L`ATP DIVERSITÉ ET COMPLÉMEN
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FICHE SÉANCE L’ATP DIVERSITÉ ET COMPLÉMENTARITÉ DES MÉTABOLISMES Nombre de séances : 3 Durée : 6h Partie du programme concernée : Diversité et complémentarité des métabolismes Chapitre 2 : L’ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire. Objectifs , Mettre en évidence les activités des cellules animales et végétales. , Etudier la nécessité d’une source d’énergie. , Etudier le rôle de l’ATP. , Etudier la production d’ATP. Compétences , Saisir des informations. , Réaliser une préparation microscopique. , Réaliser un montage EXAO. , Elaborer une démarche expérimentale. , Raisonner. Prérequis Auront été abordées au préalable les notions de : - Cellule, hydrolyse, énergie - Carbone minéral, carbone de la matière organique 1/8 www.lesucre.com/espaceenseignant Notions suivantes , Bilan structural et fonctionnel d’une cellule vivante. Déroulement de la séance Problématique : - Quelles sont les activités cellulaires qui nécessitent de l’énergie ? - Quelle est la source de cette énergie ? Activité 1 : Mise en évidence de l’activité cellulaire. TP : Observation de mouvements de cyclose dans le cytoplasme. CYCLOSE : courants cytoplasmiques circulaires. PROTOCOLE : - Prélever un fragment d’un végétal chlorophyllien aquatique (ex: Elodée) pour observer une cellule. - Le déposer entre lame et lamelle dans une goutte d’eau. - Observer au microscope afin de repérer le mouvement des chloroplastes dans une cellule. Question : - Réaliser un schéma traduisant les structures et le mouvement observés. Activité 2 : Mise en évidence de la écessité de l’ATP aux mouvements cytoplasmiques dans la cellule chlorophyllienne. 2/8 www.lesucre.com/espaceenseignant PROTOCOLE : - En utilisant la préparation microscopique précédente, faire diffuser un inhibiteur de la chaîne respiratoire mitochondriale, à l’origine de la synthèse d’ATP. - Observer au microscope. Questions : - Indiquer le but de cette expérience. - Indiquer les résultats expérimentaux. - Conclure. Activité 3 : Mise en evidence d’un processus métabolique cellulaire : la respiration. Etude expérimentale de la respiration de suspensions cellulaires. - Montage EXAO : Suspension cellulaires (levure dans eau distillée) - Enregristrements des échanges gazeux (O2 et CO2) - Ajout de glucose à l’instant t Résultats : Questions : - Décrire les résultats obtenus. - Interpréter ces variations. - Identifier les réactifs et les produits de la respiration. - Indiquer le processus métabolique mis en évidence. - Indiquer s’il y a libération ou consommation d’énergie lors de la respiration cellulaire. Justifier. 3/8 www.lesucre.com/espaceenseignant Activité 4 : Mise en évidence d’un autre processus métabolique cellulaire en absence d’O2 : la fermentation alcoolique. PROTOCOLE : Montage EXAO : sonde à 02, sonde à CO2, sonde à éthanol. Ajout du glucose à l’instant t. Enregistrements des échanges gazeux (O2,CO2) et de l’éthanol. Résultats : Questions: - Décrire les résultats obtenus. - Interpréter ces variations. - Identifier les réactifs et les produits de la respiration. - Indiquer le processus métabolique mis en évidence. - Indiquer s’il y a libération ou consommation d’énergie lors de la respiration cellulaire. Justifier 4/8 www.lesucre.com/espaceenseignant Fiche Élève L’ATP, MOLECULE INDISPENSABLE A LA VIE CELLULAIRE 1 - ATP : definition et structure. L’ATP (Adénosine triphosphate) est un nucléotide constitué: - d’une base azotée, l’adénine - d’un sucre, le ribose - de trois groupements phosphate L’ensemble adénine/ribose est appelé adénosine. La molécule d’ATP est chargée négativement (groupements phosphate) et donc instable, et