Le métabolisme cellulaire - Site professionnel de M. BOCK

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.
Source : d’après Alain Gallien académie de Dijon, modifié
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 ».
Dessin d’observation d’une cellule buccale
vue au microscope optique (X100)
Dessin d’observation d’une cellule de peau d’oignon rouge vue au
microscope optique (X100)

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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 des
milieux
Milieu A
Milieu B
Milieu C
Milieu D
Eau distillée (= eau
sans sels minéraux)
+
-
+
-
Eau minérale (= eau
contenant des sels
minéraux)
-
+
-
+
Solution de glucose
(=molécule organique)
à 1g/l
-
-
+
+
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 = 7 j
T = 0
T = 7 j
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).