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Comme les humains et les autres animaux, les bactéries ont besoin de respirer. Dans certains cas, les bactéries utilisent l'oxygène pour respirer, comme le font les humains. Dans d'autres situations, les bactéries utilisent une ou plusieurs molécules différentes comme accepteur final d'électrons pour la respiration. Le but de la respiration est de fournir à la cellule les molécules appropriées pour créer de l'énergie sous la forme d'adénosine triphosphate, ATP. L'ATP est la monnaie d'énergie des cellules, permettant aux processus cellulaires importants de continuer.
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Glycolyse
La respiration bactérienne commence par une étape, la glycolyse, qui concerne principalement la dégradation du sucre pour créer de l'ATP et d'importants sous-produits. Dans la glycolyse, une molécule organique connue sous le nom de pyruvate fournit de l'énergie au cycle de Kreb et est décomposée en deux molécules d'acétyl-CoA. L'acétyl-CoA est la principale source de carbone qui entre dans le cycle du Kreb pour la production d'énergie. Le cycle de Kreb utilise ces molécules pour créer une petite quantité d'ATP, et une grande quantité de NADH + et FADH2. NADH + et FADH2 ont une grande importance dans le don de protons au potentiel membranaire autour de la chaîne de transport des électrons, ce qui favorise la production d'ATP.
Le gradient de protons
NADH + et FADH2 agissent comme des moyens de transport pour les protons. Ces molécules passent du cycle de Kreb à la chaîne de transport d'électrons et transportent des protons. Dans la chaîne de transport d'électrons, NADH + et FADH2 donnent des protons et augmentent le gradient de protons à l'extérieur de la cellule. Une fois que suffisamment de protons se sont déplacés à l'extérieur de la membrane cellulaire, la cellule est prête à commencer à produire de l'adénosine triphosphate.
Chaîne de transport d'électrons
En plus de l'oxygène, les bactéries peuvent respirer avec de nombreuses molécules inorganiques et organiques. Selon l'Université d'État de l'Ohio, les bactéries anaérobies utilisent des molécules inorganiques comme le nitrate, le sulfate et le carbonate comme accepteurs d'électrons finaux à la place de l'oxygène. Ces molécules se trouvent à la fin de la chaîne de transport d'électrons. La chaîne de transport des électrons dans les bactéries utilise les produits de la glycolyse, un procédé qui décompose les sucres, pour créer un gradient de protons à l'extérieur de la membrane cellulaire. Ces protons traversent ensuite la membrane cellulaire, entraînant l'addition d'un groupe phosphate à l'adénosine diphosphate, une molécule d'adénosine avec seulement 2 groupes phosphate, pour former l'adénosine triphosphate.
Problèmes
Des mutations dans les gènes de la chaîne de transport des électrons entraînent une diminution de la fonction dans la chaîne, ce qui peut empêcher la cellule de produire suffisamment d'énergie pour vivre. Souvent, les mutations dans la chaîne de transport des électrons sont délétères; ils provoquent la mort cellulaire. Les processus cellulaires ne peuvent tout simplement pas se passer de l'énergie produite par la chaîne de transport des électrons.
Poisons
La chaîne de transport d'électrons peut être bloquée par l'utilisation de poisons. Le poison des rats bloque l'une des premières étapes de la chaîne de transport des électrons. D'autres poisons comme le cyanure et le monoxyde de carbone bloquent les étapes plus bas dans la chaîne. L'utilisation de poisons n'est généralement pas recommandée pour contrôler une population bactérienne problématique, car les poisons ne font pas la distinction entre les chaînes de transport d'électrons humaines et bactériennes.
