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OXYDORÉDUCTIONS, biologie

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Les oxydoréductions, réactions chimiques couplées par lesquelles une substance se réduit en prélevant des électrons à une autre qui s'oxyde, sont des étapes essentielles dans les biodégradations et les biosynthèses, autrement dit dans le métabolisme qui sous-tend l'activité vitale des organismes animaux ou végétaux. Leurs mécanismes sont bien connus, et la connaissance du potentiel d'oxydoréduction permet de prévoir le sens des échanges. Des transporteurs d'électrons, reliant des métabolites plus ou moins éloignés, confèrent à la machinerie métabolique des cellules vivantes cohésion et souplesse, tandis que des processus générateurs de composés à haut potentiel énergétique, tel l'adénosine triphosphate (ATP), permettent aux organismes et aux cellules dont ils sont constitués de disposer à point nommé de l'énergie que les oxydoréductions retirent des aliments et des assimilats.

1.   La notion d'oxydoréduction

Il y a oxydoréduction entre deux composés (ou groupe de composés) lorsque l'un d'eux s'oxyde tandis que l'autre se réduit. Pour mieux saisir le sens et l'intérêt de cette notion en biologie, voyons comment elle a pris corps.

  Le rôle de l'oxygène

L'idée d'une certaine analogie entre la vie et le feu est fort ancienne et se retrouve dans le langage commun, où l'on « brûle de passion », on n'a plus qu'une « étincelle de vie » et, pour finir, « on s'éteint ». C'est Lavoisier qui montra qu'il ne s'agissait pas là d'une simple image, mais bien d'une réalité, en établissant que les échanges gazeux sont les mêmes dans la respiration et la combustion. Ce qui lui permit d'écrire en 1789, dans son Premier Mémoire sur la respiration des animaux : « La respiration n'est qu'une combustion lente de carbone et d'hydrogène, qui est semblable en tout à celle qui s'opère dans une lampe ou dans une bougie allumée, et, sous ce point de vue, les animaux sont de véritables combustibles qui brûlent et se consument. »

Autrement dit, les échanges gazeux de la respiration traduisent, comme dans la combustion, une fixa […]

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AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE

Écrit par :  Claude LIORET

Dans le chapitre "L'oxygène dans les processus vitaux"  : …  pour les « hétérotrophes ». Cette élaboration nécessite de l'énergie, fournie par des réactions d'*oxydoréduction. Lavoisier ayant montré que l'oxygène atmosphérique intervient comme oxydant, assurant la combustion du carbone et de l'hydrogène des êtres vivants, il est a priori légitime de penser que l'oxygène intervient dans les processus… Lire la suite
BACTÉRIOLOGIE

Écrit par :  Jean-Michel ALONSOJacques BEJOTMichel DESMAZEAUDDidier LAVERGNEDaniel MAZIGH

Dans le chapitre "Panorama du métabolisme bactérien"  : …   anaérobies strictes, qui tirent également la plus grande partie de leur énergie de réactions *d'oxydoréduction, mais dans lesquelles les électrons vont passer d'un substrat organique, constituant le donneur d'électrons, sur une autre molécule organique, qui sert alors d'accepteur d'électrons, sans se lier finalement à l'oxygène, ce qui… Lire la suite
BIOÉNERGÉTIQUE

Écrit par :  Pierre KAMOUNPaul MAZLIAKAlexis MOYSEJacques TONNELAT Universalis

Dans le chapitre "Le métabolisme intermédiaire"  : …  du métabolite provenant de la réaction précédente. Les réactions fondamentales sont des *oxydoréductions de métabolites « électroactifs », c'est-à-dire des échanges d'électrons. Ils s'accompagnent le plus souvent d'échanges de protons et apparaissent alors comme des échanges d'hydrogène. La formulation la plus générale est : couplée avec Parmi les… Lire la suite
BIOSYNTHÈSE DE L'ATP

Écrit par :  Paul MAZLIAK

  *La théorie émise par Peter Mitchell (1920-1992), qu'il baptisa théorie chimiosmotique, bouleversa la bioénergétique. Jusqu'alors, on considérait que l'oxydation des substrats respiratoires dans les mitochondries était couplée avec la synthèse endergonique (consommatrice d'énergie) d'ATP (adénosine triphosphate) par… Lire la suite
CHIMIOSYNTHÈSES

