Échange cellulaire : Notion d'activité cellulaire

La Vie est la capacité d'effectuer un ensemble de réactions chimiques particulières appelées réactions biochimiques. Ces réactions sont des transformations de molécules en d'autres molécules autrement dit des transformations de matière. Ces transformations nécessitent en général de l'énergie qui dans le monde vivant est essentiellement libérée à partir d'ATP (Adénosine triphosphorique).

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L'ATP est une molécule portant trois phosphates, notés Pi (Phosphates inorganiques), en chaîne avec une liaison entre deux phosphates dite « haute énergie » : comme il y a trois phosphates, il y a deux liaisons haute énergie. La libération d’énergie contenue dans une ATP pourra se faire en deux temps :

• ATP → ADP + Pi + Energie, avec D pour Di,
• ADP → AMP + Pi + Energie, avec M pour Mono.

Ensuite, la cellule reconstitue l’ATP à partir de l’oxydation de glucose :

• oxydation complète au cours de la Respiration,
• oxydation incomplète au cours des Fermentations.

Beaucoup de molécules organiques sont des polymères (combinaisons en chaînes –ramifiées ou non-) de molécules simples : ces dernières sont les nutriments. Certains polymères sont constitués à partir d’une même molécule ne nécessitant aucun ordonnancement : cas des polymères de Glucoses comme l’Amidon, le Glycogène et la cellulose. D’autres sont des polymères d’un même groupe de molécules organiques, mais comme ces dernières sont différentes un ordonnancement peut-être nécessaire : c’est le cas des protides qui sont des assemblages d’acides aminés (au nombre de 20) dont l’ordre d’assemblage est programmé par le code génétique.
La liaison entre deux nutriments se fait par libération d’un Hydrogène (H) sur l’un et d’un hydroxyde (OH) sur l’autre qui se combinent pour former une molécule d’eau. Alors un désassemblage s’accompagnera de la cassure d’une molécule d’eau pour libérer l’hydrogène et l’hydroxyde qui permettront de compléter les deux nutriments libérés : c‘est pourquoi les réactions de désassemblage sont appelées des hydrolyses avec « lyse » signifiant « cassure ».
Des activités cellulaires seront soit des assemblages de nutriments pour former les polymères, soit des désassemblages pour libérer les nutriments. Ces réactions nécessiteront de l’énergie, dans un sens comme dans l’autre, fournie par de l’ATP et des protides spécifiques qui sont des enzymes.
D’autres activités sont mécaniques : la structure (disposition spatiale) de protides se modifie selon le niveau d’énergie fourni à ces molécules, ce qui peut permettre des rétractions ou des allongements de complexes moléculaires.
Des états différents de protides membranaires pourront transférer, de part et d’autre de la membrane, des substances : mécanismes qui constitueront un pompage actif de substances. Un pompage actif est aussi sélectif car il concerne une particule particulière ou tout au moins un groupe de particules particulier. Dans ces cas encore, la libération d’énergie à partir de l’ATP interviendra.
En conclusion, une activité cellulaire s’accompagne d’une libération d’énergie à partir d’ATP suivie d’une régénération d’ATP donc d’une activité respiratoire (ou fermentative). C’est pourquoi la respiration et la fermentation sont les indicateurs de l’activité cellulaire.