Chapitre 3 - Le métabolisme des cellules
Les cellules spécialisées réalisent de nombreuses fonctions dans l’organisme. Cela nécessite de l’énergie.
Problématique : Comment les cellules se procurent-elles l’énergie nécessaire à leur fonctionnement ?
A7 Les substrats du métabolisme
A8 Les produits du métabolisme
Objectif : On cherche à décrire les principaux types de métabolisme cellulaire.
I – La cellule, unité fonctionnelle du monde vivant :
Un organisme est constitué des nombreuses cellules. La cellule est l’unité structurale des êtres vivants. Elle est aussi l’unité fonctionnelle : de nombreuses transformations biochimiques sont nécessaires à son fonctionnement. Par exemple, pour se diviser ou pour produire des protéines. C’est ce que l’on appelle le métabolisme.
Une réaction biochimique peut être une synthèse (fabrication de nouvelles molécules), ou une dégradation de molécules de façon à obtenir l’énergie nécessaire au fonctionnement cellulaire. Ces deux aspects sont complémentaires.
II – Le métabolisme des organismes hétérotrophes :
1) La respiration cellulaire :
Un organisme hétérotrophe utilise des molécules organiques provenant d’autres êtres vivants pour fabriquer ses propres molécules. Il consomme du dioxygène ainsi qu’une molécule organique, le glucose, et rejette du dioxyde de carbone et de l’eau, molécules minérales. C’est le métabolisme respiratoire.
Son équation-bilan est :
6 O2 + C6H12O6 à 6 CO2 + 6 H2O
La respiration cellulaire nécessite la présence d’un organite particulier : la mitochondrie.
2) La fermentation :
En l’absence de dioxygène, un organisme hétérotrophe peut aussi se procurer de l’énergie grâce à la fermentation. C’est une voie métabolique dégradant partiellement le glucose et produisant une molécule organique (éthanol ou acide lactique) pour fournir de l’énergie utilisable par la cellule.
III – Le métabolisme des organismes autotrophes :
Un organisme autotrophe est capable d’utiliser des molécules minérales pour fabriquer ses propres molécules organiques. En effet, il utilise la lumière comme source d’énergie pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose, en rejetant du dioxygène. C’est le métabolisme photosynthétique.
Son équation-bilan est :
6 CO2 + 6 H2O 6 à O2 + C6H12O6
La photosynthèse nécessite la présence d’un organite particulier : le chloroplaste.
Les organismes autotrophes utilisent ensuite les molécules organiques qu’ils ont produites pour les voies métaboliques de la respiration dans leurs mitochondries. Ainsi, les cellules non chlorophylliennes d’une plante (racines) peuvent respirer.
IV – Les métabolismes dans le monde vivant :
1) De nombreuses voies métaboliques :
A9 – La synthèse de la mélanine
Objectif : On cherche à comprendre ce qui permet la réalisation d’une transformation biochimique particulière dans une cellule.
Le métabolisme s’effectue par étapes. Au sein d’un organisme, les réactions biochimiques sont interconnectées, formant des voies métaboliques qui peuvent être complémentaires.
Les enzymes métaboliques sont des molécules favorisant ces transformations chimiques qui ont lieu lors du métabolisme cellulaire. Elles sont des produits de l’expression des gènes.
Ex. : La tyrosinase catalyse l’une des étapes de la fabrication de la mélanine par la peau.
2) Les échanges de matière et d’énergie :
A l’échelle d’un organisme il y a des échanges de matière et d’énergie entre les cellules. Ceci se fait grâce à un système conducteur permettant les transferts de matière entre les cellules des différents organes.
Ex. : Dans une plante, les stomates des feuilles permettent les échanges de gaz entre les feuilles et l’environnement. Au niveau des racines, des poils absorbants permettent l’approvisionnement en eau et en sels minéraux.
A l’échelle des écosystèmes, les êtres vivants échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement. Les organismes hétérotrophes reçoivent des molécules organiques d’autres êtres vivants.
Carte mentale
