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1 Bioénergétique concept Introduction : La bioénergétique est la partie de la b

1 Bioénergétique concept Introduction : La bioénergétique est la partie de la biochimie qui étudie et explique les mécanismes des transformations (conversion) de l'énergie dans les tissus vivants. Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et des transferts d'énergie qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un processus ordonné, qui fait intervenir des processus de dégradation et de synthèse organique. Pour vivre et croitre, les organismes ont besoin de synthétiser de la matière organique, de se déplacer, de réparer et substituer les tissus endommagés… Cela demande de l’énergie D’où les cellules tirent-elles cette énergie ? Comment les cellules utilisent l’énergie et synthétisent les composants cellulaires ? Chimio trophées … Les organismes chimio trophées utilisent des substances organiques réduites à la fois comme source d’énergie et source de pouvoir réducteur) Chimio hétérotrophes : substances organiques réduites préexistants d'origine animale ou végétale (la plupart des animaux, champignons et beaucoup des bactéries) Chimio autotrophes : substances inorganiques réduites (certains bactéries et archaebactéries extrophies) Aperçu historique sur l’énergie : 2 Depuis toujours, l’homme a consommé de l’énergie. Cette consommation était Relativement linéaire et l’origine presque exclusivement renouvelable (biomasse, énergie hydroélectrique, énergie animale, …) jusqu’ à la révolution industrielle. C’est durant cette période, marquée par des développements industriels toujours plus énergivores, que l’essor des énergies fossiles (essentiellement le charbon à l’époque) a vu le jour. Leur consommation commença alors à augmenter de façon exponentielle. La découverte du charbon, si abondant dans la nature et les avancées technologiques dans son utilisation sont à l’origine de la révolution industrielle. La prospérité et l’expansion post-industrielle de l’après-guerre sont indéniablement liées à l’usage du pétrole et puis après le gaz naturel. L’un de ses fruits ; l’énergie électrique. Une grande proportion de l’électricité produite dans le monde provient du charbon et du gaz naturel et ceci pour plus d’un siècle. L’électricité est la forme « première » de l’énergie, grâce à la facilité de son usage et de sa distribution. La demande est en croissance permanente, due à l’usage de plus en plus grand d’appareils électriques et électroniques par les consommateurs, par l’augmentation de l’activité industrielle associée et par son élargissement au monde entier. Pour l’homme moderne, le rêve de domination de la nature s’est traduit essentiellement par une tension obsessionnelle vers une production et une consommation toujours plus grandes et plus excessives. Extraire de la nature un maximum de bien-être matériel a été, et demeure pour une large part, l’idéal des sociétés industrielles et a fortiori des pays en développement. Chacun dès lors garde les yeux rivés sur le taux de croissance du PIB, qui de simple indicateur économique est devenu une véritable religion, l’idole des temps modernes. Malheureusement, avec la révolution industrielle, l’économie va s’affirmer comme science mécaniste, désincarnée de la nature et d’un homme réduit à l’état d’homo oeconomicus . En perdant toute référence éthique, l’économie se coupe des motivations de conservation, de solidarité et de transmission aux générations futures d’un patrimoine naturel. Limite des ressources d’énergie disponibles : Souvent un débat crucial s’introduit lorsqu’on constate un pic de demande pétrole ou de gaz. C’est le cas lorsque l’extraction de ces produits commence à baisser et ceci bien 3 avant la fin des ressources. Il est très difficile de déterminer précisément jusqu’à quand on pourra utiliser les combustibles d’origine fossile. Actuellement, la consommation annuelle d’énergie primaire5 est d’environ 500 EJ6 Ceci est équivalent à environ 1,4 x 1 017 Wh ou 140 000 TWh. En divisant ce nombre par le nombre d’heures, on obtient environ 16 TW ou 16 000 GW comme puissance moyenne nécessaire aux consommations de la planète. L’utilisation efficace des énergies : On assiste à une diversification des sources d'énergie et cette tendance a de fortes chances de se poursuivre au cours du siècle prochain. La consommation d'électricité va croître car c'est un vecteur énergétique important et commode pour le consommateur. Le choix de la palette d'énergies primaires est spécifique à chaque pays, à ses richesses énergétiques propres et à son passé énergétique. Il n'y a pas de solution unique et tout doit être étudié dans le détail en tenant compte des facteurs économiques, des effets sur l'environnement, etc. La population mondiale devrait doubler d'ici le milieu du 21éme siècle. Compte tenu de l'amélioration des intensités énergétiques, la croissance de la demande en énergie primaire devrait se multiplier, et la croissance de la demande d'électricité devrait être plus forte, et pourrait même déjà doubler d'ici 20208 . De manière évidente, le monde est obligé de prendre des mesures efficaces, pour obtenir