Le métabolisme cellulaire - Site professionnel de M. BOCK
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Lycée Rotrou – Dreux (28) Seconde - B.BOCK TP 5 : Le métabolisme cellulaire Cours : Nous avons vu précédemment que la cellule constituait l’unité de vie des êtres vivants. Chaque cellule est limitée par une membrane plasmique emprisonnant un noyau qui baigne dans un liquide appelé cytoplasme (cyt- = cellule ; plasm- = liquide). La plupart des cellules végétales sont emprisonnées dans une paroi rigide qui sert de squelette externe à la cellule. De même les cellules végétales sont environ 10 fois plus grosses que les cellules animales. En effet, la majorité du cytoplasme est occupé par une énorme vacuole limitée elle aussi par une membrane (elle concentrait un pigment rouge dans le cas des cellules de peau d’oignon rouge). Les cellules chlorophylliennes possèdent de plus des organites particuliers de la même taille que le noyau, les chloroplastes (chror- = vert) remplis de chlorophylle (phyll= feuille), substance à l’origine de la couleur verte des végétaux. Dessin d’observation d’une cellule buccale vue au microscope optique (X100) Source : d’après Alain Gallien académie de Dijon, modifié Dessin d’observation d’une cellule de peau d’oignon rouge vue au microscope optique (X100) Source : Alain Gallien académie de Dijon échelles non respectées Constat de départ : Vous disposez de deux types d’organismes : des Levures, champignons unicellulaires (cellules non chlorophylliennes) des Euglènes, algues unicellulaires capables de se déplacer (cellules chlorophylliennes) Vous voulez maintenir ses organismes en vie et qu’ils continuent à se multiplier (et à se déplacer dans le cas des Euglènes) comme ils le font dans la nature. Problématique : A trouver ensemble Hypothèse : Proposez une hypothèse sur les substrats de départ utilisés par ces 2 types de cellules. Pour vous aider, voici des informations concernant les caractéristiques des Levures et des Euglènes et leur milieu de vie : La Levure de boulanger. Les levures sont des champignons unicellulaires microscopiques qui vivent naturellement à la surface des grains de raisin (voir doc. 2 et 3 p 190). Elles sont composées d’eau, de « sels » minéraux, et de molécules organiques. Le jus de raisin est composé d’eau, de « sels » minéraux et de molécules organiques (glucides : 15 g pour 100 ml ; protéines : 0,2 g pour 100 ml). La Euglène. Les Euglènes sont des algues chlorophylliennes unicellulaires composées d’eau, de « sels » minéraux et de molécules organiques. Elles vivent dans des eaux claires, riches en matière minérale* mais quasiment dépourvue de matière organique*. Définitions à connaître : Matière organique = ensemble de molécules élaborées par les êtres vivants, constituées principalement de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote (ex : les glucides =sucres, les protéines, les lipides = graisses). Matière minérale = ensemble de molécules chimiques qui ne sont pas élaborées par les êtres vivants, il s’agit entre autres du CO2, du dioxygène, de l’eau, et des « sels minéraux ». Lycée Rotrou – Dreux (28) Seconde - B.BOCK Protocole expérimental détaillé : On met en culture des quantités connues de cellules de Euglènes et de Levures dans 4 milieux A, B, C et D, différant par leur composition chimique (voir tableau ci-dessous). On les laisse se développer pendant une semaine puis on compte le nombre de cellules pour voir s’il a augmenté, diminué ou encore stagné. Composition milieux des Eau distillée (= eau sans sels minéraux) Eau minérale (= eau contenant des sels minéraux) Solution de glucose (=molécule organique) à 1g/l Milieu A Milieu B Milieu C Milieu D + - + - - + - + - - + + Schématisez proprement le protocole expérimental en précisant le contenu de chacun des tubes au départ de l’expérimentation. Résultats de l’expérience : Après une semaine de culture, on récupère les tubes et on compte les cellules à l’aide d’une lame de comptage sous le microscope. On compare les résultats obtenus aux quantités initiales de Levures et de Euglènes mises en culture (à t = 0). Nombre de cellules (par 10-2 µL) LEVURES EUGLENES T=0 T=7j T=0 T=7j Milieu A 20 2 3 0 Milieu B 20 4 3 9 Milieu C 20 7 3 1 Milieu D 20 56 3 9 Analysez les résultats obtenus. Concluez votre TP en indiquant le type de métabolisme des Levures et des Euglènes grâce au texte suivant. Généralisez si possible ensuite à l’ensemble des êtres vivants. Informations complémentaires : La cellule assemble de petites molécules organiques en molécules organiques beaucoup plus grosses. Elle transporte des substances à travers des membranes. Elle se déplace ou change de forme. Elle croît et se reproduit. Pour accomplir ces nombreuses tâches, elle a besoin de puiser de l’énergie à des sources extérieures. Les animaux se procurent leur combustible en dévorant des végétaux ou d’autres organismes animaux. Tous les organismes utilisent des molécules organiques non seulement pour obtenir leur énergie mais aussi pour croître et se régénérer. On appelle hétérotrophes, les organismes qui dépendent d’une source extérieure de molécules organiques. Aussi longtemps que tous les organismes vivants étaient hétérotrophes, les possibilités d’accroissement de la biomasse (masse d’êtres vivants) sur Terre étaient sévèrement limitées, parce que la production spontanée de molécules organiques était très lente. (…) Puis sont apparus de nouveaux organismes avec un métabolisme différent, leur permettant de survivre à partir de molécules beaucoup plus abondantes que les rares molécules organiques. Ce nouveau type d’organismes avait la capacité de fabriquer ses propres molécules organiques à partir de molécules plus simples : les molécules minérales. Ces organismes s’appellent des autotrophes D’après G. Karp, Biologie cellulaire et moléculaire (De Boeck Université-1995 et 1998).
