TP-TD 2 : la production d’énergie

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Introduction : Si La photosynthèse est à l’origine de la fabrication d’une molécule de base pour tous les êtres  vivants, le sucre, ce dernier est utilisé par la totalité des êtres vivants pour l’utiliser à la fois pour construire leurs molécules, mais aussi pour réaliser un autre métabolisme essentiel : la respiration cellulaire ou la fermentation.

Problème : Comment peut-on mettre en évidence le métabolisme d’organismes hétérotrophes ?

Objectifs de la séance : 

  • de connaissances : Compréhension du métabolisme cellulaire des levures ;
  • de méthode : Utilisation du microscope et de l’ExAO.

I-  l’utilisation directe du glucose

Pour étudier les échanges gazeux réalisés lors de la respiration cellulaire, on dispose d’une suspension de levures (10 g/l) réalisée dans de l’eau du robinet à jeun.

Un dispositif ExAO permet d’effectuer les mesures réalisées par des capteurs de CO2, d’O2 et d’étahanol et de  visualiser les échanges.

PROTOCOLE : 

1) Préparer le bioréacteur et la seringue de glucose : 

  • placer les levures dans la cuve du bioréacteur
  • remplir la totalité du bioréacteur
  • fermer l’enceinte avec le couvercle où sont placées les sondes à O2 et CO2 (à gauche et à droite) et éthanol au centre. 
  • Prendre le soin de refermer les autres ouvertures s’il en reste avec les bouchons
  • La seringue est placée prête à l’emploi.

2) Ouvrir le logiciel : 

« démarrer » / « rechercher » /  « Latis Bio »

3) Paramétrer l’acquisition : 

  • Double cliquer sur la fenêtre ouverte au milieu puis « choix du fonctionnement », cocher « O2 dissous » ok, puis « CO2 » ok, puis « ethanol » ok.
  • Durée d’acquisition : 30 minutes 

4) Lancer l’acquisition : 

  • Lancer l’enregistrement des mesures en cliquant sur « exécuter » puis « acquisition des données ». 
  • A 1 minute injectez le glucose à 1Mol/L 
  • Laisser l’expérience se poursuivre.
  • Clic droit puis « calibrage ».
  • Uniquement quand l’acquisition est terminée : Clic droit puis « créer commentaire » pour titrer et légender votre graphique.

Changez les couleurs de vos courbes : Rouge oxygène, Bleu CO2 et  violet Ethanol

Appeler votre professeur.

Imprimer les courbes obtenues. Puis remettez en état votre poste de travail.

Courbes de secours ExAO respi-fermentationTélécharger

Questions : 

1) Analysez les variations des concentrations en CO2, O2 et éthanol dans le milieu de suspension des levures.

2) Interprétez ces variations en terme d’échanges entre les cellules et leur environnement.

3) Formulez des hypothèses quant au devenir de l’élément carbone contenu dans le glucose (C6H12O6). 

4) D’après le document 2, quelle hypothèse pouvez vous faire quant à la réalisation de la respiration en sachant que la levure (a) réalise la respiration et la fermentation, alors que la levure (b) ne réalise que la fermentation ?

 Doc. 3 : Comparaison respiration cellulaire et fermentation

  1. Que vous apporte le document 3 ?
  2. Proposez une équation bilan de la respiration cellulaire et de la fermentation alcoolique (séparément) en sachant que le glucose a pour formule C6H12O6 et l’éthanol C2H6O. Vous préciserez sur les flèches où se déroulent ces équations.
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