Chapitre 6 : Respiration cellulaire, fermentations et utilisation d ATP. Activité 1 : étude expérimentale de l utilisation du glucose

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1 Chapitre 6 : Respiration cellulaire, fermentations et utilisation d ATP activité Activité 1 : étude expérimentale de l utilisation du glucose Par quel métabolisme les cellules de levures utilisent-elles le glucose comme source d énergie? Le métabolisme des levures sera suivi par la mesure de la concentration en 0 2 du milieu de culture. Protocole 1. Réaliser un test de recherche de glucose sur la suspension de levures initiale. Préparation du montage 2. Verser, à l aide d une pipette graduée, 13 ml de la suspension de levures dans le réacteur (veiller à l absence de bulle d air). 3. Lancer l'agitation en marche. 4. Installer la sonde à dioxygène et la sonde à éthanol dans le réacteur. 5. Préparer une seringue avec 5 ml de la solution de glucose à 200 g.l -1. Sonde à O 2 Sonde à éthanol vers interface Enceinte cellulaire avec levures agitateur Important la sonde à dioxygène doit baigner dans la culture mais la sonde à éthanol mesurant la concentration en éthanol dans l air et ne doit jamais être mouillée, au risque de devenir inutilisable! Acquisition des mesures 6. Ouvrir dans Datastudio : sur le bureau TP ExaO/Métabolisme cellulaire final/2 capteurs /O 2+éthanol 7. Démarrer l acquisition des données par le logiciel pour une durée totale de 10 minutes. 8. À t= 2 minutes, ajouter dans le réacteur la solution de glucose. 9. Poursuivre l enregistrement durant le temps restant. 10. Après 10 min d enregistrement, poursuivre la culture de levure. 11. Une demi-heure plus tard, réaliser un test de recherche de glucose sur la suspension de levures. Production Fichier traitement de texte contenant les résultats obtenus et la réponse à la problématique. Ressources - unité 1 page 40 - fiche d utilisation du logiciel Data Studio Aide : pour insérer un graphique de Data studio dans un fichier word, copier le graphique grâce à la commande imp écr, puis le coller dans word (ctrl+c). Si besoin, le redécouper (double-cliquer sur l image et utiliser la fonction rogner) et/ou modifier sa taille. Aide pour la production Les graphiques doivent être accompagnés d un titre approprié, le texte présente une analyse rigoureuse des graphiques et une conclusion précisant les molécules consommées et produites ainsi que les métabolismes mis en évidence.

2 exemples de résultats

3 Chapitre 6 : Respiration cellulaire, fermentations et utilisation d ATP activité (suite) Activité 2 : étude de la respiration PROBLEMATIQUES : Quelles sont les différentes réactions de la respiration? Où ont-elles lieu dans la cellule? PRODUCTION ATTENDUE : Analyse non rédigée des documents suivants, avec un schéma légendé d une coupe longitudinale d une mitochondrie et un schéma-bilan de la respiration. RESSOURCES Document 1 : cellules de levures observées en microscopie électronique Culture en milieu aérobie Culture en milieu anaérobie Document 2 : structure de la mitochondrie Voir document 3 page 36 du livre schéma d interprétation d une mitochondrie vue en coupe transversale

4 Document 3 : Les différents constituants de mitochondries sont isolés : la membrane externe, la membrane interne et la matrice. On teste alors la production de CO 2 dans différentes conditions : en présence ou non de pyruvate, comme le présente le tableau suivant. En absence de pyruvate, aucun dégagement de CO 2 n est observé que ce soit dans la membrane externe, la membrane interne ou la matrice Document 4 : Certains composés absorbent différemment les longueurs d ondes selon qu ils sont à l état réduit ou oxydé. Ainsi R H 2 absorbe les longueurs d ondes de 350 nm, mais pas R. On mesure l absorbance d une solution de R à laquelle différentes molécules sont ajoutées, comme le présente le tableau suivant. Document 5 : Dans la membrane interne des mitochondries, des complexes d oxydo-réductions (transporteurs d électrons et de protons) forment la chaîne respiratoire, comme le schématique le document suivant.

5 Une expérience : on mesure la production d ATP et la consommation d O2 dans des suspensions de mitochondries. Au bout de quelques minutes, des composés réduits (R H 2) et de l ADP + Pi sont ajoutés. Quelques minutes plus tard, on rajoute du R H 2 de l ADP + Pi et de la roténone. La roténone est un inhibiteur du fonctionnement des complexes d oxydoréduction. L observation en microscopie électronique de la membrane interne des mitochondries permet de localiser des enzymes capables de synthétiser de l ATP : des ATP synthases.

6 Chapitre 5 : Respiration cellulaire, fermentation et production d ATP Activité 3 : étude des fermentations Qu est-ce qu une fermentation? Comment est produit l ATP et en quelle quantité? La fermentation lactique Le yaourt est un produit laitier qui se conserve plus longtemps à 4 C que le lait frais. Comment expliquer ces différences entre le lait et le yaourt? Comparer les différentes caractéristiques du lait et du yaourt (texture, ph) et identifier les réactions ayant lieu lors de la fermentation du lait en yaourt et les micro-organismes impliqués. Puis utiliser vos connaissances sur la fermentation lactique pour fabriquer un yaourt à partir du lait. Production : au choix Ressources : Matériel : lait, yaourt, papier ph, yaourtière et pot Documents 6 et 7 page 39. La fermentation alcoolique A partir des résultats de l expérience et des documents 1 et 3page 38, présenter les réactions ayant lieu lors de la fermentation lactique. Vous préciserez si tous les glucides peuvent être utilisés lors de la fermentation alcoolique par les levures. Bilan : Comparer les fermentations alcoolique et lactique (réactions et bilans énergétiques), puis comparer ces métabolismes fermentaires à la respiration cellulaire.