Thème 1 : La Terre, la vie et l'organisation du vivant
=> Le blob se déplace pour trouver la nourriture => survie
=> Blob = 1 cellule
=> énergie pour se déplacer?
=> Le blob se déplace dans l’eau vers la surface
=> Recherche d’air?
=> respiration? À quoi cela lui sert?
=> Des molécules se déplacent dans le blob
=> Des vésicules délimitées par des membranes se trouvent dans le blob => organites
=> D’où vient l’énergie permettant de tout mettre en mouvement?
Chapitre 4 : Les cellules échangent des matières et de l’énergie
Problématique : Comment les cellules se procurent-elles l’énergie nécessaire à leur fonctionnement ?
I. Obtenir de l’énergie pour couvrir les besoins cellulaires
Activité 1 : Mise en évidence de la respiration cellulaire par ExaO
Cas n°1 : asticots
Cas n°2: levures = champignons unicellulaires
Cas n°3: racines de poireaux
Cas n°4 : feuilles d'élodée
Document 1 : Comparaison de deux souches de levures
On voit sur le graphique du document 1 que le taux de O2 reste stable pour la souche D après injection de glucose alors que pour la souche témoin N il diminue (à cause de la respiration). Il passe de 6 à 0,5mg/ L. Donc la souche D ne respire pas.
On sait d’après le l’observation microscopique du document 1 que la souche D n’a pas de mitochondries (organites).
On en déduit que les mitochondries sont les organites permettant la respiration cellulaire (en utilisant le glucose comme schématisé dans le doc 2)
Bilan I- : Pour assurer leurs besoins fonctionnels, de nombreuses cellules se procurent leur énergie grâce à la respiration cellulaire.
La respiration cellulaire est un ensemble de transformations biochimiques, dont les substrats sont le dioxygène et des molécules organiques telles que le glucose. L’ensemble de ces transformations correspond aux voies métaboliques de la respiration, elles permettent à la cellule d’utiliser l’énergie chimique emmagasinée dans les molécules organiques. Les produits de ces voies métaboliques sont le dioxyde de carbone et l’eau.
Les voies métaboliques de la respiration se déroulent en partie dans des organites appelés mitochondries.
Point vocabulaire
Energie chimique : Energie associée aux liaisons qui unissent les atomes de la matière. De l’énergie est libérée (ou consommée) lors de la rupture (ou la formation) de ces liaisons
Métabolisme : ensemble des transformations biochimiques qui se déroulent dans une cellule
Mitochondrie : organite dans lequel se déroule la respiration cellulaire
Molécule organique : Molécule pouvant être de grande taille et comportant des atomes de Carbone & Hydrogène & Oxygène, caractéristique du vivant
Organite : compartiment intracellulaire délimité par une membrane ou enveloppe et jouant un rôle dans le fonctionnement cellulaire (par exemple mitochondrie, noyau, chloroplaste…)
Respiration cellulaire : ensemble des voies métaboliques qui nécessitent du dioxygène. Elles conduisent à la libération d’énergie à partir de la transformation de molécules organiques
Voie métabolique : suite de transformations biochimiques
Problématique : Comment les cellules se procurent-elles l’énergie nécessaire à leur fonctionnement ?
II – Origine des molécules organiques (ex : glucose) stockant de l’énergie et flux
Activité 2 : Origine des molécules organiques et flux d’énergie
Q1
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Je vois que…
En présence de lumière et de la feuille, le rouge de crésol devient violet alors qu’il reste rouge sinon
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Je sais que…
Le rouge de crésol devient violet dans un milieu appauvri en CO2
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J’en déduis que…
La feuille consomme le CO2 en présence de lumière, le CO2 est un substrat de la photosynthèse
Q2
Nous allons observer des feuilles d’élodée qui ont été mises en présence de lumière ou non (témoin), en ajoutant du lugol.
