Partie 1 : Energie et cellule vivante

Transcription

1 Introduction Echanges métaboliques cellulaires au cours de la respiration (SVT 2de, éditions Hatier, 2000)

2 TP1 : les échanges au cours de la respiration D'après TS Spé SVT, éditions Bordas 2012 Consommation O2 + Production de CO2 Consommation Glucose Production d'énergie

3 TP1 : les échanges au cours de la respiration Et les témoins!!! Evolution de la concentration en O2 (à gauche) et en CO2 (à droite), avec ou sans levures. D'après

4 TD3 : les mécanismes moléculaires de la respiration 1. Les conditions de la glycolyse Glycolyse et réactions d'oxydo-réduction D'après TS Spé SVT, éditions Belin 2012

5 Partie 1 : Energie et cellule vivante Pb 1 : Comment les réactions chimiques de la respiration peuvent produire de l'énergie? I. La production d'énergie au cours de la respiration 1. la glycolyse : oxydation du glucose dans le hyaloplasme

6 TD3 : les mécanismes moléculaires de la respiration 2. Origine mitochondriale de la production d'o2 2a. Structure et rôle des mitochondries

7 I. La production d'énergie au cours de la respiration 2. l'oxydation du pyruvate mitochondries = cycle de Krebs dans la matrice des

8 A ce stade : - le glucose a été totalement oxydé, - 4 molécules d'atp et 12 molécule de R'H2 ont été produites Comment sont recyclés les composés R'? R'H2 O2 H2O R' ATP

9 TD3 : les mécanismes moléculaires de la respiration 2. Origine mitochondriale de la production d'o2 2d. La chaîne respiratoire des mitochondries ESPACE INTERMEMBRANAIRE MEMBRANE INTERNE t1 : glucose t2 : pyruvate ou R'H2 t3 : ADP + Pi t4 : roténone a. Conditions de production d'atp et de consommation d'o2 MATRICE b. Réactions d'oxydoréduction au sein de la chaîne respiratoire

10 I. La production d'énergie au cours de la respiration 3. l'oxydation des composés réduits dans les crêtes mitochondriales et la production d'atp

11 I. La production d'énergie au cours de la respiration Équation bilan de la respiration

12 I. La production d'énergie au cours de la respiration Glucose Glucose Glycolyse Mitochondrie RH2 Cycle de Krebs RH2 Composé réduit R Composé oxydé Schéma bilan (d'après SVT TS Spé, éditions Belin 2012) Remarque : les données quantitatives ne sont pas précisées

13 TP 2 : comparaison respiration / fermentation Tableau des résultats obtenus par la classe (concentration en nbre de levures / µl)

14 Que deviennent les levures privées d'o2?

15 Changements métaboliques chez les levures

16 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? Levures de bière Bactéries lactiques Fibres musculaires

17 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? Les échanges au cours de la fermentation

18 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? 1. la glycolyse : oxydation du glucose dans le hyaloplasme Processus identique à celui de la respiration

19 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? 1. la glycolyse : oxydation du glucose dans le hyaloplasme 2. réduction du pyruvate dans le hyaloplasme et recyclage des composés R' a. fermentation alcoolique - essentiellement réalisée par des levures, - intervient pour la fabrication du vin et du pain

20 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? 1. la glycolyse : oxydation du glucose dans le hyaloplasme 2. réduction du pyruvate dans le hyaloplasme et recyclage des composés R' b. fermentation lactique - essentiellement réalisée par des bactéries, - intervient pour la fabrication des yaourts, du fromage - existe aussi pour les cellules musculaires privées d'o2 INRA/M. Rousseau - PCD0668-IMG0017.PCD

21 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? 1. oxydation incomplète du pyruvate 2. la 2de étape ne produit pas d'atp 3. la 2de étape permet le recyclage des composés R', indispensables à la production d'énergie pendant la glycolyse 4. la fermentation produit très peu d'énergie (2 ATP / glucose); rendement environ 2%

22 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? Bilan comparé respiration / fermentation TS SVT spécialité, éditions Belin 2012

23 II. La production d'énergie au cours de la fermentation... ou «comment produire de l'énergie en absence d'o2»? Bilan comparé respiration / fermentation TS SVT spécialité, éditions Belin 2012 Quelles conséquences? Cf TP4

24 Respiration et fermentation assurent la production d'énergie par dégradation complète ou incomplète de molécules organiques. Or, les végétaux ne se nourrissent que de matières minérales. Ces dernières servent de matières premières pour la fabrication des molécules organiques; celle-ci s'effectue au cours du processus de la photosynthèse. Ce mécanisme nécessite l'absorption d'énergie lumineuse. Pb 3 : Comment les cellules chlorophylliennes produisent-elles leur propre MO à partir de MM??