Écrit par :  Alexis MOYSE

… découvert que certaines bactéries sont capables d'assimiler le carbone du dioxyde de carbone tout en* oxydant des composés minéraux : sulfures, sels d'ammonium par exemple. Il s'agit de bactéries incolores, les unes abondantes dans les eaux sulfureuses (sulfobactéries), les autres dans les sols (bactéries de la nitrification). Ainsi, d'après la… Lire la suite
CHLOROPHYLLES

Écrit par :  Alexis MOYSE

Dans le chapitre "Excitation photochimique des chlorophylles et photosynthèse"  : …  Un autre type de transformation possible a été également mis en évidence. Il s'agit d'une *oxydo-réduction dans laquelle intervient une séparation de charge, un électron quittant la molécule de chlorophylle qui se trouve alors ionisée, chargée positivement. Elle peut ainsi intervenir dans une série de transferts d'électrons entre un… Lire la suite
FERMENTATIONS

Écrit par :  Claude LIORET

Dans le chapitre "Mécanismes des fermentations anaérobies"  : …  peut faire les commentaires d'ordre général suivants : 1. Le processus fondamental consiste en une* oxydoréduction interne du sucre métabolisé sous l'action d'enzymes. Des réactions d'oxydation (III, 1, 11) portent sur une partie des atomes de carbone de la molécule catabolisée, lesquels s'oxydent (CO2, radical −COOH). Elles produisent… Lire la suite
FLAVINE MONONUCLÉOTIDE (FMN)

Écrit par :  Paul DI COSTANZO

… *Coenzyme flavinique dérivée de la riboflavine (vitamine B2). C'est une cotranshydrogénase qui représente le groupement prosthétique du « ferment jaune de Warburg et Christian ». Avec le flavine adénine dinucléotide (FAD), elle constitue le groupement actif des enzymes jaunes ou flaviniques qui participent aux processus d'oxydoréduction.… Lire la suite
IONOPHORES

Écrit par :  René HELLER

… *On nomme ionophores des substances qui perméabilisent les membranes cellulaires vis-à-vis du passage des ions. C'est le cas notamment de certains antibiotiques qui perturbent le fonctionnement des mitochondries, rendant leur membrane perméable aux ions alcalins et découplant les phosphorylations des oxydoréductions respiratoires auxquelles elles… Lire la suite
LYSE, biochimie et biologie

Écrit par :  Didier LAVERGNE

… *Signifiant étymologiquement dissolution, ce terme est maintenant synonyme de destruction. Les phénomènes d'hydrolyse, que catalysent les enzymes du catabolisme, ne peuvent toutefois déterminer la destruction complète des molécules organiques qui sont les substrats de ces enzymes, c'est-à-dire en assurer la minéralisation. Elles n'… Lire la suite
MANGANÈSE

Écrit par :  Bernard DUBOISJacques FAUCHERREGil MICHARDClotilde POLICARJean-Louis VIGNES

Dans le chapitre " Le manganèse dans les systèmes biologiques"  : …  systèmes biologiques, on rencontre le manganèse uniquement aux degrés d'oxydation II, III et IV. *Comme pour beaucoup de métaux de transition, l'existence de plusieurs états rédox accessibles lui permet d'assurer des fonctions oxydoréductrices (transfert électronique). Voici quelques systèmes enzymatiques mettant en jeu le manganèse : – La… Lire la suite
MEMBRANES CELLULAIRES

Écrit par :  Brahim LAHLOUPaul MAZLIAK

Dans le chapitre " Membranes et phénomènes bioénergétiques"  : …   : presque toutes renferment en effet des molécules transporteurs d'électrons, constituant des *systèmes oxydoréducteurs intramembranaires. On peut distinguer parmi ces transporteurs deux grandes catégories : les transporteurs d'hydrogène (donc de protons et d'électrons), tels les flavoprotéines ou les composés quinoniques, et les Lire la suite
MÉTABOLISME