On s’attend à voir une coloration brune dans les chloroplastes pour les feuilles ayant été à la lumière et aucune coloration pour les autres
Q3
Déposer sur une lame une feuille d’élodée + une goutte de lugol, recouvrir avec la lamelle. Observer au microscope
Q4
Q5
-
Je vois que lorsque la plante a été exposée à la lumière et colorée au lugol, il y a des taches brunes dans les chloroplastes et pas si la plante était à l’obscurité
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Je sais que le lugol devient brun en présence d’amidon et que l’amidon est un produit de la photosynthèse
-
J’en déduis que la photosynthèse se fait en présence de lumière dans les chloroplastes
Q6
Q7
Q8
Cellule végétale chlorophyllienne => crée la matière organique à partir du CO2, de l’eau et la lumière grâce à la photosynthèse
Cellule végétale non chlorophyllienne => récupère la matière organique produite par les parties chlorophyllienne de la plante
Q9
Plante = autotrophe
Vache = hétérotrophe
Bilan : Les végétaux chlorophylliens sont des organismes autotrophes, c’est-à-dire qu’ils sont capables de fabriquer leurs propres molécules organiques par photosynthèse. La photosynthèse est un ensemble de voies métaboliques qui a lieu dans les chloroplastes, que l’on peut résumer par l’équation suivante :
6CO2 + 12 H2O + énergie lumineuse => C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O
Les molécules organiques produites par les cellules chlorophylliennes sont en partie utilisées par ces mêmes cellules pour les voies métaboliques de la respiration dans les mitochondries. Une partie atteint les cellules non chlorophylliennes, les cellules racinaires par exemple. Elles peuvent alors respirer. Il existe donc des flux de matière et d’énergie dans un organisme.
Les animaux (asticot, vache, homme…) et les champignons (levure…), qui ne peuvent pas produire leur matière organique, sont des organismes hétérotrophes. Ils se nourrissent de molécules organiques produites par d’autres êtres vivants. Il existe des flux de matières et d’énergie entre les êtres vivants.
III – Des voies métaboliques variables selon les cellules
Dans les cellules :
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De nombreuses transformations biochimiques ont lieu
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Elles se déroulent au sein des voies métaboliques
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Certaines molécules jouent le rôle d’intermédiaires
Les enzymes:
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Les transformations biochimiques sont accélérées par les enzymes
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Une enzyme ne peut agir que sur son/ses substrat(s)
Certaines molécules appartiennent à plusieurs voies métaboliques => les voies métaboliques sont interconnectées
Activité 3: Des voies métaboliques variables selon les cellules
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Je vois que : sur la pomme de terre et le navet, la zone où le gaïacol et H2O2 ont été déposés se colore alors que ce n’est pas le cas sur le citron.
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Je sais que : le gaïacol devient gaïaquinone, colorée, en présence de l’enzyme peroxydase et d’ H2O2
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J’en déduis que : la pomme de terre et le navet possèdent l’enzyme peroxydase et pas le citron, toutes les cellules n’ont donc pas le même équipement enzymatique.
Le métabolisme d’une cellule correspond à l’ensemble de ses voies métaboliques, organisés en réseau. Chaque étape d’une voie métabolique est une transformation biochimique et s’intègre dans une succession de transformations. Au sein d’une voie métabolique, entre les substrats initiaux et les produits finaux, il existe de nombreuses molécules intermédiaires. Certaines de ces molécules intermédiaires permettent d’interconnecter les différentes voies métaboliques.
Ces transformations sont accélérées par des molécules, les enzymes. Une enzyme ne peut agir que sur un (ou plusieurs) substrat(s). Toutes les cellules n’ont pas les mêmes enzymes, notamment car elles ne possèdent pas toutes ou n’expriment pas toutes les mêmes gènes. Elles n'ont aussi pas toutes les mêmes organites (mitochondries, chloroplastes...). Elles sont spécialisées. Le métabolisme des cellules dépend donc de leur équipement, notamment en enzymes et en organites.