25 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse TP4 : les conditions de la photosynthèse 6 CO H2O + énergie lumineuse C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O Conditions de la photosynthèse Feuilles d'élodée à l'obscurité à la lumière LUMIERE PARTIES VERTES DES FEUILLES

26 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 1. les chloroplastes, organites spécialisés dans la photosynthèse Structure interne du chloroplaste Chloroplastes (feuilles d'une mousse, Plagiomnium)

27 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse TP5 : les pigments foliaires caroténoïdes chlorophylles Résultat d'une chromatographie des pigments foliaires d'une feuille d'épinard Spectre total de la lumière blanche (A) et après passage dans solution de pigments (B) Spectre d'absorption des pigments

28 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 2. nature et propriétés des pigments foliaires Les chlorophylles absorbent essentiellement dans les longueurs d'onde bleues et rouges; Les longueurs d'onde permettant la photosynthèse sont les bleues et les rouges; Conclusion : les chlorophylles sont les pigments actifs pendant la photosynthèse.

29 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 2. nature et propriétés des pigments foliaires

30 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse Existence de deux phases : 1. phase photochimique : dépendante de la lumière 2. phase chimique : indépendante de la lumière

31 3. la phase photosynthèse Partie 1 :photochimique Energie de etlacellule vivante III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 3. la phase photochimique de la photosynthèse Cf TP sec : obscurité Pas de consommation d'o sec : lumière consommation d'o2, donc pas de phsy sec : lumière + oxydant production d'o2, donc phsy sec : obscurité + oxydant consommation d'o2, donc pas de phsy sec : lumière + oxydant production d'o2, donc phsy

32 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 3. la phase photochimique de la photosynthèse Production : - de molécules réduites RH2 (stroma) - de molécules d'o2 (issues de la photolyse de l'eau)

33 III. La production d'énergie et de matière au cours de la photosynthèse 3. la phase photochimique de la photosynthèse Production : - de molécules réduites RH2 (stroma) - de molécules d'o2 (issues de la photolyse de l'eau) - de molécules d'atp (au niveau de la membrane des thylakoïdes) Enzyme : ATP synthase

34 La phase photochimique : bilan localisation : membrane des thylakoïdes conditions : présence de lumière, de H20 et d'adp + Pi

35 4. la phase chimique de la photosynthèse localisation : stroma des chloroplastes conditions : présence des composés réduits RH2 et de l'atp (issus de la phase photochimique) + CO2 atmosphérique Travaux de Gaffron (1951) : deux phases dans la photosynthèse

36 4. la phase chimique de la photosynthèse 10 sec 60 sec C3 C5P2 SVT TS Spé, édition Belin 2012

37 Bilan de la photosynthèse : couplage entre les deux phases phase photochimique phase chimique

38 Bilan de la photosynthèse : schéma bilan SVT TS Spé, édition Nathan 2012

39 Bilan de la photosynthèse : schéma bilan

40 Quelques expériences à interpréter... Expérience de Calvin et Wilson (1962)

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43 Pb : Comment les cellules vivantes utilisent-elles les molécules d'atp pour leur activité métabolique? TP8 : l'atp et l'activité ciliaire des Moules

44 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 1. L'organisation cellulaire et moléculaire des muscles striés D'après TS Spé SVT, Belin 2012

45 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 1. L'organisation cellulaire et moléculaire des muscles striés D'après TS Spé SVT, Belin 2012

46 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 2. Les mécanismes moléculaires de la contraction musculaire D'après TS Spé SVT, Belin 2012

47 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 2. Les mécanismes moléculaires de la contraction musculaire D'après TS Spé SVT, Belin 2012

48 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 3. Consommation puis restauration de l'atp dans les cellules musculaires D'après TS Spé SVT, Nathan 2012

49 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 3. Consommation puis restauration de l'atp dans les cellules musculaires D'après TS Spé SVT, Nathan 2012

50 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 3. Consommation puis restauration de l'atp dans les cellules musculaires D'après TS Spé SVT, Nathan 2012

51 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 3. Consommation puis restauration de l'atp dans les cellules musculaires D'après TS Spé SVT, Belin 2012

52 IV. L'utilisation de l'atp au cours de la contraction musculaire 3. Consommation puis restauration de l'atp dans les cellules musculaires D'après TS Spé SVT, Nathan 2012

53 Bilan : couplages énergétiques, activités cellulaires et ATP D'après TS Spé SVT, Belin 2012