AP # 5 : LES FERMENTATIONS Nous connaissons maintenant bien le processus mitochondrial respiratoire réalisé par une grande majorité de cellules vivantes eucaryotes de conversion de l'énergie chimique contenue dans les nutriments sous forme d énergie biochimique d'adénosine TriPhosphate (ATP), impliquant une succession de réactions chimiques cataboliques, c'est-à-dire de clivage de grosses molécules biologiques en plus petites, ce qui libère de l'énergie ainsi qu'un certain nombre de déchets (réactions exothermiques), c'est-à-dire produisant de la chaleur, la plupart étant d'oxydoréduction. De ce point de vue, la respiration s'apparente chimiquement à une combustion des nutriments, jouant le rôle d un réducteur donneurs d'électrons (réducteur) en présence d'un accepteur oxydant. Parmi les nutriments utilisés par les cellules animales et végétales,on compte les glucides (oses), les peptides (acides aminés) et les lipides (acides gras), tandis que l'oxydant le plus fréquent dans les systèmes biologiques est le dioxygène O2. Quels autres processus métaboliques producteurs d énergie peuvent avoir lieu au sein des cellules en milieu? Activité 1 : Devenir du glousse en aérobiose / anaérobiose et la glycolyse Comment l énergie chimique du glucose est-elle utilisée par les cellules euvcaryotes? 1
Rappel : le nombre d oxydation d u atome est le nombre d électrons gagnés ou perdus par rapport à son état neutre et sans charge : u électron perdu apporte +1, un gagné -1. Pour des liaisons covalentes polarisées, les 2 électrons de la liaison sont à 100% associés à l atome le plus électronégatif. Quand le n.o est positif, l élément es à l état oxydé et réduit à l état négatif. Proposer une schématisation des étapes de dégradation cellulaire du glucose, après avoir établi les conditions suffisantes pour une division rapide des leurres, en quoi la respiration est une dégradation complète du glucose contrairement à la fermentation, avoir interprété les résultats de l expérience document 3) vu le bilan de la glycolyse puis avoir décrit et comparé glucose et acide pyruvique, si elles sont minérales ou organiques, née Nombre d oxydation moyen du carbone dans les 2 molécules. 2
Activité 2 : 2 exemples de types de fermentations cellulaires Comment l ATP est-il produit en anaérobise au cours des réactions métaboliques fermentaires? Interpréter le corpus pour répondre à la question. Aide : - rechercher les points communs / différences entre les 2 types de fermentations - faire un tableau comparatif des fermentations et de la respiration en précisant le bilan en ATP 3
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Activité 3 : régénération de l ATP dans la cellule musculaire Comment la cellule musculaire assure t-elle sa production d ATP? Interpréter le corpus pour répondre à la question. 5
Activité 4 : Annale de BAC France Métropolitaine 2014 { 5 points } : production d ATP dans la cellule musculaire L entraîneur d une équipe de natation souhaite comprendre d où vient l énergie utilisée par les muscles lors des courses de 100 mètres et de 1 500 mètres, afin d adapter ses séances d entraînement. Vous êtes chargé d expliquer à l entraîneur d où provient l énergie utilisée par les cellules musculaires dans ces deux types de course. Vous devez lui rédiger un document explicatif, en utilisant les données des documents et vos connaissances. Situez les voies métaboliques 2 et 3 du document 1 sur le schéma ci-après. Les voies métaboliques énergétiques dans une portion de cellule musculaire Schéma à compléter DOCUMENT 1 : les différentes voies métaboliques de régénération de l ATP dans les cellules musculaires Lors d un effort, une cellule musculaire consomme de très nombreuses molécules d ATP. Elle régénère ces molécules grâce à 3 voies métaboliques décrites ci-dessous. 6
DOCUMENT 2 : performances et données métaboliques chez des nageurs professionnels : Contributions relatives de la voie aérobie et des voies anaérobies selon les types de course et selon les vitesses atteintes par des nageurs de niveau olympique Aux derniers JO d été de Londres 2012, le médaillé d or chinois Yang Sun du 1500 m nage libre homme a mis 14 min 31 s 02 centièmes pour parcourir la distance. Sa vitesse moyenne était de 103 m.min-1. Le médaillé d or américain du 100 m nage libre Nathan Adrian a mis 47 s 52 centièmes. Sa vitesse moyenne était donc de 125 m.min-1. DOCUMENT 3 : mise en jeu des 3 voies métaboliques en fonction de la durée d un exercice musculaire On considère que l effort maximal fourni lors d un 100 m correspond à une dépense énergétique de 100 % 7