Biologie cellulaire – 2e éd. : Des molécules aux organismes (Sciences de la vie) PDF

Biologie cellulaire – 2e éd. : Des molécules aux organismes (Sciences de la vie) PDF

Bulles de gaz carbonique produites par la fermentation alcoolique du vin. L’homme a utilisé la fermentation alcoolique par exemple dans la fabrication de la bière ou celle du vin depuis des millénaires, sans connaître les processus biologiques précis. En 1815, le chimiste français Joseph Louis Gay-Lussac a établi pour la première fois l’équation brute de la réaction chimique de la biologie cellulaire – 2e éd. : Des molécules aux organismes (Sciences de la vie) PDF du glucose en éthanol. Puis se développèrent diverses conceptions sur le mécanisme de la fermentation.


Ce manuel en deux couleurs couvre le programme de biologie cellulaire des premières années de toutes filières biologiques, médicales et pharmaceutiques. Les connaissances sont introduites, à chaque fois que cela est possible, par le biais de l’expérimentation, de façon à mettre en évidence la démarche du chercheur. L’ensemble est illustré par de nombreux schémas et photos et par des encarts techniques et historiques. Des encarts biomédicaux et des pages «Perspectives biomédicales», plus nombreux dans cette 2e édition, en font un ouvrage encore mieux adapté aux élèves des filières médicales et pharmaceutiques. A la fin de chaque chapitre, un résumé permet d’aller à l’essentiel et des questions de révision (exercices et QROC) aide l’étudiant à s’autoévaluer.

Louis Pasteur a aussi postulé en 1857 une  théorie vitaliste de la fermentation  selon laquelle la fermentation alcoolique n’était possible qu’en liaison avec des cellules vivantes. Le 11 janvier 1897, la controverse fut résolue par Eduard Buchner, avec une publication sur la preuve de fermentation alcoolique au moyen d’extraits de levure sans cellules. Harden-Young, aujourd’hui connu sous le nom de fructose-1,6-bisphosphate. Harden et Hans von Euler-Chelpin reçoivent ensemble en 1929 aussi le prix Nobel de chimie  pour leurs travaux sur la fermentation des sucres et les enzymes qui y participent. L’analyse de la structure cristalline a donné une première vision sur leur structure spatiale moléculaire.

Les gènes décodés, qui contiennent la structure de ces enzymes donnent des conclusions sur leur origine évolutionnaire et leur fonction originelle éventuelle. La fermentation alcoolique est principalement utilisée par diverses espèces de levures pour faire de l’énergie. Si elles ont de l’oxygène à leur disposition, elles oxydent les sucres par respiration cellulaire, et trouvent ainsi l’énergie nécessaire à la vie. Ces deux molécules sont obtenues dans la glycolyse, la première étape de la chaîne de réactions aussi bien pour la respiration cellulaire que pour la fermentation.

Les levures sont donc des aérobies facultatifs. Quand l’oxygène est disponible, le glucose est métabolisé par voie aérobie. En l’absence d’air, les levures doivent par contre faire la fermentation alcoolique. Comme celle-ci produit bien moins d’énergie que la respiration aérobie, le besoin en glucose augmente considérablement. Ce phénomène est nommé effet Pasteur. On a aussi observé la production d’éthanol par des levures, malgré la présence de suffisamment d’oxygène. Ceci se produit quand elles vivent dans un milieu sursucré, et que les enzymes de la respiration cellulaire sont surchargées.

Les levures consomment constamment le sucre, et le transforment par fermentation à côté de la respiration. C’est ainsi que Sarcina ventriculi utilise la même voie enzymatique que la levure, tandis que Zymomonas mobilis emprunte une autre voie. Les premières étapes de la fermentation alcoolique sont celles de la glycolyse. Cette voie transforme une molécule de D-glucose en deux molécules de pyruvate.

Ceci se produit en conditions anaérobies par la réaction de fermentation qui suit. De chaque molécule de pyruvate, une molécule de dioxyde de carbone est détachée par l’enzyme décarboxylase du pyruvate. L’acétaldéhyde produit lors de cette étape est très toxique pour l’organisme, et est immédiatement transformé lors de l’étape suivante. L’enzyme alcool déshydrogénase fait de l’éthanol par réduction de l’acétaldéhyde, mais peut aussi catalyser la réaction inverse.

Pendant la fermentation alcoolique, le processus de réduction de l’acétaldéhyde en éthanol est majoritaire. L’éthanol produit est alors excrété des cellules vers le milieu environnant. L’oxydation de l’éthanol en acétaldéhyde a lieu par contre par exemple dans la détoxication de l’éthanol dans le foie. La formation d’alcool pendant la fermentation limite encore plus fortement la capacité de résistance à la température de Saccharomyces cerevisiae. C est une température maximale, au-delà de laquelle le risque d’arrêt de la fermentation est très élevé.

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