Écrit par :  Paul DI COSTANZOCharles KAYSERJo NORDMANN

Dans le chapitre " Le métabolisme intermédiaire"  : …  cours du cycle, les oxydations des substrats libèrent de l'hydrogène ; celui-ci, transporté sur les *chaînes d'oxydoréduction, permet la production d'énergie, rôle majeur de ce cycle biochimique. De plus, le cycle de Krebs fournit des matériaux pour des biosynthèses. Ce système, qui oriente les molécules vers le catabolisme ou l'anabolisme, est… Lire la suite
MITCHELL PETER DENNIS (1920-1992)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

…  membranaire, fonctionnant réversiblement, et puisant son énergie dans des flux de protons ; b) *les transferts d'électrons de la chaîne respiratoire forment des « boucles d'oxydo-réduction » libérant des protons d'un seul côté de la membrane interne des mitochondries ; c) ces flux de protons peuvent engendrer des « transferts actifs » d'ions à… Lire la suite
MITOCHONDRIES

Écrit par :  Roger DURAND

Dans le chapitre "L'énergie d'oxydoréduction"  : …  La* plupart des réactions chimiques rencontrées dans les cellules sont des réactions d'oxydoréduction. Par définition, une réaction d'oxydoréduction est constituée de deux couples oxydoréducteurs pouvant exister dans leur forme réduite et leur forme oxydée : Si le couple A a la plus grande pression de H+ et d'électrons, il est le plus… Lire la suite
MYOCARDE

Écrit par :  Édouard CORABOEUFDidier GARNIERBernard SWYNGHEDAUW

Dans le chapitre "Énergétique"  : …  lesquelles l'oxygène catalyse la synthèse d'ATP (adénosine-triphosphate) grâce à un système étagé d'*oxydoréductions couplé à des phosphorylations. L'ATP ne peut traverser ni les membranes mitochondriales, ni la membrane plasmique externe qui délimite chaque cellule. L'énergie dont il est porteur sera transférée dans le cytoplasme sous forme de… Lire la suite
NUTRITION

Écrit par :  René HELLERRaymond JACQUOTAlexis MOYSEMarc PASCAUD

Dans le chapitre "Oligoéléments"  : …  souvent classé parmi les macroéléments. Dans la plupart des cas, il intervient pour catalyser les *oxydoréductions, grâce au changement de valence Fe2+/Fe3+. C'est un constituant de nombreuses enzymes qui agissent dans la respiration. Les carences en fer sont très fréquentes et sont facilitées par les hausses de pH ou une… Lire la suite
OBÉSITÉ

Écrit par :  Arnaud BASDEVANTCécile CIANGURA

Dans le chapitre "Le déséquilibre énergétique"  : …  trop important ou à un défaut d'activité physique ou de production de chaleur par l'organisme. *On sait que les réactions d'oxydation des substrats énergétiques (lipides, glucides, protides) libèrent de l'énergie, dont une partie est utilisée pour différentes fonctions cellulaires (métabolisme) et l'autre se dissipe sous forme de chaleur ; or l… Lire la suite
OCÉAN ET MERS (Vie marine) - Vie dans les grandes profondeurs

Écrit par :  Lucien LAUBIER

Dans le chapitre " La vie dans les grandes profondeurs"  : …  entre eux sont de très grande taille. Fondamentalement, tous ces peuplements tirent leur énergie de *l'oxydation par des bactéries de certaines molécules réduites : l'hydrogène sulfuré H2S et le méthane CH4. Les bactéries chimiolithotrophes oxydent ces molécules par voie enzymatique et utilisent l'énergie chimique ainsi libérée… Lire la suite
OLIGOÉLÉMENTS

Écrit par :  Jean LAVOLLAY

Dans le chapitre "Rôle des oligoéléments indispensables"  : …  il est présent dans les ferrédoxines, substances biochimiques dont le potentiel d'*oxydoréduction est très bas et qui interviennent dans le transfert des électrons (micro-organismes, chloroplastes, animaux), ou dans diverses enzymes telles que la pyrocatéchase et la succinate déshydrogénase. Dans chacun de ces exemples, un nombre… Lire la suite
PHOTOSYNTHÈSE

Écrit par :  Jean LAVORELPaul MAZLIAKAlexis MOYSE

Dans le chapitre " Les mécanismes primaires"  : …  non biologique, on pouvait s'attendre à ce que l'acte de conversion implique un phénomène *d'oxydoréduction. Un ensemble de résultats expérimentaux, pour lesquels la spectroscopie par éclairs a joué un grand rôle, a imposé la notion que la conversion photochimique consiste en une séparation de charges entre un donneur primaire P et un… Lire la suite
POMPES MÉTABOLIQUES

