Chp 2 : Métabolisme des cellules et transfert d'énergie

T. Noiriel Lycée Camille Claudel Fourmies

thème 1

chapitre 2 : Métabolisme des cellules et transfert d'énergie

I) Origine de l'énergie nécessaire aux cellules d’euglène.

Séance 1 :

Les euglènes sont des organismes unicellulaires chlorophylliens qui vivent dans des eaux stagnantes et sont capables de se déplacer grâce à un flagelle . Leur reproduction, leur croissance et leurs déplacements nécessitent de l’énergie. On connait des euglènes mutantes dépourvues de chloroplastes donc non chlorophylliennes.

Euglènes non chlorophylliennes

Euglènes chlorophylliennes

Comment les cellules d’euglènes chlorophylliennes et non chlorophylliennes assurent-elles leurs besoins énergétiques ?

Des euglènes ont été mises en culture dans différents milieux, de composition et d’éclairement variables.

Mesurim, accéder à la banque d'image, choisir métabolisme

Réaliser un comptage des euglènes à la lumière ou à l'obscurité et des cultures de levures (équivalentes des euglènes incolores)en début d'expérience et des levures avec et sans glucose en fin d'expérience. Déterminer comment les euglènes chlorophylliennes et non chlorophylliennes assurent la couverture de leurs besoins énergétiques.

II) Quelques transformations du métabolisme dans une cellule autotrophe et hétérotrophe

Séance 2 :

Il y a mutant et imaginaire !

Les euglènes chlorophylliennes sont capables de se procurer l’énergie qui leur est nécessaire à partir de substances minérales (eau, sels minéraux) et de lumière. On dit qu’elles sont autotrophes. Les euglènes mutantes non chlorophylliennes doivent se procurer l’énergie qui leur est nécessaire dans des substances organiques telles que le glucose qui provient d’autres êtres vivants. On dit qu’elles sont hétérotrophes.

Comment se manifestent quelques réactions du métabolisme des cellules d’euglènes chlorophylliennes et non chlorophylliennes ?

Mesure à l'aide d'un montage Exao de la quantité de dioxygène au cours du temps dans un milieu contenant des euglènes chlorophylliennes ou non (mesure sur 10 min, dont 5 min d’obscurité et 5 min lumière).

Recopier ce schéma sur feuille Compléter le schéma avec le nom des réactions qui ont lieu à la lumière ou à l'obscurité Localiser ces réactions dans la cellule. Représenter les substances consommées ou produites par des flèches légendées entrant ou sortant de la cellule

Coloration de cellules d’élodée placées à l’obscurité ou à la lumière par du lugol. La coloration bleue noire qui apparaît est caractéristique de la présence d’amidon, polymère de glucose .

Mesure des échanges gazeux O2 / CO2 d’euglènes chlorophylliennes (en haut) ou non chlorophylliennes (en bas) placées à la lumière ou à l’obscurité. Une consommation d’O2 et un rejet de CO2 est associé à la respiration tandis qu’un rejet d’O2 et consommation de CO2 est associé à la photosynthèse.

Organites présents dans le cytoplasme des cellules chlorophylliennes ou non chlorophylliennes. L’amidon est une forme de réserve, le glucose une forme utilisable.

Mesure à l'aide d'un montage Exao de la quantité de dioxygène au cours du temps dans un milieu contenant des euglènes chlorophylliennes ou non (mesure sur 10 min, dont 5 min d’obscurité et 5 min lumière).

Pour aller plus loin : Echanges gazeux à l’échelle d’une plante entière.

Echanges de dioxygène par des levures possédant des mitochondries normales (Rho+) ou non fonctionnelles (Rho-)

III) Voies métaboliques et enzymes

Séance 3 :

Nous avons vu que les cellules autotrophes chlorophyliennes n’ont besoin que de substances minérales et d’énergie lumineuse afin de produire leur propre matière organique par photosynthèse. Ces réactions se déroulent dans des organites spécifiques du cytoplasme : les chloroplastes qui contiennent la chlorophylle. La photosynthèse s'accompagne d'une consommation de CO2 et d'une production d'O2 Les cellules hétérotrophes ont besoin de matière organique fabriquée par d’autres cellules ou organismes afin de produire leur énergie au par respiration. Les cellules autotrophes ont elles aussi besoin d'énergie qu'elles produisent en respirant une partie de la matière organique qu'elles produisent. Les réactions de respirations se font dans des organites spécifiques du cytoplasme : les mitochondries. La respiration se caratérise par une consommation d'O2 et un rejet de CO2. Ces réactions du métabolisme, si elles nécessitent l’intervention d’organites particuliers, chloroplastes et mitochondries, font aussi intervenir de nombreuses enzymes.

Comment peut-on mettre en évidence l’intervention des enzymes dans le métabolisme ?

Les levures sauvages Sach+ Prosuisent une enzyme la saccharase qui leur permet de simplifier le saccharose en glusose et fructose utilisables par respiration (c.f. Schéma ci-dessous). La souche mutante Sach- ne possède pas de saccharase.

Protocole Exao levures Sac+ et Sac- - Régler la sonde O2 sur 20,9 puis basculer sur mesure dans l’eau - Régler le temps sur 5 min - Verser 7 mL de levure Sac+ ou Sac- dans le bioréacteur puis placer le couvercle et la sonde O2 - Préparer une seringue de 1mL de saccharose - Mettre en route la mesure - Injecter le saccharose de la seringue au bout de 1min - Vider la cuve en fin d'expérience et la rincer - Changer la couleur de la courbe - Refaire une mesure avec la 2è souche de levure en changeant le nom de la manipulation à la mise en route

Réaliser la mesure de la consommation d’O2 de levures Sach+ ou Sach – à l’exao. Montrer que l’absence de l’enzyme Saccharase dans la souche Sach- a des conséquences sur son métabolisme.

Montrer à l’aide du document « Voies métaboliques de cellules de pomme de terre » et des résultats d'expériences que les cellules de pomme de terre peuvent utiliser le glucose de 2 manières différentes

On utilise un filtrat de pomme de terre obtenu après broyage pour faire une mesure de consommation d'O2 à l'exao et constituer 5 tubes à essai. Les expérience et les résultats sont présentés ci-dessous

Voies méboliques de cellules de pomme de terre

Le broyage des cellules casse la membrane plasmique et détruit les enzymes situées dans le cytoplasme mais pas les organites