Lexique thème complémentarité des métabolismes

Lexique du thème TS Spé SVT complémentarité des métabolismes.
Ce lexique n'a pas la prétention ni l'objectif d'être encyclopédique ou exhaustif sur le thème.
Il est simplifié et pourrait représenter le bagage qu'un élève de TERM. S doit maîtriser pour
l'épreuve du bac.
Une ou deux notions importantes ont souvent été rajoutées à la définition brute.
Réalisé à l’origine par leProfesseur Manumanu www.intellego.fr
*Acide phosphoglycérique : acide possédant trois atomes de carbone (en « C3 »), premier corps
stable après la fixation de CO2 sur le ribulose-diphosphate (en C5). Cette molécule va ensuite
bénéficier de phosphorylations par l’ATP et être réduites par le RH2 pour former des sucres en C3
(triose-phosphate).
*Actine : protéine musculaire constituant les filaments fins des myofibrilles. Leur mouvement relatif par
rapport à la myosine permet un raccourcissement des myofibrilles et donc la contraction musculaire.
*Amidon : glucide capital, haut polymère du glucose. L’amidon est la principale forme de réserve des
végétaux. Le glucose produit par photosynthèse s’accumule, le jour, dans le chloroplaste sous cette
forme. Les organes de réserves (tubercule) et les graines stockent aussi leur sucre sous cette forme.
L’amidon est caractérisable par l’eau iodée ou lugol, à froid : il vire, en présence de l’amidon, de
l’orange au bleu nuit. Les grains d’amidon représentent des chloroplastes dépourvus de toute
chlorophylle, spécialisés dans l’accumulation d’amidon. L’amidon a pour formule (C5H10O5)n où n
représente le nombre de glucose enchaînés. Ce nombre n peut atteindre 10 000 à 100 000 ! Dans
l’alimentation humaine, l’amidon est qualifié de sucre lent car le temps nécessaire à sa digestion étale
la pénétration de glucose dans le sang sur plusieurs heures.
*Anabolisme : partie du métabolisme correspondant à l’élaboration de molécules organiques à partir
de molécules plus simples et moins riches en énergie. La synthèse des protéines, la formation de
glucose par photosynthèse font partie de l’anabolisme. L’anabolisme nécessite de l’énergie fournie par
des molécules d’ATP, molécule énergétique universelle. L’anabolisme s’oppose au catabolisme.
*ATP: molécule riche en énergie, capitale pour toutes les cellules. Elle représente de l’énergie
directement utilisable pour tous les processus cellulaires en réclamant (synthèse, transports..etc).
Elle est dotée de trois liaisons phosphates, deux d’entre-elles pouvant se couper et libérer de
l’énergie. ATP------------------------ADP + Pi +30.5kJ/mole Pi : phosphate inorganique
Trois processus peuvent dans la cellule produire de l’ATP : la respiration, la glycolyse et la
photosynthèse.
*ATP synthétases ou sphères pédonculées : complexe enzymatique situé dans les membranes
internes des chloroplastes et des mitochondries. La différence de pH régnant de part et d’autre de la
membrane est convertie grâce à ces structures en ATP.
*Autotrophie : aptitude qu’ont certains êtres vivants de se nourrir par « eux-mêmes ». C'est-à-dire sans
l’aide d’aucun autre aide vivant et à partir de substances purement minérales. La photosynthèse
(utilisation de l’énergie solaire) et la chimiosynthèse (utilisation de l’énergie de molécules minérales
comme H2S) permettent l’autotrophie. Sont autotrophes les végétaux chlorophylliens quand ils sont
éclairés et certaines bactéries photosynthétisantes ou chimiosynthétisantes.
*Catabolisme : partie du métabolisme correspondant à la destruction de molécules organiques. Elle
est totale –aboutissant à des éléments minéraux dépourvus de toute énergie- ou partielle –
aboutissant à des molécules organiques détenant encore de l’énergie-. La respiration cellulaire, la
fermentation font partie du catabolisme. Le catabolisme fournit de l’énergie à la cellule sous forme de
molécules d’ATP, molécule énergétique universelle. Le catabolisme s’oppose à l’anabolisme.
