S - Raymond Rodriguez SVTperso

RR - 16/04/17 - 769754499 - 1/3
Terminales S et Sy - Spécialité S.V.T. Contrôle n° 3 - Mardi 16 décembre 2003
DUREE 60 MINUTES
« Tout ce qui vit utilise une molécule utilisant une réserve d’énergie et jouant le rôle d’une sorte de batterie portative
partout où la cellule a besoin de fournir un travail chimique, mécanique ou électrique. Cette molécule est l’ATP. »
Joël de Rosnay, Le macroscope (1975)
Question
À partir de l’exploitation des trois documents proposés, précisez les conditions de la production d’ATP durant
la respiration.
DOCUMENT 1
Étude d’une suspension de mitochondries isolées
Une suspension de mitochondries est introduite au temps t=0 dans un milieu saturé en dioxygène et maintenu à
pH = 7,5. Un dispositif permet l’introduction de diverses substances dans le milieu.
1.a. Évolution de la concentrations de dioxygène 1.b. Évolution de la concentrations d’ATP
t0 ajout de glycogène t1 ajout de glucose t2 ajout de pyruvate
t3 ajout d’ADP + Pi t4 ajout de cyanure (qui bloque les transferts d’électrons)
D’après Belinbac p. 70

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DOCUMENT 2
Les mitochondries dans la cellule
*
2.a. Cellule de levure en aérobiose (MET x 14 000).
M : mitochondrie N : noyau
2.c. Analyse biochimique d’une cellule (partielle)
Nathan p. 43 et Bordas p. 236
Particularités
Équipement enzymatique
Hyaloplasme
Glycogène, glucose, pyruvate
Déshydrogénases
Membrane externe
- Lipides : 40 à 50 %
- Protéines : 50 à 60 %
Proche de la membrane plasmique
Comparable à celui de la membrane plasmique
Membrane interne
- Lipides : 80 %
- Protéines : 20 %
- Enzymes participant à des réactions
d’oxydoréduction
- ATPsynthase
Matrice
- Pas de glucose
- Petites molécules organiques (pyruvate,
acides aminés, acides gras…)
- ATP, ADP, Pi
- Déshydrogénases
- Décarboxylases
- Cytochrome-oxydase intervenant dans la
réaction :
½O2 + 2H+ +2e- H2O
- Coenzymes réduites et oxydées R’ et R’H2
DOCUMENT 3
Utilisation du glycogène (bilan partiel)
GLYCOGENE
n GLUCOSE
(C6 H12 O6)
2n acides pyruviques
2n [CH3 CO COOH]
2n R’
2n R’H2
2n ADP
+ 2n Pi
2n ATP
Ensemble de plusieurs réactions chimiques
(les composés intermédiaires ne sont pas indiqués)
Une seule réaction chimique
Chaque réaction est catalysée par une enzyme spécifique.
N
M
2.b. Ultrastructure d’une mitochondrie

