Solutions des exercices sur le métabolisme

Exercice 1 : Métabolisme et conditions du milieu :

Une culture de levures, réalisée dans un milieu contenant du glucose en excès, est placée dans une enceinte fermée.

À l’aide de trois sondes, on mesure au cours du temps les concentrations en O2 CO2 et éthanol. La concentration en glucose n’est pas mesurée, mais elle diminue continuellement au cours de l’expérience.

Le graphique ci-contre traduit les résultats obtenus.

  1. Montrez que les levures sont capables de développer deux types de métabolismes différents. (/2)

On voit très nettement sur le graphe que les levures absorbent du O2 et rejettent du CO2 de 0 à 200 s. Ce métabolisme ne peut être que de la respiration cellulaire. Mais une fois que le taux d’O2 atteint 0 à 200 s on s’aperçoit que le taux de CO2 continue à croître tandis qu’apparait de l’éthanol qui se concentre de plus en plus dans le milieu. Ces variations sont dues au déclenchement d’un autre métabolisme chez la levure : la fermentation alcoolique.

2) Caractérisez ces deux métabolismes et écrivez leurs équations bilans. (/3)

La respiration permet de produire beaucoup d’énergie en dégradant totalement une molécule de glucose pour obtenir en déchet du CO2 et de l’eau. La fermentation alcoolique, quant à elle, ne dégrade que partiellement une molécule de glucose, et produit un déchet organique qui est l’éthanol et du CO2. Elle permet de produire un peu d’énergie, et pour cela un bon moyen de survie quand le milieu est pauvre en O2..

Les équations bilans sont dans votre cours.

3) Proposez une hypothèse permettant d’expliquer quel facteur pourrait être responsable d’une modification du métabolisme des levures. (/2)

Le facteur responsable ici du changement de métabolisme est l’épuisement du O2 dans le milieu. Le fait de ne plus disposer de O2 engage la levure à utiliser un moyen de survie qui lui permet d’obtenir de l’énergie pour survivre.
Un autre facteur pourrait intervenir pour obliger le passage à la fermentation serait l’absence de mitochondrie (organite clé de la respiration cellulaire.

 

Exercice 2 : 

Exercice : Métabolisme photosynthétique

Les élodées sont des végétaux chlorophylliennes qui présentent un rnétabolisme de type phorosynthétique. Ce type de métabolisme permet la fabrication de matière organique à partir de matière minérale en présence de lumière. Cette synthèse de matière organique s’accompagne d’un dégagement de dioxygène.

On dispose des feuilles d’élodées dans l’enceinte remplie d’eau d’un dispositif d’expérimentation assistée par ordinateur. Une sonde placée dans l’enceinte mesure la teneur de l’eau en dioxygène. Au cours de l’expérience, on place successivement les élodées à la lumière et à l’obscurité. Le graphe présente les résultats obtenus à l’issue de l’expérience.

Influence de la lumière sur le dégagement de dioxygène par les plantes chlorophylliennes.

  1. Donnez l’équation de la photosynthèse

Voir Cours

  1. Indiquer le paramètre que l’expérimentateur fait varier au cours de l’expérience.

Les paramètres que l’expérimentateur fait varier sont l’éclairement et l’obscurité.

c.  Établir un lien entre l’évolution de la quantité de dioxygène mesurée dans l’enceinte et l’activité photosynthétique.

On observe très nettement que la photosynthèse ne se déroule qu’à la lumière. Pendant la photosynthèse, le taux de dioxygène augmente dans le milieu passant par exemple de 10 à 11,5 % dans le premier cycle de 22 minutes.

d. Analyser les résultats obtenus quand l’élodée est éclairée.

L’élodée éclairée produit du O2 comme déchet quand elle réalise la photosynthèse, c’est pour cela que le taux d’O2 augmente dans le milieu. Elle absorbe aussi de l’eau, du dioxyde de carbone et fabrique du glucose pour ses propres besoins.

e. Formuler une hypothèse expliquant les résultats obtenus à l’obscurité.

A l’obscurité, la plante ne réalise plus la photosynthèse. Elle devrait par conséquent ne plus rejeter de O2 dans le milieu. Cependant ce que l’on voit c’est que le taux d’O2 diminue. La plante réalise alors la respiration.

  1. Sachant que la respiration de l’élodée est permanente, proposer une explication aux résultats observés à la lumière.

La respiration se réalise nuit et jour. Elle se repère bien dans le graphe, à l’obscurité, puisque le taux d’O2 diminue. Mais à la lumière on observe l’inverse, c’est à dire un rejet d’O2 produit par la photosynthèse. C’est donc que le rendement de la photosynthèse est supérieur à celui de la respiration. La respiration utilise l’O2 dans le milieu, mais comme la photosynthèse est plus importante, le taux d’O2 rejeté est supérieur à celui absorbé.

  1. quels organites sont spécialisés dans ces différents métabolismes ; les citer spécifiquement.

Respiration : Mitochondries

Photosynthèse : Chloroplastes