Caractéristiques et rendement énergétique de la fermentation alcoolique

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1 Enseignement de spécialité (5 points) Partie II Exercice 2 Diversité et complémentarité des métabolismes Caractéristiques et rendement énergétique de la fermentation alcoolique Les levures sont des champignons unicellulaires. m À partir des documents 1 à 3, mis en relation avec vos connaissances, retrouvez les caractéristiques de la fermentation alcoolique, puis comparez son rendement à celui de la respiration cellulaire. Document 1 Le développement des levures et la production d ATP Dans deux milieux de culture de même volume, contenant de l eau et du glucose, on ajoute une même quantité de levures. Ces deux milieux sont placés quelques jours dans des conditions favorables identiques mais l un des milieux contient du dioxygène, l autre non. Document 1a : observation des levures au microscope optique (x 700) En début d expérience, les levures sont identiques dans les deux milieux.

2 Document 1b : résultats au bout de quelques jours de culture Milieux de culture Observation des levures au microscope optique ( 700) Quantité de moles d ATP produites par mole consommée En présence de dioxygène 36,3 En absence de dioxygène 2 D après Manuel de Terminale, Hatier, Document 2 Une expérience historique de Pasteur Pasteur a réalisé des cultures de levures en présence dans des conditions de concentrations en dioxygène décroissantes de l expérience 1 à l expérience 3.

3 Conditions expérimentales Résultats obtenus Expérience 1 : au contact du dioxygène de l air Quantité d éthanol (alcool) produite par les levures Rendement de la culture exprimé par la quantité de levures formées (en mg par gramme consommé) levures solution Traces 250 Expérience 2 : air appauvri en dioxygène air tube pour analyses solution + levures Expérience 3 : absence de dioxygène tube pour analyses ,7 solution + levures Le nombre de signes (+) est proportionnel à la quantité mesurée. D après Nutrition et métabolisme, P. Mazliak, 1995.

4 Document 3 Les levures en fermentation alcoolique Une cuve hermétique est reliée à une sonde qui permet de mesurer la concentration en dioxyde de carbone. On remplit totalement la cuve avec une suspension de levures : le milieu est dépourvu de dioxygène et les levures ne peuvent que pratiquer la fermentation alcoolique. Au début de la manipulation ( t = 0 min), on injecte dans la cuve une solution. Document 3a : évolution de la concentration en dioxyde de carbone dans la cuve en fonction du temps concentration (en mg/l) temps (min) Document 3b : évolution de la quantité dans le milieu Quantité En début de manipulation En fin de manipulation (à t = 0 min ) (à t = 7 min ) Le nombre de signes (+) est proportionnel à la quantité. D après Manuels de Terminale spécialité, Nathan et Didier, 2002.

5 Enseignement de spécialité, partie II, exercice 2 Comprendre le sujet C est une question à la fois simple et difficile. Simple, car elle ne fait appel qu à des connaissances élémentaires sur la fermentation alcoolique. Difficile, car les informations tirées des documents semblent

6 évidentes, parfois redondantes, de sorte que c est le raisonnement à tenir qui importe. Le libellé du sujet vous demande de retrouver d abord les caractéristiques de la fermentation alcoolique. Les caractéristiques de base sont la production de CO 2 et d alcool à partir du glucose. Ce sont les documents 3 et 2 qui permettent de dégager ces caractéristiques. Il ne faut pas hésiter dans ce cas à ne pas suivre l ordre de numérotation des documents et donc, ici, à analyser les documents 3 et 2 avant le document 1. Il faut bien saisir que vous ne pouvez exploiter les données du document 1 sur l ATP qu en faisant appel à vos connaissances sur les rôles de l ATP dans la vie cellulaire, notamment le fait qu il est la seule source d énergie utilisée pour les réactions de synthèse des molécules organiques. Mobiliser ses connaissances Toutes les activités de la vie cellulaire consomment des intermédiaires métaboliques, en particulier de l ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire. L ATP n est pas stocké mais régénéré aussi vite qu il est détruit. Toute cellule vivante, isolée ou non, animale ou végétale (autotrophe et non autotrophe) régénère son ATP en oxydant des molécules organiques par processus respiratoire ou fermentaire. Dans le cas d une molécule, la respiration peut être traduite par le bilan des transformations : C 6 H 12 O 6 + 6*H 2 O 6CO H 2 *O. Par contraste avec l oxydation complète du substrat liée aux mitochondries (fournissant 36 ATP par molécule dégradée), une oxydation incomplète est possible par fermentation. Elle produit un déchet organique, reste du substrat réduit non totalement oxydé lors de la dégradation. Cette fermentation permet un renouvellement peu efficace mais réel des intermédiaires métaboliques (en particulier une synthèse de 2 molécules d ATP par molécule dégradée), ce qui autorise dans le cas de la fermentation alcoolique une vie sans oxygène.

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