CHAPITRE 8 : LE MÉTABOLISME DES CELLULES

CHAPITRE 8 : LE MÉTABOLISME DES CELLULES

EXPÉRIENCE AVEC UNE CELLULE VÉGÉTALE Il existe un constituant dans la cellule végétale, difficile à observer : la vacuole. Ce constituant représente pourtant 90 % du volume de la cellule végétale. On a colorié différemment le cytoplasme (en bleu) et la vacuole (en rouge). Lorsqu'on place la cellule d'oignon dans un milieu salée. On observe que la cellule se "rétracte" et se "décolle" de la paroi. Son volume diminue. Explication : la cellule perd de l'eau vers le milieu extérieur.

La levure se divise par bourgeonnement. La fabrication d'une nouvelle cellule à partir de la première implique l'utilisation d'éléments disponibles dans le milieu extérieur. La cellule n est donc pas indépendante de son environnement : c est un espace limité par une membrane à travers laquelle se produisent les échanges d énergie et de matières.

LE MÉTABOLISME DES EUGLÈNES Les euglènes sont des algues chlorophylliennes, elles possèdent donc des chloroplastes qui donnent une couleur verte à la cellule. Néanmoins, certaines formes mutées d'euglènes ne possèdent pas de chloroplastes et sont donc incolores.

Pour les euglènes de couleur verte (chlorophylliennes), on observe dans l'enceinte, une diminution du dioxygène à l'obscurité et au contraire une production de dioxygène à la lumière, inversement pour le CO2. Pour les euglènes de couleur claire (non chlorophylliennes), on observe dans l'enceinte quelque soit les conditions d'éclairage, une diminution du dioxygène et au contraire une production de CO2. L'absence de chloroplastes chez les euglènes de couleur claire empêche la réalisation de la photosynthèse à la lumière.

LES ÉLÉMENTS DE LA PHOTOSYNTHÈSE Cellule colorée à l'eau iodée après avoir été laissée à l'obscurité pendant 72 h

LES ÉLÉMENTS DE LA PHOTOSYNTHÈSE Paroi Noyau Chloroplaste Cellule colorée à l'eau iodée après avoir été laissée à la lumière pendant 72h Grain d'amidon

Organites A la lumière. Euglène verte Euglène «blanche» Tous les organites (noyau, vacuole ) dont les chloroplastes Tous les organites (noyau, vacuole ) sauf les chloroplastes Augmentation de O 2 Diminution de CO 2 Diminution de CO 2 Augmentation de O 2 A l obscurité Diminution de CO 2 Augmentation de O 2 Diminution de CO 2 Augmentation de O 2

LES ÉLÉMENTS DE LA PHOTOSYNTHÈSE Sachant que à la lumière : - La cellule végétale a besoin d'eau et utilise le CO2. - Elle rejette du dioxygène et fabrique de la matière organique (ex : glucose, amidon) On peut donc résumer la photosynthèse par la réaction suivante : Bilan de la photosynthèse Energie lumineuse CO2 + H2O + Sels minéraux ----> matière organique + O2 + H2O Bilan : Dans les parties chlorophylliennes (vertes) d un végétal, on observe que des molécules organiques comme l amidon (glucide) sont fabriquées à la lumière. Cette production est possible grâce à l action de la chlorophylle. Celle-ci est une molécule contenue dans les chloroplastes, qui est capable de capter l énergie lumineuse et le CO2 et de les transformer en énergie utilisable par la cellule. Cette réaction libère du dioxygène.

LE MÉTABOLISME DES LEVURES 30 O2 (u.a. : unités arbitraires) CO2 (u.a.: unités arbitraires) glucose (g/l) 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 Pour les levures RHO+ (sauvage), on observe une diminution de la quantité de dioxygène et de glucose et une augmentation de la quantité de CO2. J'en déduis qu'elles respirent.

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 O2 (u.a. : unités arbitraires) glucose (g/l) CO2 (u.a.: unités arbitraires) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pour les levures RHO- (mutante), on observe aucun changement significatif dans les concentrations de dioxygène, glucose et CO2. J'en déduis que les levures de cette souche ne respirent pas.

noyau noyau mitochondrie levure S 0,6 μm 0,6 μm levure M L'absence de mitochondrie explique l'impossibilité d'effectuer le respiration. Organites Après injection de glucose Levure «sauvages» Tous les organites dont les mitochondries Diminution de CO 2 et de glucose Augmentation de O 2 Levure mutantes Tous les organites sauf les mitochondries CO 2, O 2 et glucose stagnent.

Sachant que : - La levure RHO+ utilise le glucose et le dioxygène et rejette CO 2 On peut donc résumer la réaction chimique du métabolisme de ces levures par l'équation suivante : Bilan de la respiration : C 6 H 12 O 6 (glucose) + 6O 2 ----> 6CO 2 + 6H 2 O Les levures mutantes ne sont pas capable de réaliser le respiration. RQ. Dans le tableau présentant les euglènes, vous avez observé que à l'obscurité, les euglènes utilisaient l'o 2 (O 2 diminue) et rejetaient du CO 2 (CO 2 augmente). On peut donc en déduire, qu'à l'obscurité, les euglènes effectuent la respiration.

Conclusion : On définit deux types de métabolisme : Les organismes possédant un métabolisme autotrophe. Ils peuvent fabriquer leur propre matière organique en ne prélevant dans leur milieu de vie que des substances minérales : eau, ions et dioxyde de carbone. Ce métabolisme se caractérise par les réactions de la photosynthèse. Les organismes possédant un métabolisme hétérotrophe. Ils doivent prélever dans leur milieu de vie, non seulement de l eau et des ions minéraux mais également des molécules organiques préexistantes pour fabriquer leurs propres matières organiques. Ce métabolisme se caractérise par les réactions de la respiration. Chez certains mutants, c'est-à-dire des organismes dont l information génétique est modifiée, le métabolisme est différent. Ainsi les levures mutantes RHO - ne peuvent pas utiliser le glucose dans le milieu et effectuer la respiration contrairement aux levures dites «sauvages» (RHO+) car elles ne possèdent pas de mitochondries. De même, les euglènes mutées ne peuvent pas effectuer la photosynthèse car elles sont dépourvues de chloroplastes. La présence ou l absence de mitochondries ou de chloroplastes modifie alors le métabolisme. Or la présence ou l absence de ces organites est sous le contrôle du programme génétique. L effet de ces mutations montre bien que la capacité d une cellule à réaliser un échange avec son milieu dépend de son information génétique.

Schéma bilan de la photosynthèse Amidon CO 2 H 2 O Photosynthèse grâce aux chloroplastes O 2 H 2 O Energie Métabolisme autotrophe Vie cellulaire