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Introduction
Introduction
Le métabolisme désigne l’ensemble des transformations biochimiques réalisées par une cellule.
Il varie selon :
le type cellulaire (plante, levure, cellule animale…),
son équipement spécialisé (organites, enzymes),
sa fonction.
Par exemple :
Les cellules autotrophes comme celles du géranium, grâce aux chloroplastes, réalisent la photosynthèse et produisent leur matière organique à partir de CO₂, d’eau et de lumière.
Les cellules hétérotrophes comme les levures, dépourvues de chloroplastes, ne peuvent pas produire leur propre matière organique à partir de CO₂ : elles doivent absorber du glucose et le transformer par respiration ou fermentation dans les mitochondries ou le cytoplasme.
Dans cette séance, vous allez comparer ces deux types de métabolisme à partir des expériences déjà réalisées.
Ressources
Ressources
Document 1. Observation au microscope électronique à balayage d'une cellule de feuille d'une plante (ex. le géranium).
Document 2. Observation au microscope électronique à balayage d'une levure (organisme constitué d'une seule cellule).
Document 3. Les chloroplastes.
Les chloroplastes sont les organites spécialisés de la photosynthèse. Ils contiennent de nombreuses enzymes, comme la Rubisco (qui fixe le dioxyde de carbone lors du cycle de Calvin) ou l’ATP synthase (qui fabrique de l’ATP grâce à l’énergie lumineuse).
Dans les chloroplastes, les substrats utilisés sont le dioxyde de carbone (CO₂), l’eau (H₂O) et la lumière. Les produits formés sont du glucose (souvent stocké sous forme d’amidon) et du dioxygène (O₂).
Les chloroplastes permettent donc à la cellule végétale de produire sa propre matière organique à partir de matière minérale : c’est la voie autotrophe.
Document 4. Le cytoplasme.
Le cytoplasme est le lieu où se déroule la fermentation, en l’absence de dioxygène. Il contient des enzymes de la glycolyse comme l’hexokinase ou la phosphofructokinase, mais aussi des enzymes spécifiques comme la pyruvate décarboxylase et l’alcool déshydrogénase chez les levures.
Le substrat utilisé est le glucose, qui est transformé en pyruvate puis dégradé par fermentation. Les produits sont de l’éthanol (chez les levures) ou du lactate (chez les animaux), du dioxyde de carbone (CO₂) et un peu d’ATP.
La fermentation permet donc à la cellule de produire de l’énergie, mais de manière peu efficace.
Document 5. Les mitochondries.
Les mitochondries sont les organites de la respiration cellulaire. Elles contiennent de nombreuses enzymes du cycle de Krebs (comme la citrate synthase) et de la chaîne respiratoire (par exemple la cytochrome oxydase). L’ATP synthase, présente dans leur membrane interne, fabrique de l’ATP en grande quantité.
Les substrats sont le glucose (ou plus exactement le pyruvate issu de la glycolyse) et le dioxygène (O₂). Les produits sont du dioxyde de carbone (CO₂), de l’eau (H₂O) et une grande quantité d’ATP.
Les mitochondries sont donc de véritables centrales énergétiques, permettant une transformation très efficace de l’énergie contenue dans le glucose.
Consigne n°1 (Organiser et structurer des informations)
Consigne n°1 (Organiser et structurer des informations)
En utilisant les ressources fournies, compléter un tableau comparatif entre le géranium et la levure.
Vous devez y indiquer pour chacun :
les organites présents,
quelques exemples d’enzymes associées,
les voies métaboliques possibles (photosynthèse, respiration, fermentation).
Consigne n°2 (Organiser et structurer des informations)
Consigne n°2 (Organiser et structurer des informations)
Dessine deux grandes boîtes représentant chacune une cellule :
à gauche : une cellule de géranium,
à droite : une cellule de levure.
À l’intérieur de chaque cellule, dessine des boîtes plus petites pour représenter les organites présents.
Trace des flèches pour représenter les échanges de matière et d’énergie entre les cellules et leur environnement.
Légende chaque organite et indique la voie métabolique qui s’y déroule.
Vérifie que ton schéma est clair, lisible, annoté et qu’il met en évidence les différences entre cellule autotrophe et cellule hétérotrophe.
Autoévaluation
Autoévaluation
Critères à respecter :
Dans mon tableau, j’ai indiqué correctement les organites présents dans les cellules.
Dans mon tableau, j’ai identifié les voies métaboliques possibles (photosynthèse, respiration, fermentation).
Dans mon schéma, j’ai représenté les organites présents dans les cellules.
Dans mon schéma, j’ai fait apparaître les flèches des flux de matière et d’énergie.
Mon tableau et mon schéma sont complets, lisibles, soignés et correctement légendés.
Comment se noter :
5 critères respectés → 5/5
4 critères respectés → 4/5
3 critères respectés → 3/5
2 critères respectés → 2/5
1 critère respecté → 1/5
Bilan
Bilan
5.1 – Des métabolismes différents selon les cellules
Le métabolisme est l’ensemble des transformations biochimiques réalisées par une cellule. Il varie selon :
le type cellulaire,
la fonction de la cellule,
son équipement spécialisé.
5.2 – Le rôle des organites dans les capacités métaboliques
Par exemple :
seules les cellules chlorophylliennes possédant des chloroplastes réalisent la photosynthèse ;
les levures, sans chloroplastes, ne peuvent pas produire de matière organique à partir de CO₂ ; elles doivent absorber du glucose.
Ce sont donc les organites (chloroplastes, mitochondries) et les enzymes présents qui déterminent les voies métaboliques possibles.
5.3 – Une spécialisation fonctionnelle des cellules
Chaque cellule possède un métabolisme propre, adapté à ses besoins et à son rôle. Cette spécialisation permet une diversité des fonctions biologiques chez les êtres vivants.
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