Activité - Expérimenter sur le métabolisme hétérotrophe des levures

Pour survivre, une cellule doit transformer certaines molécules : c’est ce qu’on appelle son métabolisme.

Certaines cellules, comme celles des champignons ou des animaux, sont hétérotrophes : elles ne peuvent pas fabriquer leur propre matière à partir de CO₂ et d’eau. Elles doivent utiliser des molécules organiques préexistantes, comme le glucose, pour produire de l’énergie.

C’est le cas des levures, de petits micro-organismes eucaryotes capables d’utiliser le glucose :

• par respiration cellulaire, un ensemble de réactions chimiques qui se déroulent dans les mitochondries et qui, en présence de dioxygène, dégradent complètement le glucose pour produire beaucoup d’énergie, avec rejet de CO₂ et d’eau,

• ou par fermentation, un ensemble de réactions chimiques qui se déroulent dans le cytoplasme et qui, en absence de dioxygène, dégradent partiellement le glucose en produisant moins d’énergie, avec rejet de CO₂ et d’éthanol.

Problème : comment prouver que les levures ont besoin de glucose pour réaliser leur métabolisme énergétique ?

Liste de matériel possible :

• Suspension de levures : micro-organismes étudiés, capables de respirer ou fermenter.

• Solution de glucose (10 g/L) : substrat organique (molécule de départ) utilisé par les levures pour produire de l’énergie.

• Bandelettes test glucose : permettent de mesurer la quantité de glucose présente dans la solution et donc de vérifier sa consommation par les levures au cours de l’expérience.

• Dispositif ExAO + logiciel : enregistre et visualise les variations de concentration en gaz.

• Sonde O₂/CO₂ : mesure la consommation de dioxygène et/ou la production de dioxyde de carbone.

• Tubes à essai / flacons avec bouchons : contiennent les suspensions de levures pendant l’expérience.

• Bouchons percés pour capteurs : permettent d’introduire une sonde dans le tube/flacon tout en maintenant le système fermé (conditions contrôlées).

• Bain-marie : maintiennent la température constante (paramètre qui influence fortement l’activité métabolique des levures).

Hypothèse à tester : les levures consomme le glucose pour réaliser la respiration cellulaire.

Consigne : à partir de la liste de matériel, proposez un protocole permettant de tester cette hypothèse.

Appeler l’enseignant pour validation.

1. Préparer les deux lots

• Lot 1 : verser 5 mL de suspension de levures + 5 mL de solution de glucose + 5 mL d'eau distillée.

• Lot 2 (témoin) : verser 5 mL de suspension de levures + 10 mL d'eau distillée.

2. Mesurer les gaz

Placer les sondes ExAO dans chaque lot et mesurer au cours du temps les concentrations en dioxygène (O₂) et en dioxyde de carbone (CO₂).

3. Tester la présence de glucose

À la fin de l'expérience, utiliser une bandelette de détection du glucose dans chacun des deux lots et noter le résultat.

Interpréter les résultats obtenus.