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1. Une réaction du métabolisme : la respiration cellulaire

Les êtres vivants ont besoin d’énergie pour réaliser leurs fonctions.

Sommaire

Contexte et problématiqueQuestionnement ouvertQuestionnement guidé
DocumentsDoc. 1 Réactions de métabolisme - Vidéo (1:37)Doc. 3 Résultats de l’expérience sur la respiration des levuresDoc. 5 Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries de chou-fleurDoc. 6 Une voie métaboliqueDoc. 7 Schéma bilan des étapes de la respiration cellulaire
Savoir-faireInterpréter des résultats et en tirer des conclusions
Bilan et exercices
Une réaction du métabolisme : la respiration cellulaire
La respiration cellulaire - QCM

Contexte et problématique

Les êtres vivants ont besoin d’énergie pour réaliser leurs fonctions.
Comment les êtres vivants produisent-ils l’énergie nécessaire à la réalisation de leurs fonctions ?

Questionnement ouvert

À l’aide de l’interprétation des résultats des diverses expériences et des documents, expliquer comment une cellule peut produire son énergie.
La réponse devra présenter les substrats, les produits, les étapes, les conditions et la localisation des transformations sous la forme d’un schéma bilan complété.
Liste des documents
Doc. 1Réactions de métabolisme
Doc. 2Expérience sur la mise en évidence de la respiration des levures
Doc. 3Résultats de l’expérience sur la respiration des levures
Doc. 4Les mitochondries, organites de la respiration
Doc. 5Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries de chou-fleur
Doc. 6Une voie métabolique
Doc. 7Schéma bilan des étapes de la respiration cellulaire

Questionnement guidé

1.Réaliser le protocole de la respiration des levures (doc. 2) et, grâce au doc. 1, déterminer les substrats et produits de la réaction.
2.À l’aide du doc. 3 et de l’interprétation des résultats de l’expérience du doc. 4, déterminer les substrats et produits de la réaction réalisée par les mitochondries.
3.À l’aide des docs 6 et 7, compléter les étapes de l’utilisation du glucose par les cellules lors du métabolisme de la respiration cellulaire.
4.Identifier les lieux des diverses étapes et les conditions nécessaires à la réalisation de la respiration cellulaire.
5.Compléter le schéma bilan du doc. 7.
Liste des documents
Doc. 1Réactions de métabolisme
Doc. 2Expérience sur la mise en évidence de la respiration des levures
Doc. 3Résultats de l’expérience sur la respiration des levures
Doc. 4Les mitochondries, organites de la respiration
Doc. 5Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries de chou-fleur
Doc. 6Une voie métabolique
Doc. 7Schéma bilan des étapes de la respiration cellulaire

Documents

Doc. 1 Réactions de métabolisme - Vidéo (1:37)

Dans une réaction chimique, on parle de réactifs. On peut aussi appeler ces réactifs des substrats.

Doc. 3 Résultats de l’expérience sur la respiration des levures

Doc. 5 Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries de chou-fleur

Protocole
On prélève les mitochondries des cellules de chou-fleur que l’on met en suspension dans de l’ eau. La suspension de mitochondries est placée dans un dispositif ExaO. On mesure la concentration de dioxygène au cours du temps dans l’environnement des mitochondries.
  • À 30 secondes, on ajoute une seringue de glucose dans l’environnement des mitochondries.
  • À 1 min, on ajoute une seringue d’un autre sucre (que l’on appelle sucre 2) dans l’environnement des mitochondries.
Résultats
Remarque: les réactions se déroulant dans les mitochondries produisent de l’eau (H2O) dont il est difficile de mesurer la production lors d’une expérience.

Doc. 6 Une voie métabolique

Dans le cytoplasme des cellules se déroule une voie métabolique*, d’une succession de 9 étapes, qui transforme le glucose en un autre sucre (sucre 2) grâce à l’action de 9 enzymes différentes.
Les enzymes sont des molécules qui permettent l’accélération d’une réaction biochimique : ce sont des biocatalyseurs. Elles sont spécifiques d’une molécule de réactif (ou substrat).
* Une voie métabolique est une succession de réactions chimiques transformant un ou des réactifs en un ou des produits.

Doc. 7 Schéma bilan des étapes de la respiration cellulaire


Savoir-faire

Interpréter des résultats et en tirer des conclusions

Ce que cela signifie
Interpréter un résultat consiste à donner la signification d’un résultat d’expérience, de modélisation ou d’observation en lien avec ses connaissances ou avec des informations utiles à leur compréhension.
Tirer des conclusions implique d’induire à partir des résultats une règle généralisable et, si la démarche mise en œuvre l’impose, de valider une hypothèse.
Comment je dois faire
Pour interpréter les résultats, je dois les citer, les ordonner, les comparer, puis les mettre en lien avec des connaissances pour les expliquer. Il est ensuite possible de répondre au problème posé et de valider une ou des hypothèses explicatives.
Ce que l’on attend de moi
L’interprétation des résultats est réussie si leur mise en relation permet de formuler une conclusion argumentée scientifiquement.
La conclusion est réussie si elle répond scientifiquement correctement au problème posé.

Bilan et exercices

Une réaction du métabolisme : la respiration cellulaire

L’ensemble des transformations chimiques ayant lieu dans la cellule constitue lemétabolisme.
Lesvoies métaboliquessont des successions deréactions biochimiquestransformant des molécules en d’autres (ex : glucose en dioxyde de carbone). Elles dépendent des conditions dumilieu(ex : présence de dioxygène ou non) et de la présence d’enzymes.
Une enzyme est une molécule capable d’accélérer une réaction biochimique dans les conditions cellulaires.
Larespiration cellulaireest un ensemble de réactions du métabolisme cellulaire qui permet de produire l’énergienécessaire au fonctionnement de la cellule.
La respiration dépend d’un organite spécialisé : lamitochondrie.

La respiration cellulaire - QCM