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Éléments de correction
Barème sur 6 points (note sur 20 multipliée par 3,33). - Autant de points à la saisie de données qu’à leur interprétation
Document 1    
- t0 et t1, en présence de glycogène et de glucose, les mitochondries ne produisent pas d’ATP et ne consomment pas de glucose  Les
mitochondries isolées ne reconnaissent ni le glycogène ni le glucose comme métabolites.
- t2, en présence de pyruvate il y a une légère production accompagnée d’une légère consommation de dioxygène  il y a
phosphorylation oxydative limitée.
- t3, l’apport d’ADP + Pi accélère la phosphorylation oxydative  cette dernière nécessite ADP + Pi, on peut donc écrire que dans une
mitochondrie ADP + Pi → ATP
- t4, l’ajout de cyanure (inhibiteur des transferts d’électrons) bloque la phosphorylation oxydative  celle-ci est donc associée à un
mécanisme de transfert d’électrons, c’est à dire à un mécanisme d’oxydoréduction.
Document 2   
- Les mitochondries sont dispersées dans le hyaloplasme (2a) et limités par une double membrane (2b)  ce sont des compartiments
cellulaires indépendants.
- Le glycogène et le glucose sont présents dans le hyaloplasme mais sont absents de la matrice mitochondriale (2c)  ce ne sont pas
des métabolites des mitochondries.
- Le pyruvate est présent à la fois dans le hyaloplasme et dans la matrice (2c)  il peut pénétrer dans la mitochondrie.
- Les mitochondries possèdent l’équipement enzymatique nécessaire à la décarboxylation (décarboxylases), à des oxydoréductions
(déshydrogénases et cytochrome oxydases dans 2c) et à la synthèse d’ATP (ATPsynthase).
Document 3 
- La transformation du glucose en acide pyruvique libère de l’ATP (glycolyse).
Mise en relation des documents et synthèse    
- 1 et 2. Glycogène et glucose ne sont pas des métabolites des mitochondries.
- 1, 2 et 3. Dans le hyaloplasme le glycogène est transformé en glucose puis en acide pyruvique.
- 1, 2 et 3. Le pyruvate est utilisé comme métabolite initial par les mitochondries.
- La respiration s’opère donc en deux étapes successives productrices d’ATP :
- dans le hyaloplasme le glucose est transformé en pyruvate (glycolyse, doc. 3), ce qui libère de l’ATP. Le pyruvate qui pénètre
dans les mitochondries ;
- dans les mitochondries le pyruvate est décarboxylé et déshydrogéné (= oxydé) (doc. 2), O2 est l’accepteur final d’électrons
(cytochrome oxydase doc. 1c et 3a), cela permet une nouvelle synthèse d’ATP (3b).
Éléments de correction
Barème sur 6 points (note sur 20 multipliée par 3,33). - Autant de points à la saisie de données qu’à leur interprétation
Document 1    
- t0 et t1, en présence de glycogène et de glucose, les mitochondries ne produisent pas d’ATP et ne consomment pas de glucose  Les
mitochondries isolées ne reconnaissent ni le glycogène ni le glucose comme métabolites.
- t2, en présence de pyruvate il y a une légère production accompagnée d’une légère consommation de dioxygène  il y a
phosphorylation oxydative limitée.
- t3, l’apport d’ADP + Pi accélère la phosphorylation oxydative  cette dernière nécessite ADP + Pi, on peut donc écrire que dans une
mitochondrie ADP + Pi → ATP
- t4, l’ajout de cyanure (inhibiteur des transferts d’électrons) bloque la phosphorylation oxydative  celle-ci est donc associée à un
mécanisme de transfert d’électrons, c’est à dire à un mécanisme d’oxydoréduction.
Document 2   
- Les mitochondries sont dispersées dans le hyaloplasme (2a) et limités par une double membrane (2b)  ce sont des compartiments
cellulaires indépendants.
- Le glycogène et le glucose sont présents dans le hyaloplasme mais sont absents de la matrice mitochondriale (2c)  ce ne sont pas
des métabolites des mitochondries.
- Le pyruvate est présent à la fois dans le hyaloplasme et dans la matrice (2c)  il peut pénétrer dans la mitochondrie.
- Les mitochondries possèdent l’équipement enzymatique nécessaire à la décarboxylation (décarboxylases), à des oxydoréductions
(déshydrogénases et cytochrome oxydases dans 2c) et à la synthèse d’ATP (ATPsynthase).
Document 3 
- La transformation du glucose en acide pyruvique libère de l’ATP (glycolyse).
Mise en relation des documents et synthèse    
- 1 et 2. Glycogène et glucose ne sont pas des métabolites des mitochondries.
- 1, 2 et 3. Dans le hyaloplasme le glycogène est transformé en glucose puis en acide pyruvique.
- 1, 2 et 3. Le pyruvate est utilisé comme métabolite initial par les mitochondries.
- La respiration s’opère donc en deux étapes successives productrices d’ATP :
- dans le hyaloplasme le glucose est transformé en pyruvate (glycolyse, doc. 3), ce qui libère de l’ATP. Le pyruvate qui pénètre
dans les mitochondries ;
- dans les mitochondries le pyruvate est décarboxylé et déshydrogéné (= oxydé) (doc. 2), O2 est l’accepteur final d’électrons
(cytochrome oxydase doc. 1c et 3a), cela permet une nouvelle synthèse d’ATP (3b).