*Chlorophylle : molécule capitale présente chez les organismes réalisant la photosynthèse (bactéries
et végétaux chlorophylliens). La chlorophylle a réalise le premier acte de la photosynthèse.
Il existe aussi au sein des photosystèmes une chlorophylle b.
*Chlorophylle brute : mélange des différents pigments chlorophylliens de la feuille.
*Chloroplaste : organite présent dans les parties vertes des végétaux chlorophylliens soumis à la
lumière. Le chloroplaste doit sa couleur verte à l’abondance de la molécule de chlorophylle qu’il
contient au sein de ses membranes internes.
*Cycle de Calvin : phénomène cyclique qui se déroule dans le chloroplaste (dans son stroma). Il
permet l’incorporation du carbone minéral et sa réduction (au sens chimique) par TH 2 ainsi que la
régénération des molécules fixant le CO2 (sucre ribulose-diphosphate). Il constitue la phase non
photochimique de la photosynthèse. Il est couplé avec la phase photochimique (qui lui apporte ATP et
TH2)
* Décarboxylation oxydative (cycle de Krebs) : Phase de la respiration cellulaire. Phénomène cyclique
qui se déroule dans la mitochondrie (dans sa matrice). Le substrat carboné (pyruvate) subit des
décarboxylations successives qui génèrent ATP et de puissantes molécules réductrices TH2.
* Décomposeurs : Permettent la minéralisation de la matière organique. Présents en grande quantité
dans les sols (ce sont les bactéries, champignons).
* Détritivores ou saprophages) : désignent les êtres qui se nourrissent des déchets et des cadavres
d’êtres vivants. Les lombrics sont les représentants les plus emblématiques et les animaux
représentant la plus grande biomasse sur terre. Ils participent au recyclage de la matière, à la
structuration des sols...
*Dioxyde de carbone : molécule de CO2. Rare sous forme gazeuse dans l’atmosphère (0,038%), elle
est plus ou moins abondante sous sa forme dissoute HCO3- dans l’eau. Cette molécule est la forme
minérale de carbone qui sera fixée par les producteurs primaires.
*Eau : c’est le principal constituant de tout être vivant qui en contient de 50 à 98%. L’eau est aussi un
des deux éléments de base de la photosynthèse. C’est l’eau qui fournit H + et électrons par photolyse
lors de la phase lumineuse de la photosynthèse.
*Fermentation : phénomène énergétique aboutissant à une décomposition incomplète du métabolite
énergétique (son rendement énergétique est donc faible). Elle permet une réoxydation des TH2
nécessaires (sous leur forme oxydée) à la glycolyse anaérobie.
Ainsi la fermentation alcoolique produit-elle deux molécules d’ ATP et de l’éthanol C2H5OH à partir
d’une molécule de glucose
Dans le corps humain, cellules musculaires (parfois) et hématies (toujours) pratiquent la fermentation
lactique.
*Glycogène : glucide capital, haut polymère du glucose. Le glycogène a pour formule (C 5H10O5)n où n
représente le nombre de glucoses enchaînés. Ce nombre n peut atteindre 5 000 à 300 000 !
Le glycogène est la principale forme de réserve glucidique des animaux et de certains champignons.
On le trouvera essentiellement dans le foie et les muscles. Le glycogène est caractérisable par l’eau
iodée ou lugol, à froid : il vire, en présence de glycogène, de l’orange au marron. Dans l’alimentation
humaine, le glycogène est qualifié de sucre lent car le temps nécessaire à sa digestion étale la
pénétration de glucose dans le sang sur plusieurs heures.
*Glycolyse anaérobie : Réaction d’oxydo-réduction aboutissant à une oxydation du glucose et une
réduction de 2 TH2 (et produisant 2 ATP). L’oxydation du glucose libère 2 molécules de pyruvate.
C’est une phase préalable nécessaire à la respiration cellulaire en milieu aérobie.
C’est la seule phase productrice d’ATP dans des conditions anaérobies. La fermentation permettra
alors la réoxydation des TH2
*Granum : empilement de thylakoïdes au sein du chloroplaste.