le plus grand effet dans la réduction du changement climatique. Dans la plupart des pays, dont l’Algérie fait partie, des incitations financières et des régulations sont maintenant en place, pour encourager les rendements énergétiques, mais leur effet reste modeste. Le passage à l’étape d’utilisation des énergies renouvelables est devenu obligatoire, pour préserver le peu de richesse fossile à nos générations futures Définition : 4 Bioénergétique :Étude des transformations de l’énergie apportée par le milieu extérieur à la cellule, et ce de façon utilisable pour celle-ci ou la biochimie des transformations énergétiques réalisées par les êtres vivants Phototrophes : Les organismes phototrophes utilisent la lumière comme source d’énergie Photo autotrophes: Organisme capables de produire de la matière organique pour la survie en procédant à la réduction de matière inorganique en utilisant la seule énergie lumineuse (végétaux et la plupart de bactéries photosynthétiques) Photo hétérotrophes: Organismes qui utilisent l’énergie lumineuse pour la survie mais qui ont besoin aussi d’une source de composés organiques (certaines bactéries photosynthétiques) L'anabolisme: ensemble de réactions enzymatiques de biosynthèse qui divergent à former beaucoup de macromolécules ou de leurs précurseurs. Ces réactions nécessitent un apport d'énergie fournie généralement par l'hydrolyse de l'ATP et/ou par le pouvoir réducteur du NAD(P)H et du FADH 2 : -la gluconéogenèse Énergie libre de Gibbs (G) : L’énergie libre de Gibbs est une fonction d’état utilisée en chimie pour évaluer la partie de l'énergie potentielle du système qui n'est pas dissipée sous forme de chaleur. La variation d'énergie libre de Gibbs (∆G) mesure la "partie" de l'énergie d'un système qui produit un travail UTILE (à température et pression constante). Chaque système cherche d’atteindre un minimum d’énergie libre Donc, par exemple, pour une réaction spontanée: G finale < G initiale et donc ∆G = G finale – G initiale < 0 La thermodynamique indique le sens d’une réaction: les réactions procèdent selon leur changement d’énergie libre La bioénergie distingue une production d'énergie au sein des biotes, des êtres vivants, c'est donc une énergie d'origine biologique. Bioénergie :A été étendue à toute énergie dite propre, sans production de déchet, directement produite par les éléments de la Terre. Explication : Les éléments bioénergétiques expriment la transformation d'énergie dans (et par) les organismes vivants et les écosystèmes aquatiques. La bioénergétique est un domaine de la biologie avec la partie de la physiologie qui étudie les échanges et conversions d'énergie au sein des organismes. Dans un sens plus étroit, La bioénergétique est la science de l'approvisionnement en énergie et de l'équilibre énergétique des cellules vivantes (alors aussi appelée bioénergétique cellulaire ou moléculaire). Dans un sens plus large, la bioénergétique examine également le bilan énergétique 5 écologique des organismes et flux d'énergie dans les populations et les écosystèmes. Le sujet central de la bioénergétique cellulaire sont les mécanismes cellulaires de conversion d'énergie, qui sont sans exception nécessaires à l'accomplissement de certaines fonctions de la cellule. La bioénergétique en général est basée sur les lois de la chimie et de la physique, en particulier la thermodynamique. Cependant, la thermodynamique est le terme général qui fait également référence aux conversions d'énergie dans la matière inanimée. Puisque l'énergie est généralement comprise comme étant la capacité à effectuer un travail, elle apparaît sous forme d'énergie potentielle, cinétique, thermique et également électrique (électromagnétique). Le travail qui peut être effectué apparaît comme mécanique, osmotique ou travaux électromagnétiques. La majorité de tous les processus de vie en surface sur Terre sont basés sur la photosynthèse et l'utilisation de la lumière du soleil comme source d'énergie. Au sein des organismes, le renouvellement de l'énergie est basé à bien des égards sur la chimiosynthèse (chimiotrophie). Les produits de réaction résultant de la photo ou de la chimiosynthèse peuvent être dégradés dans diverses étapes biochimiques par respiration aérobie ou fermentation anaérobie, grâce à quoi avec une certaine efficacité la cellule génère de l'énergie utilisable pour les divers processus et fonctions biologiques et celle-ci peut également être stockée pendant une période intermédiaire. Cette énergie est temporairement disponible sous forme d'ATP, par exemple disponible dans la cellule. Avec toutes les conversions d'énergie cellulaire, la chaleur est libérée ou liée. Une grande partie des réactions bioénergétiques a lieu chez les eucaryotes dans les mitochondries intracellulaires. Les flux d'énergie au sein des populations ou des communautés sont examinés dans le cadre des bilans énergétiques. Couplage énergétique : 6 Un couplage énergétique est une association de deux réactions enzymatiques, l'une exergonique, l'autre endergonique, grâce à laquelle l'énergie libérée par la première 7 peut être directement transmise à la seconde au uploads/Industriel/ bio-compressed.pdf