Cours métabolisme

Cours de Terminale S - Spécialité [email protected] Énergie et cellule vivante
C. Bilan : les deux grands types de métabolismes
1. La place des plantes vertes dans les écosystèmes
a) Bilan de la photosynthèse
L'équation-bilan de la photosynthèse résulte de deux phénomènes complémentaires : la conversion de l’énergie
lumineuse en énergie chimique (photoconversion) et l’utilisation de cette énergie chimique pour la synthèse de
molécules organiques. La photosynthèse repose sur des structures particulières à tous les niveaux d’organisation
du végétal (relation structure/fonction) : plante entière, feuilles, cellules chlorophylliennes, chloroplastes,
thylacoïdes, complexes protéines-pigments…
b) Les plantes vertes, des producteurs primaires
! Nathan pages 10-11
Dans tout écosystème des chaînes alimentaires s’établissent entre les êtres vivants qui se « consomment »
entre-eux. On les représente sous forme de flèches : A → B signifie « A est mangé par B ». Ces consommateurs
sont les herbivores (C1), puis les carnivores de différents ordres : P → C1 → C2 → C3 → etc. P représente les
producteurs qui correspondent aux plantes vertes. Aucune flèche n’arrive sur eux car « ils ne mangent personne »,
se contentant d’aliments minéraux fournis par l’environnement (air, sol…). Ils produisent donc, directement (pour
les herbivores) ou indirectement (pour tous les autres consommateurs), la totalité de la matière organique qui
permettra à tout l’écosystème de fonctionner.
La photosynthèse permet l’entrée de carbone et d’énergie dans les écosystèmes : les organismes chlorophylliens
sont pour cette raison des producteurs primaires (PP) en début de chaîne alimentaire.
Des décomposeurs (D) consomment la biomasse à la mort des êtres vivants : ce sont les bactéries et les champignons
(dont les moisissures). Sans eux, cadavres d’animaux, feuilles et branches mortes s’entasseraient dans les forêts d’une
année sur l’autre et finiraient par tout recouvrir ! Ils permettent le recyclage des substances utilisées par les producteurs
(sels minéraux, dioxyde de carbone…).
Les consommateurs fabriquant eux-mêmes de la matière (la biomasse qui les constitue), ils sont aussi producteurs mais
leurs aliments sont « prélevés » sur d’autres êtres vivants : ce sont des producteurs secondaires (PII) ; les plantes
vertes, quant à elles, sont des producteurs primaires (PI). Seuls des PI peuvent se trouver au début des chaînes
alimentaires.
" Au fait, où notre espèce se situe-t-elle dans les chaînes alimentaires ?
2. Autotrophie et hétérotrophie pour le carbone
Les plantes chlorophylliennes sont donc les seuls êtres vivants capables de s’alimenter sans en dévorer un autre !
On dit qu’ils sont autotrophes pour le carbone, alors que tous les autres (plantes non chlorophylliennes, animaux,
champignons, la plupart des bactéries…) sont hétérotrophes pour le carbone.
C’est pourquoi seules les plantes chlorophylliennes peuvent se trouver au départ d’une chaîne alimentaire dans un
écosystème : après une éruption par exemple, les premiers êtres vivants à coloniser les coulées de roches volcaniques sont
des plantes.
Les sources d’énergie et d’atomes de carbone utilisés par les êtres vivants caractérisent les deux types de
métabolismes existant sur Terre :
Composition
chimique de la
biomasse (matière
produite)
Composition
chimique des aliments
Origine du
carbone de la
matière produite
Origine de
l’énergie servant à la
synthèse des
molécules organiques
Type de
métabolisme
Végétaux chlorophylliens
(producteurs primaires)
eau
ions minéraux
molécules
organiques
eau
ions minéraux
dioxyde de carbone
Molécules
minérales
(CO2)
Energie lumineuse
(Photo)autotrophie
pour le carbone
PHOTOSYNTHÈSE
Autres êtres vivants
(producteurs secondaires :
animaux, champignons,
plantes sans chlorophylle…)
eau
ions minéraux
molécules
organiques
Molécules
carbonées des
aliments
Energie chimique
des nutriments
(organiques)
RESPIRATION
Hétérotrophie
pour le carbone
Remarque: mitochondrie et chloroplaste proviennent probablement de bactéries qu’une cellule hôte ancestrale aurait
adoptées comme endosymbiotes.
NB : toute cellule, isolée ou non, animale ou végétale (autotrophe ou hétérotrophe), régénère son ATP en oxydant des
molécules organiques par respiration ou fermentation.
Remarque : les cellules chlorophylliennes respirent également (ce que permet la présence de mitochondries) en utilisant
comme substrat les molécules organiques fabriquées au cours de la photosynthèse.