Apprenez les mécanismes de la libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique à travers ce cours et ces exercices corrigés. Comprenez les voies métaboliques, la glycolyse, la respiration cellulaire et la fermentation. Unité 1 Consomation de la matiere organique et le flux d'energie programme 2bac svt.
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| Résume de chapitre 1-libération de l'énergie emmagasinée dans la matière organique |
Bonjour les élèves de la deuxième année du cycle du baccalauréat, filière des sciences expérimentales, option sciences physiques(2bac pc biof) et option sciences de la vie et de la terre (2 bac svt). Aujourd'hui, nous vous présentons un résumé du cours Libération de l’énergie Emmagasinée dans la Matière Organique. avec des exercices corrigés pour bien vous préparer aux contrôles surveillés ainsi qu'aux examens nationaux. Vous trouverez ci-dessous de cette article les liens de téléchargement pour :
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Resume Cours Libération de l’énergie Emmagasinée dans la Matière Organique pdf
Toutes les cellules vivantes nécessitent de l’énergie pour assurer leurs fonctions vitales. Les nutriments organiques sont des molécules riches en énergie chimique potentielle, dont la dégradation fournit l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP. Dans ce chapitre, nous examinerons comment cette énergie est libérée et utilisée par les cellules, en abordant des concepts comme la glycolyse, la respiration cellulaire, et la fermentation.
I. Mise en Évidence des Voies Métaboliques Responsables de la Libération de l’Énergie Emmagasinée dans la Matière Organique au Niveau de la Cellule
A. Rappels-Les cellules
Les cellules sont les unités structurales fondamentales de tous les êtres vivants, composées de cytoplasme, noyau, et organites cellulaires comme les mitochondries. La cellule végétale se distingue par des structures spécifiques comme la paroi cellulosique et les chloroplastes.
Document 1 : Structure des cellules animales et végétales.
1 : mitochondrie
2 : paroi cellulosique
3 : vacuole
4 : réticulum endoplasmique
5 : membrane cytoplasmique
6 : chloroplaste
7 : appareil de Golgi
8 : noyau
9 : ribosomes
10 : cytoplasme
B. Analyse de Quelques Données Expérimentales
Pour comprendre les voies métaboliques, nous analysons les résultats de plusieurs expériences.
Première expérience : Mesure des concentrations d’O2 et de CO2 après l’injection de glucose dans un milieu de culture aéré.
- Variation des concentrations de l’O2 et du CO2.
- Interprétation des résultats : consommation de glucose, augmentation de la masse de la levure et production d’eau.
- Voie métabolique utilisée par les cellules de levure pour obtenir l’énergie nécessaire.
Deuxième expérience:
On place une suspension de cellules de levure de bière dans un récipient hermétique avec du glucose et très peu d’O2. Un montage EXAO permet de mesurer les différents produits présents dans le récipient. Les résultats de cette deuxième expérience sont présentés par le graphique de la figure 4 (L’éthanol est un alcool qui provient de la décomposition du glucose). D’autre part, des mesures effectuées au début et à la fin de l’expérience ont montré une légère augmentation de la masse des levures.
4. Analysez et interprétez les données de la figure 4. Déduisez la ou les voies métaboliques utilisées par les cellules de la levure de bière dans cette deuxième expérience.
Troisième expérience:
La figure 5 montre l’observation au microscope électronique d’une cellule de levure de bière ayant séjourné dans un milieu aérobie (cellule A), et d’une autre ayant séjourné dans un milieu anaérobie (cellule B).
5. À partir de la comparaison de la cellule A avec la cellule B, déterminez l’organite cellulaire qui peut être impliqué dans la production d’énergie en milieu aérobie.
Document 2 : ATP et ses réactions chimiques-Libération de l’énergie Emmagasinée dans la Matière Organique.
A. Rappels.
Document 2:
L’ATP (Adénosine triphosphate) est une molécule universelle riche en énergie (elle a été mise en évidence dans toutes les cellules animales, végétales et bactériennes).
L’ATP est formée d’une molécule d’adénosine liée à trois groupements phosphates (figure 1). La molécule d’adénosine est composée d’un pentose (le ribose) et d’une base organique azotée (l’adénine).
Deux réactions chimiques réversibles caractérisent l’ATP (figure 2):
- La synthèse de l’ATP par phosphorylation de l’ADP (Adénosine diphosphate). Il s’agit d’une réaction catalysée par l’enzyme ATPsynthase, et qui nécessite un apport important d’énergie qui sera stockée dans la molécule d’ATP.
- L’hydrolyse de l’ATP : cette réaction catalysée par l’enzyme ATPase libère l’énergie chimique stockée dans la molécule d’ATP. L’énergie libérée devient disponible pour les réactions consommatrices d’énergie.
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| Libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique |
C. Conclusion
Pour obtenir l’énergie nécessaire à leur activité et leur développement, les cellules dégradent et décomposent des substances organiques riches en énergie comme le glucose et qu’on appelle les métabolites énergétiques.
Deux voies métaboliques permettent la libération de l’énergie emmagasinée dans le glucose, il s’agit de la respiration cellulaire et de la fermentation :
- La respiration cellulaire se déroule obligatoirement en milieu aérobie. Au cours de ce phénomène, les cellules utilisent O2 pour la dégradation complète du glucose en CO2 et H2O qui sont des substances minérales dépourvues d’énergie.
