BO SPE SVT : METABOLISME

BO
SPE SVT :
METABOLISME
Thème : Diversité et complémentarité des métabolismes (10 semaines)
Autotrophie et hétérotrophie ont été identifiées en classe de seconde comme deux types majeurs de
métabolismes chez les êtres vivants.
Cette partie du programme de spécialité de la classe de terminale S donne l’occasion d’étudier le métabolisme à
l’échelle de l’organisme et de la cellule. Elle conduit à une meilleure compréhension des phénomènes à l’origine
de la synthèse des constituants moléculaires des cellules.
La phase photochimique de la photosynthèse et la respiration mitochondriale sont des processus contribuant au
renouvellement de molécules comme l’ATP utilisées lors des synthèses et activités cellulaires (transports,
mouvements).
L’étude de ces fonctions donne aussi l’occasion de compléter la construction du bilan structural et fonctionnel de
la cellule en tenant compte des acquis des années précédentes, et d’aborder l’origine d'organites tels que
mitochondries et chloroplastes.
ACTIVITÉS
NOTIONS ET CONTENUS
DU CARBONE MINERAL AUX COMPOSANTS DU VIVANT : PHOTO-AUTOTROPHIE POUR CARBONE
Exemple écosystème
Relations trophiques.
Dans les écosystèmes des relations trophiques s’établissent entre les
producteurs I autotrophes et II hétérotrophes.
Les producteurs I utilisent le carbone de CO2 atmosphère pour constituer les
chaînes carbonées, bases des composants du vivant.
Carbone oxydé dans l’atmosphère, réduit dans la matière des organismes.
Coupe de feuille, parenchyme
chlorophyllien, stomates.
Chloroplastes.
Chez les végétaux supérieurs, le CO2 pénètre dans les feuilles par les
stomates, atteint les chloroplastes, lieu de la réduction du CO2.
Production MO + O2 à la lumière, Bilan des transformations : 6 CO2 + 12 H2•O —> C6H12O6 + 6 •O2+ 6 H2O
avec CO2 et chlorophylle.
Chromatographie des pigments.
Spectres d’absorption, d’action.
Conditions dégagement O2,
Réaction de Hill.
2 phases : photochimique dans thylakoïdes, collecte de photons, oxydoréductions H2O/O2, intermédiaires RH2/ATP (ADP+Pi) et non photochimique
dans le stroma, incorpore / réduit CO2 pour synthèse de glucides. Elle
nécessite accepteur de CO2, ATP et composés réduits RH2.
Limites : facteur limitant ; fonctionnement centres photosynthétiques, chaînes
rédox et ATP syntéthase.
ACTIVITÉS
NOTIONS ET CONTENUS
DU CARBONE MINERAL AUX COMPOSANTS DU VIVANT : PHOTO-AUTOTROPHIE POUR CARBONE
Amidon dans chloroplastes.
Composés glucidiques formés par réduction CO2, exportés hors du chloroplaste
vers le cytoplasme ; ils peuvent être temporairement stockés dans le
chloroplaste sous forme d’amidon.
Dans la cellule chlorophyllienne, les produits initiaux de la photosynthèse
permettent la synthèse de saccharose et de tous les autres constituants
chimiques (glucides, lipides, protéines, acides nucléiques…) grâce à un apport
d’ions minéraux transportés par la sève brute.
Limites : mécanismes et des supports de transport des sèves, absorption
racinaire, synthèses des différents constituants des êtres vivants.
Mise en évidence de réserves
Le saccharose des cellules foliaires, en partie utilisé sur place, est exporté hors
dans des graines, des fruits, des des feuilles vers les cellules des zones en croissance et de stockage de réserve
organes souterrains.
(graines et organes de réserve), parties pérennes de la plantes, paroi
cellulosique et bois.
Les zones non chlorophylliennes d’une plante se comportent comme des parties
hétérotrophes d’un être autotrophe.
L’ATP, MOLECULE INDISPENSABLE A LA VIE CELLULAIRE
Cyclose
Contraction de fibre
musculaire
Electronographie
À l’exception du chloroplaste qui effectue des synthèses à partir du carbone minéral,
les activités des cellules se traduisent par des synthèses à partir de molécules
préexistantes (glycogène par exemple), par des mouvements (actine-myosine).
Ces activités consomment l’ATP, qui n'est pas stocké, mais régénéré.
DEGRADATION DES COMPOSES ORGANIQUES
REGENERATION DES INTERMEDIAIRES METABOLIQUES
Toute cellule vivante, isolée ou non, animale / végétale (autotrophe / non autotrophe),
régénère son ATP en oxydant des molécules organiques par respiration fermentation.
la respiration cellulaire se traduit par :
Respiration de cellules. Pour le glucose,
•
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O —> 6 CO2+12 H2O.
La respiration comporte plusieurs réactions chimiques catalysées par des enzymes.
Au cours de ces réactions, la matière carbonée est minéralisée sous forme de CO2.
1° étape : oxydation glucose en pyruvate, avec production de composés réduits R'H2 (
RH2 de photosynthèse), dans le hyaloplasme.
L’énergie libérée permet 2 ATP / glucose oxydé.
Respiration
mitochondries.
Électronographies.
2° étape : série de décarboxylations oxydatives à partir du pyruvate ; dans la matrice des
mitochondries ; avec production de composés réduits et de synthèse d’ATP.
3° étape : oxydation par O2 des composés réduits des étapes précédentes, dans les
crêtes de la membrane interne des mitochondries ; couplée à la production d'une
importante quantité d’ATP.
Etude expérimentale
de la fermentation
alcoolique.
L’oxydation incomplète est possible par fermentation ; déchet organique = reste du
substrat réduit non oxydé lors du processus de dégradation ; renouvellement réel / peu
efficace des intermédiaires métaboliques, ce qui autorise dans le cas de la fermentation
alcoolique, une vie sans oxygène.
Limites : Les fermentations autres que la fermentation alcoolique.
BILAN STRUCTURAL ET FONCTIONNEL D’UNE CELLULE VIVANTE
Schémas fonctionnels mettant en place les relations fonctions-structures au sein d’une cellule
(utilisation des connaissances antérieures).