1 h SVT

TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde Enseignement commun
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N. COHEN
TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND
TP n°
20
LE METABOLISME
Durée :
1 h
SVT
biologie
THEME 3 : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT
Nom :
Prénom :
Date :
Introduction :
Nous avons vu qu’il existait différentes catégories d’êtres vivants, notamment des animaux et des végétaux. Un autre
paramètre permet de distinguer des modes de vie cellulaires : le métabolisme. Outre le fait d’être constitué de cellules,
un être vivant est nécessairement le siège d’un métabolisme : il s’agit de l’ensemble des réactions chimiques de produc-
tion et de dégradation de matière. Nous allons distinguer deux grands types de métabolismes : le métabolisme hétéro-
trophe (du grec « heteros » = autre et « trophê » = nourriture) et le métabolisme autotrophe (du grec « auto » = seul).
Problématique :
En quoi l’étude des activités cellulaires nous permet-elle de distinguer deux types de métabolisme ? En quoi diffèrent-ils ?
Objectifs :
Analyser des documents, utiliser un logiciel de comptage, raisonner, construire un schéma de synthèse
Matériel :
Ordinateur avec logiciel « mesurim », fichiers « levures0.jpg » et « levures24.jpg », tableur, fichier « levures.xls ».
I. FONCTIONNEMENT D’UNE CELLULE NON CHLOROPHYLLIENNE : LE METABOLISME HETEROTROPHE.
Nous disposons de deux photographies de cultures de levures (cellules non chlorophylliennes) nommées levures0 et levures24.
Ces levures avaient été mises en culture dans une solution (appelée solution A) contenant de l’eau, des sels minéraux et un sucre
simple (le glucose) c’est-à-dire de la matière organique. On cherche à mesurer la prolifération de cette population de levures
entre les deux clichés séparés de 24 heures. Nous disposons pour cela de deux outils : le premier est la lame sur laquelle ont été
prises les photographies qui présente la particularité d’être quadrillée ; chaque carré équivaut à un volume de 1.10-8 L. Le deu-
xième outil est un logiciel qui permet de compter aisément les différentes structures d’une photo sans risquer de compter deux
fois le même élément ; ce logiciel s’appelle Mesurim.
1. Lancez le logiciel Mesurim et ouvrez la photo levures0.jpg puis comptez le nombre de cellules sur plusieurs
carrés et faites-en une moyenne ; trouvez leur concentration pour 1 litre de solution. Faites de même avec le fi-
chier levures24.jpg. Par combien la concentration de départ a-t-elle été multipliée ?
2. Une autre expérience a été menée avec une deuxième culture de levures de même concentration de départ
que dans la première expérience. La seule différence consiste en la composition de la solution du milieu de culture
(appelée solution B) qui ne contient pas de glucose. Au bout de 24 heures, la concentration moyenne est passée à
2,7.108 levures par litre de solution. Par combien la concentration de départ a-t-elle été multipliée ?
3. Comparez les expériences et concluez quant à l’importance de la matière organique dans ce métabolisme.
On dispose maintenant deux souches différentes de levures : une souche de
levures de type 1 avec des organites (compartiment cellulaire : cf. TP précé-
dent) appelés mitochondries et une souche de levures de type 2 sans mito-
chondrie.
Les levures de type 1 peuvent réaliser la respiration cellulaire tandis que les
levures de type 2 ne peuvent réaliser que la fermentation.
On mesure les concentrations en dioxygène (O2) d’une part et en dioxyde de
carbone (CO2) d’autre part pour chacune des deux catégories de levures ; les
résultats sont donnés dans les tableaux fournis dans le fichier levures.xls.
4. Ouvrez le fichier levures.xls avec le logiciel Excel et tracez le graphique correspondant à l’aide de la fonction
« nuage de points ». Nous préciserons que nous injectons de faibles quantités de glucose entre la 2e et la 4e minute
pour chaque expérience. Imprimez les courbes. Interprétez les graphiques obtenus et commentez le rôle des mito-
chondries, ces dernières étant indispensables à la respiration.
5. Expliquez ce qui se passe lors de la respiration sachant qu’elle doit aboutir à la production d’énergie et qu’elle
s’accompagne d’une libération d’eau. À quoi sert l’énergie produite par respiration (ou fermentation dans le cas
des levures de type 2) ?

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II. FONCTIONNEMENT D’UNE CELLULE CHLOROPHYLLIENNE : LE METABOLISME AUTOTROPHE.
Les cellules chlorophylliennes contiennent un pigment particulier vert : la chlorophylle. La chlorophylle est contenue dans des
organites : les chloroplastes. Les cellules chlorophylliennes sont autotrophes : elles peuvent synthétiser leur propre matière orga-
nique à partir de matière minérale et d’énergie lumineuse.
La courbe ci-dessous montre la concentration en dioxygène (O2) et en dioxyde de carbone (CO2) dans une culture
d’algues vertes unicellulaires.
Concentration
en O2 et CO2
(Unités arbitraires)
20
15
10
5
1
0
0 1 2 lumière 4 Temps (minutes)
6. Analysez le graphique ci-dessus.
7. Quelles sont les réactions qui ont lieu au sein de la cellule chlorophyllienne dans le métabolisme autotrophe ?
III. BILAN – ACTIVITE A TERMINER HORS SEANCE DE TP.
8. Rédigez un bilan sur les deux grands types de métabolisme étudiés. Complétez le schéma-bilan page suivante.
Chloroplastes
Cytoplasme
Vacuole
Paroi
Noyau
Dioxygène
Dioxyde de carbone

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CELLULE HÉTÉROTROPHE CELLULE AUTOTROPHE
Matière organique Matières minérales
glucose CO2
H2O CO2
H2O
Matière Énergie lumineuse
minérale glucose
O2 PHOTOSYNTHESE
O2 Nom de
l’organite :
Nom de
RESPIRATION l’organite :
O2 O2 Glucose
CO2
H2O
RESPIRATION
Énergie Nom
l’organite :
CO2
sert à fabriquer la matière H2O Énergie
organique de la cellule et à
CO2 assurer sa survie
H2O CO2 sert à fabriquer la matière
Matières minérales H2O organique de la cellule et à
Matières minérales assurer sa survie