Ressources · 2ⁿᵈᵉ · SVT
Fiche de révision : le métabolisme des cellules
Métabolisme et voies métaboliques reliées entre elles ; enzymes, catalyseurs spécifiques sensibles à la température et au pH ; autotrophie et photosynthèse ; hétérotrophie, respiration et fermentations ; rôle du génome et de l’environnement ; flux de matière et d’énergie.
Métabolisme : autotrophie, hétérotrophie et enzymes
Fiche méthode
(SVT 2ᵈᵉ · La Terre, la vie et l’organisation du vivant · Le métabolisme des cellules)
La démarche pour identifier un métabolisme à partir de documents
1. Ce qui est mesuré : quelle molécule disparaît (substrat) ou apparaît (produit), avec quelle unité, dans quelles conditions (lumière, dioxygène, température, souche).
2. Le calcul : vitesse = variation ÷ durée, pourcentage de l’activité maximale, rapport entre deux conditions.
3. La comparaison : avec le témoin, entre lumière et obscurité, avec et sans dioxygène, entre deux souches.
4. La conclusion : la voie (bilan), son lieu dans la cellule, ce qui la rend possible (génome, organites, enzymes) et ce qui la déclenche (milieu).
Cas 1 · Repérer substrats, produits et molécules intermédiaires
Réflexe — ce qui disparaît = substrat, ce qui apparaît = produit ; une molécule produite puis consommée relie deux voies.
Exemple. Des levures sont placées dans une solution de saccharose. Le saccharose diminue, du glucose apparaît puis diminue à son tour, de l’éthanol s’accumule. Rôle du glucose ?
Le glucose est d’abord produit (à partir du saccharose), puis consommé (il donne l’éthanol).
C’est une molécule intermédiaire entre deux voies.
Attention — une même molécule peut être produit d’une voie et substrat d’une autre.
Cas 2 · Exploiter un tableau d’activité enzymatique
Réflexe — optimum = valeur maximale parmi les valeurs testées ; % = valeur ÷ valeur maximale × 100.
Exemple. Une enzyme forme 5,5 mg de produit à son optimum et 3,3 mg à pH 4. Activité à pH 4 ?
3,3 ÷ 5,5 = 0,6, soit 60 % de l’activité maximale.
Attention — froid = enzyme ralentie (réversible) ; forte chaleur = enzyme dénaturée (irréversible).
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Cas 3 · Calculer une production par photosynthèse
Réflexe — vitesse = variation ÷ durée ; production = rejet net à la lumière + consommation à l’obscurité.
Exemple. Des feuilles rejettent 0,12 mg·L⁻¹·min⁻¹ de dioxygène à la lumière et en consomment 0,04 à l’obscurité. Production par photosynthèse ?
0,12 + 0,04 = 0,16 mg·L⁻¹·min⁻¹, si la respiration est la même à la lumière.
Attention — à la lumière, la mesure est un bilan net : la respiration continue.
Cas 4 · Identifier respiration ou fermentation
Réflexe — O₂ consommé + CO₂ rejeté sans éthanol → respiration ; sans O₂ : éthanol + CO₂ → alcoolique ; acide lactique sans CO₂ → lactique.
Exemple. Des cellules en enceinte sans dioxygène consomment du glucose ; de l’acide lactique apparaît, la teneur en CO₂ ne change pas.
Pas de dioxygène, acide lactique, pas de CO₂ : fermentation lactique, dans le cytosol.
Attention — aucune fermentation n’a lieu dans la mitochondrie ; la lactique ne rejette pas de CO₂.
Cas 5 · Séparer le rôle du génome et celui du milieu
Réflexe — même milieu, métabolismes différents → génome (gènes exprimés) ; même cellule, milieux différents → environnement.
Exemple. Dans le même sang riche en dioxygène, un globule rouge mature fermente, alors qu’une cellule du muscle cardiaque, irriguée par ce sang, respire. Pourquoi ?
Même milieu, même cellule-œuf d’origine : la différence vient des gènes exprimés pendant la spécialisation.
Le globule rouge a perdu ses mitochondries : il ne peut que fermenter.
Attention — une cellule spécialisée n’a pas perdu ses gènes : elle ne les exprime pas tous.
Cas 6 · Schématiser des flux
Réflexe — une case par compartiment ; une flèche nommée, du donneur au receveur ; matière et énergie dessinées différemment.
Exemple. Flux entre une algue verte unicellulaire éclairée et l’eau de son aquarium ?
Lumière → algue (énergie) ; eau → algue : CO₂ dissous et ions ; algue → eau : O₂ ; algue → eau : chaleur (énergie).
Attention — l’énergie finit en chaleur et ne se recycle pas ; la matière, si.
Les pièges
- « Les plantes font la photosynthèse le jour et respirent la nuit » : faux, elles respirent en permanence.
- Confondre autotrophe et végétal : les cellules des racines, des tubercules ou des fruits mûrs sont hétérotrophes.
- Placer la fermentation dans la mitochondrie, ou faire rejeter du CO₂ à la fermentation lactique.
- Croire qu’une enzyme est consommée ou fournit de l’énergie ; confondre froid (réversible) et dénaturation.
- Prendre le rejet net d’O₂ à la lumière pour toute la production de la photosynthèse ; diviser une seule valeur par la durée au lieu de la variation.
- Écrire qu’une cellule « produit » de l’énergie, ou que l’énergie se recycle comme la matière.
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