, notre source d'énergie > Stage - Le bilan thermique du corps humain

STAGE - LE BILAN THERMIQUE DU CORPS HUMAIN

Accède gratuitement à cette vidéo pendant 7 jours

Profite de ce cours et de tout le programme de ta classe avec l'essai gratuit de 7 jours !

Démarrer l'essai gratuit

Production d'énergie cellulaire par oxydation respiratoire

Permalien

Télécharger la fiche de cours Les téléchargements sont réservés uniquements aux abonnés

Production d'énergie cellulaire par oxydation respiratoire

 

Pourquoi manger et pourquoi respirer ? La réponse est la même. La respiration combinée à l’alimentation est la base de la production d’énergie à l’échelle de la cellule. Lorsqu'on mange, il y a une simplification moléculaire et on retrouve, après passage de l’intestin au sang, un certain nombre de molécules organiques simplifiées, des glucides, des lipides mais aussi des protides. Les glucides et les lipides sont des molécules très énergétiques.

 

I. Échelle de l’organisme : organes de stockage

 

A l’échelle de l’organisme, après alimentation, on a un stockage des nutriments et des molécules organiques avalées.

On peut déjà observer que le sang, riche en glucide et en lipide, approvisionne un certain nombre de cellules, par exemple les muscles. Ceux-ci récupèrent les glucides mais aussi un peu les lipides. Ces cellules musculaires conservent les glucides sous la forme d’un polymère qui s’appelle glycogène.

Il existe d’autres organes de stockage comme les tissus adipeux qu’on retrouve au niveau des hanches ou de la taille. Ce tissu est fait de cellules spécialisées appelées des adipocytes. Ces cellules stockent les lipides et les glucides sous forme d’acide gras (grosses gouttelettes lipidiques) à l’intérieure du cytoplasme des cellules.

Ainsi, lorsqu’on mange, on stocke au niveau du tissu adipeux, des muscles, mais aussi au niveau du foie sous forme de glycogène.

Anecdotiquement, on a découvert assez récemment qu’au niveau du cou nous avons un tissu appelé tissu adipeux brun qui est aussi une zone de stockage mais uniquement à des fins de thermogenèse donc de production de chaleur.

 

II. Échelle de la cellule : molécules stockées

 

Tout se passe à l’échelle de la cellule au niveau d’un organite : la mitochondrie (qu’on pourrait qualifier de petite centrale énergétique). C’est un organite cytoplasmique, une petite unité qu’on retrouve dans le cytoplasme en plusieurs exemplaires de quelques micromètres observables en microscopie optique.

C’est au niveau de la mitochondrie qu’il y a conversion des molécules organiques. Par exemple, le glucose (C6H12O6) est convertit en énergie. Au niveau de cet organite, le glucose, un carbone lié à un élément hydrogène (soit un carbone organique réduit) est oxydé grâce au dioxygène de l’air, d’où la respiration en continu. Le dioxygène capté par la respiration est utilisé au niveau de la mitochondrie pour oxyder le glucose ingéré. Ainsi, à l’échelle cellulaire, manger et respirer aboutit à un métabolisme dit respiratoire d’oxydation du glucose (molécule organique) en déchet minéral (c’est une oxydation totale). Le C6H12O6 devient du dioxyde de carbone avec le carbone totalement oxydé, ce n’est plus un carbone réduit. Et le dioxygène est réduit en H2O, c’est une réaction d’oxydo-réduction.

Au sein de cette mitochondrie, on assiste à une oxydation respiratoire (on oxyde du carbone organique en carbone minéral) grâce à la molécule d’oxygène. La finalité de cette oxydation est la production d’énergie. Cette énergie, petite monnaie énergétique, s’appelle l’ATP (pas au programme). On retient : "je mange, je respire, je produis de l’énergie sous forme d’ATP".

Cette énergie est très importante car elle permet aux cellules musculaires de fonctionner, par exemple de se contracter, ce qui est très couteux du point de vue énergétique. Les cellules musculaires utilisent beaucoup de glucose stocké sous forme de glycogène et donc elles consomment beaucoup d’ATP. L’ATP permet un travail, ici de contraction musculaire. Si on prend l’adipocyte, stoker demande de l’énergie, donc le stockage va lui aussi utiliser l’ATP. Se multiplier ou se diviser pour une cellule demande aussi de l’énergie, là encore utilisée sous forme d’ATP.

 

III. Calculer un rendement

 

Quand on mange est-ce qu'on obtient 100 % d’ATP ou est ce qu’il y a des pertes ? La conversion des molécules organiques en molécules très énergétiques qu’est l’ATP, est-ce un rendement de 100 % ?

Dans les conditions physiologiques, une molécule d’ATP est à peu près 30,5 kilo joule/mole. Pour le métabolisme respiratoire au sein d’une mitochondrie (par exemple dans une cellule du foie), on considère qu’on fait 38 molécules d’ATP, chaque molécule apportant une énergie correspondant à 30,5 kj/mole une fois qu’on hydrolyse l’ATP.

Qu’a-t-on utilisé pour obtenir les 38 molécules d’ATP ? Une molécule de glucose.

Une molécule de glucose, c’est 2 880 kj/mole soit environ 3 000kj/mole.

Pour connaître le rendement on fait $\dfrac{38 \times 30,5}{3000} \times 100$.

Soit un rendement de 38 %.

Donc, quand on mange, on produit 38 % d’énergie utilisable pour les travaux cellulaires. Mais environ 62 % sont perdus sous forme de chaleur. Celle-ci est très importante car elle permet à l’organisme d’avoir une température corporelle constante.

Nous sommes des endothermes, notre température est globalement constante autour des 37°. Il faut donc bien comprendre que les 60 % perdus ne servent pas à rien mais qu’ils sont au contraire très importants car ils permettent de dégager de la chaleur et de maintenir constante la température corporelle à l’alentour de 37°.