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les réactions responsables de la libération d'énergie emmagasinée dans la matière organique partie 1

Les cellules animales et végétales ont besoin d’énergie nécessaire aux diverses fonctions biologiques : le travail mécanique (cellules musculaires) transport actif Synthèse des molécules organiques…… Cette énergie est libérée à travers la dégradation des substances organiques telles que le glucose. Comment la dégradation du glucose permet-elle de convertir son énergie chimique en énergie utilisable par la cellule ? I- Quels sont les réactions et les mécanismes permettant la libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique ? 1-détérmination des voies métaboliques de dégradation du glucose Dans le but de rechercher les caractéristiques des deux types de métabolisme permettant la libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique, on propose l’étude des données suivantes Experience1 : On place dans le bioréacteur du dispositif EXAO (Fig 1) une solution de levures bien oxygénée mais pauvre en nutriments organiques et deux sondes : une sonde à dioxygène et une sonde à dioxyde de carbone. On ferme le bioréacteur. On met en route l’agitateur de façon que la solution soit toujours homogène et oxygénée. On relie chaque sonde à son interface et les deux interfaces à un ordinateur. On démarre les mesures pis au bout de 3 mn (à t1) on injecte un millilitre de solution de glucose à 5g/l.la figure2 donne les résultats obtenus. Expérience 2 : en utilisant le même protocole expérimentale mais pour une culture de levure privée de dioxygène (milieu anaérobie).la figure 3 représente les résultats obtenus. 1- après avoir analysé les Résultats montrer les caractéristiques mises en Evidence ici de chacun des Types de métabolisme ? 2-définir la réaction Chimique de chacun des Types de métabolisme. 1 au niveau de la culture bien oxygénée du montage 1 avant injection du glucose les concentrations de dioxygène et de dioxyde de carbone sont stables et constantes mais après injection de la solution du glucose la concentration de dioxygène diminue et celle de dioxyde de carbone augmente. En présence de dioxygène dans le milieu : milieu aérobie les levures absorbent de dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Ces échanges caractérisent le métabolisme de la respiration - Au niveau de la culture non oxygénée : milieu anaérobie montage 2 après injection de glucose la concentration en dioxygène diminue et devient nulle rapidement, au cours de ce bref moment la concentration de dioxyde de carbone augmente légèrement puis a partir du moment où il n’y a plus de dioxygène dans le milieu la concentration de dioxyde de carbone augmente en parallèle avec la concentration d’un alcool : l’éthanol. En absence de dioxygène, les levures rejettent le dioxyde de carbone et de l’éthanol ces échanges gazeux caractérisent le métabolisme de la fermentation de type alcoolique 2- équation de la réaction chimique propre à la respiration C6H12O6 + 6 O2 6CO2+ 6 H2O + énergie - équation de la réaction chimique de la fermentation alcoolique C6 H12 O6 2 ( CH3 CH2OH) + CO2 + énergie en plus de la fermentation alcoolique des cellules utilisent un autre type de fermentation dit fermentation lactique ou lacto-fermentation caractérisé par le rejet d’acide lactique C6 H12O6 ----------) 2( CH3—CHOH---COOH) + énergie bilan Les cellules des hétérotrophes procèdent à la dégradation des substances organiques tel que le glucose appelé métabolite en vue de libérer l’énergie qu’elles détiennent et le convertir en énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule et ceci grâce à deux voies métaboliques : * la voie aérobie en milieu riche en dioxygène par la respiration qui est une oxydation complète de la matière organique (glucose) et produit des résidus minéraux (CO2 et H2O) avec une quantité importante d’énergie. * la voie anaérobie en milieu pauvre en dioxygène : la fermentation qui est une oxydation incomplète (partielle) de la matière organique (glucose) et produit une faible quantité d’énergie et des molécules organiques (soit l’acide lactique ou l’alcool éthanol) contenant encore une énergie potentielle. Question Quels sont les effets des conditions du milieu sur l’ultrastructure de la cellule ? 2-quels sont les effets des conditions du milieu sur l’ultrastructure de la cellule ? 2- Les deux levures présentent un noyau et des vacuoles. Par contre, seule la levure provenant du milieu oxygéné : aérobie présente des mitochondries bien développées. La respiration et la présence de mitochondries sont liées.et le mode fermentation ne nécessite pas de mitochondries. Ces dernières sont des organites cellulaires impliqués dans la respiration cellulaire.