Correction du TP N° 6 : la respiration cellulaire

Correction du TP N° 6 : la respiration cellulaire
1°)- Porter les légendes adéquates sur le document imprimé.
Voir document ci-contre
2°)- Commenter et interpréter les résultats obtenus
Nous constatons qu’avant l’injection de glucose, la concentration
en O2 dans le milieu varie très peu (une légère baisse due à des
réactions d’oxydations imprévisibles dans le milieu) . Rapidement
aprés l’injection de glucose, la quantité de 02 dans le milieu diminue.
Nous pouvons donc en déduire que les levures ont consommé du
dioxygène, et que cette consommation de O2 ne peut se faire qu’en
présence de glucose.
3°)- Le même type d’expérience peut être réalisé en utilisant une
sonde CO2 en plus de la sonde 02 : le résultat obtenu est
représenté par le graphique ci-contre. Commenter et interpréter
ce résultat.
Sur ce graphique, la courbe a) correspond au résultat obtenu au
cours du TP. Les mesures données par la sonde C02 indiquent que
parallèlement à la diminution de 02 dans le milieu, il se produit
une augmentation de la quantité de C02. On en déduit que les
levures rejettent du C02 et que ce rejet de C02 est lié à la
consommation de O2 et de glucose.
4°)- En déduire l’équation bilan des transformations chimiques
intervenant au cours de la respiration cellulaire.
En admettant qu’au cours de la respiration il y a plus d’eau
produite que d’eau consommée, l’équation bilan est la suivante :
C6H1206 + 602 + 6H20
6C02 + 12H20
Problème : existe-il des réactions intermédiaires qui aboutissent à cette équation bilan ?
Le rôle des mitochondries
Membrane externe
Espace intermembranaire
enveloppe
Membrane interne
matrice
Crête mitochondriale (repli de la membrane interne)
Mitochondrie observée au MET ( X10000)
1°)- Représenter la mitochondrie en dessin d’observation.
voir votre représentation et vérifier les légendes avec le document précédent.
2°)- Interpréter et commenter le résultat obtenu
La courbe obtenue avec des mitochondries seules ressemble
beaucoup à celle obtenue en TP avec des cellules entières.
Cependant, il faut constater qu’ici l’injection de glucose
n’entraîne pas de diminution brutale du taux de O2. Donc il n’y
a pas de respiration et donc les mitochondries sont incapables
d’utiliser le glucose. Par contre, l’injection de pyruvate ou
acide pyruvique au temps t2 entraîne la chute du taux de O2
qui signifie que la respiration se déroule.
Les mitochondrie sont donc incapables d’utiliser le glucose
directement mais peuvent utiliser le pyruvate. On peut donc en
déduire que lorsque les cellules sont entières, le glucose subit
une transformation en pyruvate, qui lui sera utilisé par les
mitochondries. De plus, cette transformation a lieu forcement
en dehors de la mitochondrie, donc dans le hyaloplasme (en
fait, l’enveloppe des mitochondries est imperméable au glucose
mais pas au pyruvate).
Donc la transformation du glucose en C02 n’est pas directe puisqu’il y a au moins une étape intermédiaire,
(appelée glycolyse). Comme nous allons le voir dans la troisième partie du TP, la transformation du pyruvate en
C02 comporte elle-même 2 étapes.
glycolyse
glucose
pyruvate
C02
Les trois grandes étapes de la respiration cellulaire
1°)- En vous aidant du document B page 237, compléter le tableau ci-dessous afin de résumer les trois étapes
de la respiration cellulaire
nom
localisation
Substrat(s)
utilisé(s)
Produit(s)
formé(s)
Nombre
d’ATP
formés
Première étape
glycolyse
hyaloplasme
1glucose
R’
2 pyruvates
R’H2
2
Deuxième étape
Décarboxylations
oxydatives
Matrice de la
mitochondrie
2pyruvates
R’
6CO2
R’H2
2
Chaîne
respiratoire
Crêtes
mitochondriales
R’H2
602
R’
12H20
Troisième étape
32
2°)- Transcrire ce tableau sous forme d’un schéma fonctionnel en disposant ces trois étapes et en les reliant
entre elles dans la cellule représentée dans le document joint.
Schéma de fonctionnement de « l’usine énergétique mitochondriale »
glucose
02
BESOINS
R’H2
ADP
ATP
3ème étape
02
R’H2
1ère étape
glucose
ADP
2ème étape
pyruvate
pyruvate
ATP
ADP
C02
CO2
ATP
H20
mitochondrie
hyaloplasme
« DECHETS »
C02
H20
Calcul du rendement énergétique de la respiration cellulaire :
Sachant que l’oxydation complète « in vitro » d’une mole de glucose libère 2860 KJ et qu’ à une mole d’ATP
correspond une énergie chimique potentielle de 36 KJ, calculer le rendement énergétique de la respiration
cellulaire.
Pour comparaison : un moteur essence à un rendement maximum de 36 % (15% en ville) et une cellule
photovoltaïque un rendement de environ 12%.
Le rendement représente le rapport entre l’énergie récupérée et l’énergie qu’il a fallu fournir pour la produire.
Ce rapport est donc ici énergie des ATP/ énergie du glucose donc 36 X 36 / 2860 = 45% environ.
Par comparaison avec d’autres mécanismes qui produisent de l’énergie, ce rendement peut être considéré
comme très élevé.