*Hétérotrophie : mode de nutrition qui consiste à consommer de la matière organique produite par
d’autres êtres vivants pour en tirer l’énergie nécessaire à son propre métabolisme et à ses propres
synthèses. Les animaux, les Champignons et la plupart des bactéries sont hétérotrophes.
*Hexose : sucre en C6, c’est à dire à 6 atomes de carbone. Le plus célèbre d’entre- eux est le
glucose.
*Matière organique ou matière carbonée molécules constitutives des organes des êtres vivants. Elles
sont carbonées (éléments constitutifs minimaux : C,H) et dotées d’une grande énergie (37kJ/g pour les
lipides, 17 kJ/g pour les glucides et les protides). Les molécules organiques comprennent les glucides,
lipides, protides, les acides nucléiques et les vitamines. Les molécules organiques caractérisent la
matière vivante.
*Métabolisme : ensemble des réactions chimiques et des transformations qui se déroulent à l’intérieur
de la cellule : la respiration, la glycolyse, la transformation de glucose en glycogène, la transformation
d’acides aminés en glucose....etc. font partie du métabolisme. Les réactions possibles sont fonction de
l’équipement enzymatique de la cellule . Celui des cellules du foie est un des plus complets.
*Métabolite : Molécule organique simple nécessaire au métabolisme (ex : le glucose est un métabolite
énergétique)
*Mitochondrie : organite présent chez tous les Eucaryotes où se déroulent la respiration cellulaire.
Le substrat carboné est décarboxylé et son énergie potentielle est transférée à des molécules d’ATP.
Le bilan chimique est parfaitement opposé à celui de la photosynthèse :
C6H1206 + 6O2 +6H2O-------------------------------------_12H2O + 6CO2
Glucose
En fait, la mitochondrie n’oxyde pas le glucose lui-même mais l’acide pyruvique issu de la glycolyse
qui se déroule, elle, dans le cytoplasme. L’oxygène constitue le dernier accepteur d’électrons et d’ions
H+ et est ainsi transformé en H20 selon l’équation (inverse de la photolyse de l’eau) :
2H2O---------------------------->O2 + 4e- + 4H+
*Myofibrille : colonne de filaments protéiques que l’on trouve dans les cellules musculaires. Leur
raccourcissement représente la contraction musculaire.
*Myosine : protéine musculaire constituant les filaments épais des myofibrilles. Leur mouvement
relatif par rapport à l’actine permet un raccourcissement des myofibrilles et donc la contraction
musculaire.
*Organite semi-autonome : désigne chloroplaste et mitochondrie. Ces organites dotés d’une molécule
d’ADN et de ribosomes élaborent eux-mêmes une partie de leurs protéines. Ils se divisent à l’instar
des bactéries, dont ils sont très vraisemblablement issus (théorie endosymbiotique).
*Photosynthèse : phénomène capital de transformation du carbone minéral en carbone organique
grâce à l’énergie lumineuse. Ce processus se déroule à la lumière au sein des organismes dotés de
chlorophylle : végétaux chlorophylliens et bactéries photosynthétiques. Le bilan chimique de la
photosynthèse est parfaitement opposé à celui de la respiration :
12H2O + 6CO2------------------------------------- C6H1206 + 6O2 +6H2O
*Pigments chlorophylliens : Molécules capables d’être excitées (=oxydées) par des radiations
lumineuses. Les pigments comprennent essentiellement les chlorophylles a et b, des xanthophylles et
des carotènes. C’est, quel que soit le pigment excité, la chlorophylle a qui reçoit au final l’énergie et
arrache à l’eau H+ et électrons.
*Producteurs primaires : désignent les êtres qui se trouvent à la base de tout réseau trophique,
capables de produire des molécules organiques par eux-mêmes. Les végétaux chlorophylliens sont
les producteurs primaires les plus fréquents.
*Producteurs secondaires : désignent les êtres qui se nourrissent à partir de matières organiques et
donc d’autres êtres vivants. Les phytophages, les zoophages, les décomposeurs sont des producteurs
Secondaires.
*Radiations lumineuses : la lumière blanche est une superposition de multiples radiations colorées.
