b) Un fonctionnement cellulaire commun.

Les cellules « travaillent », elles remplissent des fonctions :

- Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques se déroulant dans une cellule :- Les réactions de synthèse (fabrication) de la matière vivante croissance des cellules+- Les réactions de dégradation qui permettent de produire de l’énergie afin d’assurer le

travail des cellules.

Des expériences de cultures cellulaires et d’étude des échanges gazeux, réalisées surdifférentes cellules nous permettent de savoir si toutes les cellules produisent leur énergie de lamême manière.

• Culture cellulaires : on cultive différentes cellules animales, végétales dans différentsmilieux de culture.

On fait varier la présence d’éléments minéraux, de matière organique (glucose) de lumière.Les levures sont des champignonsunicellulaires, eucaryotes. On considèrequ’elles fonctionnent comme des cellulesanimales.Les levures ne se multiplient qu’enprésence de glucose.

NB lorsqu’il n’y a pas d’O2 dans le milieu, leslevures se développent, mais moins.

Les Euglènes sont des algueschlorophylliennes unicellulaires mobilesqu'il est possible de cultiver facilement.

Les euglènes ne se multiplient qu’enprésence de lumière

Pour se multiplier les cellules ont besoin de produire de la matière, grâce à uneproduction d’énergie.

Donc ces cellules semblent ne pas avoir les mêmes besoins.

Cellules Besoins mis en évidenceLevures (type cellules animales) Matière organique (glucose)Euglènes (type cellules végétaleschlorophyllienne)

Lumière

• Etude des échanges gazeux.

Levures :L’O2 les levures consomment del’O2 (d’autant plus qu’on + du glucoseau milieu)

Le CO2 les levures produisent duCO2 (d’autant plus qu’on + du glucoseau milieu)

Les 2 mécanismes sont liés, cetéchange gazeux traduit la respirationcellulaire.

La respiration cellulaire = Oxydation du glucose grâce à l’O2 production d’énergie et dedéchets (CO2 +H2O). Cette réaction se déroule dans les mitochondries.

NB : en absence d’O2, les levures se développent tout de même, mais beaucoup moins. Elles utilisentune autre réaction, moins efficace, pour produire leur énergie : la fermentation, dans le cytoplasme.Le glucose est incomplètement dégradé et donne comme déchets des molécules carbonées : acidelactique ou alcool…De même pour les bactéries, dépourvues d’organites, donc de mitochondriesLes premières cellules apparues il y a 3,8 GA, avant que l’atmosphère soit riche en O2, produisaientcertainement, en majorité leur énergie par fermentation…

Toutes les cellules animales produisent leur énergie par respiration, et fermentation enabsence d’O2 (rappelez vous des cellules musculaires fonctionnant sans O2 et produisant del’acide lactique crampes !!!)Le glucose consommé provient de leur environnement (alimentation)

cellules

cellules

+ glucose

Les euglènes - A l’obscurité : L’O2et le CO2  : leseuglènes consommentd’e l’O2 et produisentdu CO2 les euglènesrespirent.

- A la lumière : L’O2 et le CO2  : leseuglènes consommentdu CO2 et produisentd’ l’O2 ?????

En présence de lumièreles euglènes utilisentdu CO2 mais pourquoifaire ????

Les cellules végétales respirent donc elles aussi, elles produisent leur énergie en oxydant duGlucose grâce à l’O2 mais d’où provient le glucose ????

Réalisons une nouvelle expérience :

On réalise une préparation microscopique d’une feuille d’élodée (végétal chlorophyllienaquatique) laissée à la lumière dans de l’eau, puis dans de l’eau iodée :

Résultats :

L’eau iodée colorant de façon caractéristique l’amidon, nous pouvons dire qu’à la lumière,les cellules végétales produisent de l’amidon dans leur chloroplastes.

Obscurité

Chloroplastes

Chloroplastescolorés en noirpar l’eau iodée

Sachant que l’amidon est un glucide complexecomposé de l’assemblage de molécules deglucose (forme de mise en réserve du glucose),on peut dire que la cellule végétale a produit duglucose dans ses chloroplastes et qu’elle l’astocké sous forme d’amidon.

De nouvelles expériences : on cherche à connaître les conditions nécessaires à la réalisationde la photosynthèse, on retire un facteur par expérience et on compare à la premièreexpérience (= référence).On colore la feuille à l’eau iodée. (la présence d’une coloration noire , brune indique laprésence d’amidon.

Référence - Lumière - Chlorophylle - CO2

Pour produire du glucose, il faut donc : de la lumière, de la chlorophylle, du CO2 : c’est laphotosynthèse.

La photosynthèse est la production de matière organique en présence de lumière, captée parla chlorophylle présente dans les chloroplastes, à partir du CO2 atmosphérique.

Donc les cellules végétales produisent leur énergie par respiration mais le glucose qu’ellesoxydent est produit dans leur chloroplastes par photosynthèse ! Elles sont autonomes pourleur approvisionnement en matière organique, la produisent elles-mêmes à partir de matièreminérale ! NB : On dit qu’elles sont autotrophes, par opposition aux cellules animales qui sonthétérotrophes.- Autotrophes : « se nourrir tout seul, à partir de soi-même »- Hétérotrophes : « se nourrir à partir de choses différentes de soi »

BILAN :

Donc toutes les cellules produisent leur énergie de la même manière, par respiration (sauf enabsence d’O2 et si il n’y a pas de mitochondries = procaryotes, dans ce cas, elles fermentent).Mais les cellules animales prélèvent leur glucose dans le milieu (aliments), tandis que lescellules végétales chlorophylliennes produisent elles-mêmes leur glucose par photosynthèse.

L’énergie produite permet aux cellules de réaliser leur travail (Par exemple la contractiondes cellules musculaires) et de produire des molécules qui assurent leur fonctionnement etleur croissance.

Mais laPHOTOSYNTHESE> à laRESPIRATION

Le glucose, oxydélors de larespiration,provient despartieschlorophylliennesdu végétal