Le lampyre est un insecte capable d`émettre une lumière

Le lampyre est un insecte capable d'émettre une lumière : ce phénomène se nomme la bioluminescence. La femelle
garde toute sa vie un aspect larvaire d'où le nom de ver luisant parfois utilisé pour désigner le lampyre. Ces signaux
lumineux servent notamment à la parade amoureuse.
À partir de l'étude des documents mise en relation avec vos connaissances, montrez comment l'ATP
intervient dans ce phénomène et comment il est produit dans la cellule.
Document 1 : Expériences de bioluminescence réalisées en vitro
Tubes
Contenus des tubes
Résultats
1
Luciférine + ATP + luciférase
Aucune lumière produite
2
Luciférine + O2 + luciférase
Aucune lumière produite
3
Luciférine + ATP + O2 + luciférase
Emission d'une lumière
Remarque :
La luciférine et la luciférase (enzyme) sont présentes dans le cytoplasme des cellules du lampyre. La luciférine est le
substrat de la luciférase. L'oxygène intervient dans une réaction d'oxydation du complexe luciférine-luciférase.
Document 2 : Consommation de dioxygène par des mitochondries isolées
Des mitochondries sont isolées à partir de cellules animales. A l'aide d'un système ExAO (expérimentation assistée
par ordinateur), on suit la concentration en dioxygène du milieu dans les conditions expérimentales suivantes :
D'après SVT spécialité Didier
- Glucose : sucre en C6
- Pyruvate : molécule à 3 atomes de carbone résultant de la dégradation partielle du glucose dans le hyaloplasme
- ADP + Pi : Adénosine diphosphate + phosphate inorganique
-1
Document 3 : intensité lumineuse (IL) en fonction de la concentration en ATP du milieu (µg.mL )
Un extrait d'abdomen de lampyre est placé en présence de dioxygène. On mesure l'intensité lumineuse selon la
concentration d'ATP du milieu.
D'après www.didier-pol.net
Corrigé 2B
Introduction
Plan cohérent et apparent
I/ L’ATP permet la production de lumière (doc.1 & 3)
Barême
6pts
0.25pt
0.25pt
2.5 pts
Doc.2 : on voit que l’intensité lumineuse produit par un abdomen de lampyre en présence d’O2
augmente en fonction de la concentration d’ATP présent dans le milieu.
 On en déduit l’intensité de lumière produite par l’abdomen du lampyre dépend de la
concentration d’ATP.
1
Doc.1 : On voit que la production de lumière n’est pas possible en absence d’oxygène ou
d’ATP(tube 1 et 2), mais possible en présence de ces 2 éléments + luciferase et son substrat
(luciferase).
 On en déduit que l’ATP est indispensable à cette réaction chimique
0.75
On voit que l’O2 intervient dans une réaction d’oxydo-réduction
 On sait que l’ATP intervient comme intermédiaires dans les réactions métaboliques
 On en déduit l’ATP fournit l’énergie nécessaire à la réaction d’oxydo réduction suivante :
Luciférine réduite + O2 + ATP => luciférine oxydée + energie lumineuse + ADP + Pi + H2O
II/ Production d’ATP par la cellule (doc.2)
0.75
2.5 pts
On sait que la respiration cellulaire permet la production d’ATP par les mitochondries en oxydant
des composés organiques et en consommant de l’O2
0.5
On voit que la concentration en O2 reste stable en présence de glucose
 On en déduit que le glucose n’est pas utilisé directement par la mitochondrie lors de la
respiration cellulaire
0.5
On voit que la concentration en O2 diminue en présence de pyruvate
 On en déduit que le pyruvate (issu de la dégradation partiel du glucose) permet la
respiration et donc la production d’ATP
On voit que l’injection d’ADP + Pi provoque une forte diminution de la concentration en O2
On sait que l’ADP + Pi sont les précurseurs de l’ATP
 On en déduit que les mitochondries consomment de l’O2 en produisant de l’ATP à partir
d’ADP + Pi
Conclusion
Bioluminescence nécessite ATP lors d’une réaction d’oxydo-réduction de la luciférine.
L’ATP est régénéré à partir de la transformation d’ADP + Pi. Cette transformation nécessite de
l’O2 et du pyruvate.
0.75
0.75
0.5 pt