Les photosystèmes sont essentiellement sensibles et excités par le rouge et le bleu. Le vert n’est par
contre pas capté, c’est ce qui est à l’origine de la couleur verte des végétaux.
*Réseau trophique : désigne les relations alimentaires observées au sein de l’écosystème. Est
constitué de l’ensemble des chaînes alimentaires d’un écosystème. Au fil des maillons du réseau, une
grande déperdition d’énergie se produit, souvent de l’ordre de 90%.
*RubisCo : enzyme présente dans les chloroplastes des végétaux chlorophylliens. C’est la protéine la
plus abondante de la nature. Cette enzyme assure la fixation du CO 2 sur le ribulose di-phosphate,
sucre en C5 et première molécule captant le C minéral. Cette enzyme est aussi capable de fixer
l’oxygène dans un processus nommé photorespiration, hors programme de la TS.
*Sarcomère : unité contractile du muscle. C’est la répétition des sarcomères qui constituent les
myofibrilles. Au repos, le sarcomère mesure environ 2.5 micromètres contre 2 micromètres lorsqu’il est
raccourci. La somme de ces petites contractions élémentaires raccourcira le muscle et fera bouger ou
exercera une force sur l’os auquel le muscle est attaché par son tendon.
*Spectre d’absorption : graphe décrivant l’absorption des différentes radiations lumineuses par les
pigments chlorophylliens. L’absorption est surtout forte dans le rouge et le bleu. Le vert n’est pas du
tout absorbé et est réémis, ce qui donne leur couleur aux végétaux.
*Spectre d’action : graphe décrivant l’efficacité photosynthétique des différents pigments
chlorophylliens en fonction de la longueur d’onde des radiations reçues. Globalement, le spectre
d’action se superpose au spectre d’absorption ce qui témoigne de la grande efficacité dans la
photosynthèse de toutes les radiations grâce à la multiplicité des pigments.
*Sève brute : liquide montant dans le xylème vers les feuilles, issu de l’absorption de la solution du sol
par les poils absorbants des racines. Elle est constituée d’eau et substances minérales dissoutes.
*Sève élaborée : liquide issu des feuilles, circulant dans le phloème (ou « tubes criblés ») jusqu’aux
autres organes, sensiblement différent de la sève brute par ses concentrations plus fortes
(transpiration au niveau de la feuille et déperdition d’eau) et sa richesse en molécules organiques
dissoutes produites par photosynthèse dans les cellules chlorophylliennes.(ex : sirop d’érable…)
*Stomate : petite ouverture dans l’épiderme des feuilles permettant les échanges gazeux. Le jour, c’est
surtout du CO2 qui pénètre et de l’O2 qui sort (photosynthèse) ainsi que de l’eau (transpiration)…. Mais
la plante respire aussi….
La nuit, du CO2 sort et de l’oxygène pénètre (respiration seule, qui n’est plus alors masquée par la
photosynthèse). Le stomate est composé de deux cellules chlorophylliennes. Le stomate s’ouvre et se
ferme selon la température, la luminosité, la disponibilité d’eau...etc
*Stroma : contenu du chloroplaste situé entre les membranes. Dans le stroma se déroule le cycle de
Calvin et se trouve la molécule d’ADN du chloroplaste ainsi que des ribosomes, des enzymes...La
différence de pH entre le stroma et l’intérieur des thylakoïdes conduit, grâce aux ATP synthétases ou
sphères pédonculées, à la production de molécules d’ATP.
*Thylakoïdes : membrane interne au chloroplaste dans lesquels se trouvent les pigments
chlorophylliens et notamment la chlorophylle.
*T/TH2 : couple de molécules pouvant se trouver sous forme oxydée T ou réduite TH2. (Il s’agit du
NAD ou Nicotinamide Adénine Dinucléotide dans la respiration et du NADPH dans la photosynthèse).
Du TH2 est produit lors de la glycolyse anaérobie et lors de la décarboxylation oxydative de la
respiration mitochondriale ; lors de la 1ère phase, « lumineuse », de la photosynthèse. Ce corps au
fort pouvoir réducteur va être utilisé pour réduire des molécules (les APG du cycle de Calvin) et va
générer la synthèse d’ATP lors la respiration.