DIVERSITÉ ET COMPLÉMENTARITÉ DES MÉTABOLISMES (10 semaines)
Chapitre
6 :
Renouvellement
d’ATP, vital pour la cellule
|
DIVERSITÉ ET COMPLÉMENTARITÉ DES MÉTABOLISMES (10 semaines) Chapitre
6 : |
| I : L'ATP, molécule
vitale A : Les besoins en ATP p108, 109 : Une cellule musculaire contient un grand nombre d'éléments contractiles, les myofibrilles coulissent les unes par rapport aux autres comme le montre le raccourcissement des sarcomères. L'ATP libère l'énergie nécessaire à la flexion des têtes de myosine qui tirent les filaments d'actine. p110 : Le chloroplaste effectue des synthèses de molécules organiques à partir de molécules minérales grâce à l’ATP fourni par photosynthèse, ainsi le végétal autotrophe est le producteur primaire de toute chaîne alimentaire. On retrouve des fibres contractiles dans les cellules chlorophylliennes pour le mouvement de cyclose. Le spermatozoïde nage aussi grâce à des raccourcissements alternatifs de protéines créant un mouvement de godille. B : L'hydrolyse de l'ATP p111 : Toute cellule vivante, isolée ou non, animale ou végétale, autotrophe ou hétérotrophe, vit grâce à des activités consommant de l’énergie fournie par l’ATP. Une cellule active peut consommer plusieurs millions d'ATP par seconde ! Cet Adénosine Tri Phosphate a une durée de vie de l'ordre de la minute. L'énergie chimique stockée sous forme de liaisons phosphates est libérée par hydrolyse : selon les besoins, ATP à ADP + Pi puis si nécessaire ADP à AMP + Pi. Ces réactions sont bien sur réversibles, l’ATP est régénéré aussi vite qu'il est détruit, sa consommation étant bien supérieure aux possibilités de stockage. |
vidéo " os, nerf, muscle " électronographie de fibre musculaire TD m 7 TP 6a : Observation
de cyclose : chloroplastes d'entrenoeud d'algue Chara ou de feuille
adulte d'élodée,
|
| II : Renouvellement de l'ATP A : Dégradation complète des composés organiques par respiration p112 à 115 : La respiration sert à fabriquer de l’ATP au cours de 3 étapes catalysées par des enzymes. Au cours de ces réactions, la matière carbonée est minéralisée sous forme de CO2. La respiration cellulaire oxyde complètement le glucose, ce qui peut être traduit par le bilan des transformations : C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O qui fournit 36 moles ATP par mole de glucose. p116 à 119 1) La glycolyse : dans le hyaloplasme, le glucose est oxydé en 2 pyruvates avec production de composés réduits R'H2 (proches des composés RH2 fabriqués au cours de la photosynthèse). L’énergie libérée permet par couplage la synthèse de deux molécules d’ATP par molécule de glucose oxydé : C6H12O6 +2R' à 2CH3-CO-COOH+2R'H2 et en même temps 2ADP+2Pi à 2ATP. 2) Les décarboxylations oxydatives : les pyruvates obtenus par glycolyse sont dégradés dans la matrice des mitochondries. Ils subissent des décarboxylations oxydatives avec rejet de CO2 s’accompagnant de la production de composés réduits RH2 et de synthèse d’ATP : 2CH3-CO-COOH+10R’+6H2O à 6CO2+10R'H2 et en même temps 2ADP+2Pi à 2ATP 3) Les phosphorylations oxydatives : les composés réduits fournissent à la membrane interne des crêtes mitochondriales les électrons qu'elle transporte dans ses chaînes respiratoires. Ils fournissent aussi les protons qui s'accumulent dans l'espace intermembranaire. L'énergie de ce transport d'électron et le gradient créé par le stockage de proton jaissant par les ATPsynthétases permet la production d'une importante quantité d’ATP : 12R'H2+6O2 à 12R'+12H2O et en même temps 32ADP+32Pi à 32ATP B : Dégradation incomplète des composés organiques par fermentation p120, 121 La fermentation peut produire de l’ATP de façon peu rentable par oxydation incomplète : C6H12O6 à 2CO2 +2C2H5OH (éthanol) ce qui fournit 2 moles d’ATP (au lieu de 36) par mole de glucose. 1) La glycolyse : cette étape est commune à la respiration et à la fermentation, donc 2ATP sont produits. C6H12O6 +2R' à 2CH3-CO-COOH+2R'H2 et en même temps 2ADP+2Pià 2ATP Les composés réduits s'accumulent dans le cytoplasme, les pyruvates ne peuvent être dégradés en absence d'oxygène. 2) La fermentation alcoolique : En absence d'oxygène, les composés réduits RH2 et les pyruvates issus de glycolyse produisent du dioxyde de carbone et un alcool, déchet organique encore réduit. 2CH3-CO-COOH + 2R'H2 à 2CH3-CH2OH + 2CO2 + 2R'. La fermentation alcoolique, permet une survie sans oxygène, temporaire ou durable. |
TP 6b : étude expérimentale
de la glycolyse,
Exercices p126 à 130 |
III : Bilan structural et fonctionnel A : Synthèses moléculaires p132 à 135 : Les procaryotes, bactéries ou cyanobactéries, possèdent un seul compartiment cellulaire, leur ADN étant directement dans le cytoplasme. La cellule eucaryote animale ou végétale est compartimentée grâce à ses replis membranaires (RER, appareil de Golgi, membrane nucléaire) et ses organites (mitochondries, plastes). Tous ces compartiments permettent la réalisation de fonctions variées catalysées par des enzymes spécifiques. L'ADN porte les gènes codant les protéines indispensables à la réalisation des fonctions métaboliques, protéines structurales ou enzymatiques. Les acides aminés fournis par l'alimentation sont assemblés par les ribosomes selon l'ordre indiqué par les ARNm. Les polypeptides circulent dans le RER (ou REG) et sont conduits aux appareils de Golgi qui leur donne leur structure spatiale. Les protéines sont alors emballées dans des vésicules et stockées ou expulsées par exocytose. B : Énergie du métabolisme p136 à 139 : Mitochondries et chloroplastes possèdent eux aussi de l'ADN dans leur matrice ou leur stroma, ils proviennent probablement de bactéries qu’une cellule hôte ancestrale aurait adoptées comme endosymbiotes. Ces 2 organites ont beaucoup de points communs, structuraux et fonctionnels. L'alimentation fournit le glucose qui par glycolyse donne le pyruvate utilisée par la mitochondrie pour produire l'énergie chimique stockée en ATP. Le chloroplaste utilise l'énergie lumineuse pour produire l'énergie chimique stockée en ATP. D'autres compartiments stockent les matières premières (amyloplaste, vacuole) ou les produits en attente d'utilisation (vésicules de Golgi). Une cellule vivante est traversée par un flux de matière, de membranes et d'énergie ! Une partie de cette énergie est dissipée sous forme de chaleur non récupérable. |
TP 6c : Schéma bilan
relations entre fonctions et structures au sein d’une cellule structure membranaire, son rôle dans le flux |