- La fermentation se caractérise par le fait que les cellules ne consomment pas O2, ainsi elles décomposent le glucose de manière incomplète en un résidu organique riche en énergie et un résidu minéral (ou en résidu organique uniquement).
II. Étude de la Glycolyse et Libération de l’énergie Emmagasinée dans la Matière Organique.
A. Quelques Données sur les Couples NAD⁺/NADH, H⁺ et FAD⁺/FADH₂
Les coenzymes comme NAD⁺ et FAD jouent un rôle crucial dans le transfert d’électrons lors des réactions de glycolyse et de respiration cellulaire.
B. Les Étapes de la Glycolyse
La glycolyse se déroule en dix étapes, divisées en deux phases principales : la phase d’investissement en énergie et la phase de libération d’énergie. Chaque molécule de glucose est convertie en deux molécules de pyruvate, avec un gain net de deux molécules d’ATP et deux molécules de NADH.
C. Bilan de la Glycolyse
Le bilan énergétique de la glycolyse montre la production d’ATP et de NADH, qui sont essentiels pour les étapes suivantes de la respiration cellulaire.
III. Étude de la Respiration Cellulaire et resume de la Libération de l’énergie ATP
A. Mise en Évidence du Rôle et de la Structure de la Mitochondrie
1. Rôle de la mitochondrie : La mitochondrie est l’organite principal où se déroulent les réactions de respiration cellulaire.
2. Ultrastructure de la mitochondrie : Constituée de membrane externe, membrane interne, et matrice.
Document 3 : Structure mitochondriale.
B. Les Oxydations Respiratoires
1. Devenir de l’Acide Pyruvique
1.1. Dégradation complète de l’acide pyruvique en Acétyl-CoA.
1.2. Cycle de Krebs : Suite de réactions dans la matrice mitochondriale où l’Acétyl-CoA est oxydé.
1.3. Bilan : Production de CO₂, NADH, FADH₂, et ATP.
2. Chaîne Respiratoire : Réduction de l’O₂ et Phosphorylation Oxydative
2.1. Rôle de la chaîne respiratoire : Transfert d’électrons via des complexes protéiques.
2.2. Rôle des Sphères Pédonculées : Production d’ATP via l’ATP synthase.
C. Le Bilan Énergétique de la Respiration Cellulaire
La respiration cellulaire produit un maximum de 36-38 molécules d’ATP par molécule de glucose, bien plus efficace que la glycolyse seule.
D. Conclusion sur la Respiration Cellulaire
La respiration cellulaire est le processus métabolique le plus efficace pour la libération d’énergie emmagasinée dans les molécules organiques.
IV. La Fermentation-cours et exercices
A. Étude de Quelques Exemples
1. Fermentation Alcoolique
- Mise en Évidence : Conversion du glucose en éthanol et CO₂.
- Étapes : Dégradation incomplète du glucose.
- Caractéristiques : Utilisée par les levures.
2. Fermentation Lactique
- Mise en Évidence : Conversion du glucose en lactate.
- Étapes : Utilisée par les cellules musculaires en absence d’O₂.
- Caractéristiques : Produit de l’acide lactique.
B. Définition de la Fermentation
La fermentation est une voie métabolique anaérobie qui permet la production d’ATP en l'absence d’O₂.
V. Le Rendement Énergétique de la Respiration et de la Fermentation
La respiration cellulaire produit beaucoup plus d’ATP par molécule de glucose que la fermentation. Cependant, la fermentation est utile dans des conditions où l’O₂ est limité.
FAQs
Quelles sont les réactions responsables de la libération de l’énergie emmagasinée dans les substances organiques?
Les réactions de glycolyse, de respiration cellulaire et de fermentation sont responsables de la libération d’énergie emmagasinée dans les substances organiques.
Comment se fait la conversion de l’énergie libérée en ATP?
L’énergie libérée est convertie en ATP par phosphorylation au cours de la respiration cellulaire et de la glycolyse.
Comment l’énergie de l’ATP est utilisée dans les activités cellulaires?
L’énergie de l’ATP est utilisée pour les activités cellulaires telles que le transport actif, la synthèse de biomolécules, et les contractions musculaires.
Quelle est la différence entre la respiration cellulaire et la fermentation?
La respiration cellulaire nécessite de l’O₂ et produit plus d’ATP, tandis que la fermentation se déroule sans O₂ et produit moins d’ATP.
Quels sont les produits finaux de la fermentation alcoolique et lactique?
La fermentation alcoolique produit de l’éthanol et du CO₂, tandis que la fermentation lactique produit de l’acide lactique.
Pourquoi les cellules utilisent-elles la fermentation même si elle produit moins d’énergie?
Les cellules utilisent la fermentation en absence d’O₂ pour continuer à produire de l’ATP et survivre dans des conditions anaérobies.
Réactions responsables de la libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique-Conclusion
La compréhension des mécanismes de la libération de l’énergie emmagasinée dans la matière organique est essentielle pour appréhender le métabolisme cellulaire. La glycolyse, la respiration cellulaire et la fermentation sont des processus clés qui permettent aux cellules de libérer et d’utiliser l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.
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