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.

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.

On a colorié différemment le cytoplasme (en bleu) et la vacuole (en rouge).

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

Cellule colorée à

l'eau iodée après

avoir été laissée à la

lumière pendant 72h

Noyau

Paroi

Chloroplaste

Grain

d'amidon

Euglène verte Euglène « blanche »

OrganitesTous les organites (noyau, vacuole…) dont les chloroplastes

Tous les organites (noyau, vacuole…) sauf les chloroplastes

A la lumière.

Augmentation de O2

Diminution de CO2

Diminution de CO2

Augmentation de O2

A l’obscurité

Diminution de CO2

Augmentation de O2

Diminution de CO2

Augmentation de O2

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)

Energie lumineuse

On peut donc résumer la photosynthèse par la réaction suivante :

Bilan de la photosynthèse

CO2 + H2O + Sels minéraux ----> matière organique + O2 + H2O

LES ÉLÉMENTS DE LA PHOTOSYNTHÈSE

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

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10

O2 (u.a. : unités arbitraires)

CO2 (u.a.: unités arbitraires)

glucose (g/l)

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.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

O2 (u.a. : unités arbitraires) CO2 (u.a.: unités arbitraires)

glucose (g/l)

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.

Levure « sauvages » Levure mutantes

OrganitesTous les organites dontles mitochondries

Tous les organites sauf les mitochondries

Après

injection de glucose

Diminution de CO2 et de

glucose

Augmentation de O2

CO2, O2 et glucose stagnent.

0,6 μmlevure S

mitochondrie

noyau

0,6 μm

noyau

levure M

L'absence de mitochondrie explique l'impossibilité d'effectuer le

respiration.

Sachant que :

- La levure RHO+ utilise le glucose et le dioxygène et rejette CO2

On peut donc résumer la réaction chimique du métabolisme de ces levures

par l'équation suivante :

Bilan de la respiration :

C6H12O6 (glucose) + 6O2 ----> 6CO2 + 6H2O

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'O2 (O2 diminue) et rejetaient du CO2

(CO2 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.

Energie

Photosynthèse

grâce aux

chloroplastes

Vie cellulaire

Métabolisme

autotrophe

CO2

H2O

O2

H2O

Amidon

Schéma bilan de la photosynthèse