de ce fait, joue un rôle d’intermediaire dans les nombreuses réactions métaboliques de la cellule. Structure de la molécule d’ATP : 2 - Nécessité de l’ATP dans les activités cellulaires. A l’exception du chloroplaste quie effectue des synthèses à partir du carbone minéral, les activités des cellules animales et végétales se traduisent par des synthèses à partir des molécules organiques pré existantes. Toutes ces activités consomment des intermédiaires métaboliques, en particulier l’ATP. L’hydrolyse (dégradation) de l’ATP libère de l’énergie. ATP+H20 -> ADP+Pi Pi: Ion phosphate Cette énergie va permettre à la cellule d’effectuer de nombreuses synthèses. L’ATP n’est pas stocké, il est régénéré aussi vite qu’il est détruit. 5/8 www.lesucre.com/espaceenseignant 3 - Régénération de l’ATP par des processus métaboliques. Toute cellule vivante, isolée ou non, animale ou végétale (autotrophe ou non autotrophe) régénère son ATP en oxydant des omlécules organiques par processus respiratoire ou fermentaire. a) Respiration cellulaire. La respiration comporte plusieurs réactions chimiques catalysées par des enzymes. Au cours de ces réactions, la matière carbonée est minéralisé sous forme de CO2. - Les mitochondries, sièges de la respiration cellulaire. Les mitochondries sont des organites cytoplasmiques présents dans les cellules eucaryotes. Elles sont contituées de : - une membrane externe - une membrane interne qui forme des replis internes appelés crêtes - un espace intermembranaire délimité par deux membranes - un compartiment interne appelé matrice L’ATP syntahse y est abondamment présente. Structure d’une mitochondrie : - Etapes de la respiration Equation Bilan C6H1206 + 6 O2 + 6H20 -> 6 CO2 + 12H20 32ADP + 32Pi -> 32 ATP ETAPE 1 : Glycolyse. Elle consiste en l’oxydation du glucose en pyruvate. Réaction qui est exoénérgétique donc qui produit de l’ATP. Elle a lieu dans le cytoplasme (ou hyaloplasme) 6/8 www.lesucre.com/espaceenseignant Le pyruvate formé passe ensuite dans la matrice mitochondriale. ETAPE 2 : Décarboxylations oxydatives. Elle consiste en une série de dégradations du pyruvate apellés décarboxylations oxydatives, qui libèrent du CO2. Réactions exoénergétiques donc qui produisent de l’ATP. Etape qui a lieu dans la matrice des mitochondries. ETAPE 3 : Chaines respiratoires. Elle consiste à oxyder les composés réduits précédemment produits : transferts d’électrons par l’intermédiaire de transporteurs, grâce à des réactions d’oxydoréduction successives. Réactions exoénergétiques : production importante d’ATP. Etape qui se déroule au niveau des crêtes mitochondriales. 7/8 www.lesucre.com/espaceenseignant b) Fermentation alcoolique. Par contraste avec l’oxydation complète du substrat lors de la respiration cellulaire, une oxydation incomplète est possible par fermentation. Elle produit un déchet organique, reste du substrat réduit non totalement oxydé lors du processus dégradatif. Cette fermentation permet un renouvellement peu efficace mais réels des intermédiaires métaboliques, ce qui autorise dans le cas de la fermentation alcoolique une vie sans oxygène. Fermentation du glucose : C6H1206 -> 2C02 + 2CH3CH2OH 2ADP + 2Pi -> 2ATP L’énergie libérée est bien moins elevée que lors de la respiration cellulaire. - Etapes de la fermentation Réaction qui a lieu dans le hyaloplasme uniquement. - Glycolyse ( permet la production d’ATP) - Decarboxylation du pyruvate et libération de CO2 et d’éthanal (permet la production d’ATP) - Réduction de l’éthanal en éthanol (ne permet pas la production d’ATP) Il existe donc plusieurs mécanismes permettant de produire de l’ATP au sein d’une cellule eucaryote. 8/8 www.lesucre.com/espaceenseignant