Écrit par :  René HELLER

… *Les pompes métaboliques assurent le transport des molécules et des ions au travers des membranes biologiques. Il peut s'agir d'un transport actif, c'est-à-dire contre le gradient électrochimique (lequel est fonction de la concentration et du potentiel électrique) : les cations remontent le champ électrique, les anions le descendent ; les molécules… Lire la suite
RESPIRATION CELLULAIRE

Écrit par :  Didier LAVERGNE

… *La respiration a été définie à la suite des travaux de Lavoisier comme un mode d'échange gazeux par lequel un être vivant dégage du gaz carbonique en contrepartie d'une absorption d'oxygène. Aujourd'hui, on considère plus généralement la respiration à l'échelle cellulaire comme un processus biochimique catabolique accomplissant une minéralisation… Lire la suite
RESPIRATION CELLULAIRE - (repères chronologiques)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

…  respiratoires. Cette « enzyme respiratoire » contiendrait du fer et serait inhibée par le cyanure. * D. Keilin redécouvre les cytochromes (déjà signalés en 1886 par McMunn comme protéines tissulaires hématiniques) et démontre la variation de leur état d'oxydo-réduction au cours de la respiration. La chaîne respiratoire des cytochromes (b, c, a)… Lire la suite
SIDÉROBACTÉRIALES ou FERROBACTÉRIES

Écrit par :  Jacques POCHON

…  problèmes mal résolus, car leur culture au laboratoire est difficile et l'isolement de  

*la plupart des espèces aléatoire. Enfin, d'un point de vue pratique, elles peuvent intervenir directement ou indirectement dans certains phénomènes d'obstruction des canalisations et de corrosion des métaux.  Les Sidérobactériales jouent un… Lire la suite
THEORELL AXEL HUGO THEODOR (1903-1982)

Écrit par :  Samya OTHMAN

…  est ensuite promu directeur du département de biochimie de l'institut Nobel à Stockholm (1936). *Les travaux de Theorell sur les enzymes d'oxydation débutent lors d'une collaboration avec le célèbre enzymologiste allemand Otto Warburg à Berlin. Là, Theorell démontre que le « ferment jaune » extrait des tissus animaux et végétaux correspond à l'… Lire la suite
THIOBACTÉRIALES

Écrit par :  Jacques POCHON

…  dans le cycle du soufre sont voisins et, en tout cas, synergiques ; mais les Thiobacillus* oxydent le soufre jusqu'au stade SO42-, alors que les Thiobactériales proprement dites oxydent H2S jusqu'au soufre métalloïdique. Enfin, il est indispensable de rappeler que d'autres bactéries de ce cycle (Lire la suite
VITAMINES

Écrit par :  Marc PASCAUD

Dans le chapitre "Métabolisme non énergétique"  : …  moléculaire de l'acide L-ascorbique, ou vitamine C, est celle d'un sucre lactone diénol dont la* propriété principale, son oxydation en acide dihydro-ascorbique, explique son intervention métabolique dans les phénomènes d'oxydoréduction. En raison de ses propriétés réductrices, l'acide ascorbique fonctionne comme donneur d'hydrogène et d'… Lire la suite

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Pile Photosyntèse : transferts d'électrons Oxydations dans la chaîne respiratoire Réduction des nitrates Photosyntèse : transferts d'électrons Respiration, glycolyse et cycle de Krebs Oxydations dans la chaîne respiratoire Respiration, glycolyse et cycle de Krebs Photosyntèse : transferts d'électrons Oxydations dans la chaîne respiratoire Réduction des nitrates Oxydations dans la chaîne respiratoire Photosyntèse : transferts d'électrons Oxydations dans la chaîne respiratoire Glutathion Oxydations dans la chaîne respiratoire Photosyntèse : transferts d'électrons Nitrogénase Glutathion Oxydations dans la chaîne respiratoire Théorie chimio-osmotique Oxydations dans la chaîne respiratoire Navette de sortie du stroma d'un chloroplaste

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