DM3 - SVT
L’étude d’un mutant de levure Schizosaccharomyces pombe
On cherche à comprendre quels sont les paramètres qui influencent le métabolisme. Pour cela, on étudie le métabolisme d’une souche sauvage levure :
Schizosaccharomyces pombe (Rho+)que l’on compare à celui d’une souche mutante (Rho
-) présentant une altération de son patrimoine génétique.
A partir de l’analyse des documents et de vos connaissances, vous identifierez les réactions métaboliques réalisées par les 2 types de levures et en déduirez les structures cellulaires impliquées dans ces réactions.
Vous conclurez votre étude en identifiant les 2 facteurs principaux qui contrôlent le métabolisme.
Document 1 : Observations microscopiques levures sauvages avec et sans oxygène (MET)
Levure sauvage avec oxygène Levure sauvage sans d’oxygène
Document 2 : Résultats des expériences d’ExAO sur la souche sauvage
Les levures sont mises dans l’eau et les taux de dioxygène (O
2), de dioxyde de carbone (CO
2), de glucose et d’éthanol sont déterminées par diverses sondes ExAO.
Au temps 10 minutes, on
ajoute du glucose dans le
milieu. Les résultats sont
présentés dans le graphique
ci-contre.
Document 3 : Observations microscopiques levures mutante rho- avec et sans oxygène (MET) Levure mutante avec oxygène Levure mutante sans d’oxygène
Document 4 : Etude du métabolisme du mutant rho-
On a réalisé des cultures du mutant de levures (Rho-) que l’on compare aux cultures de levures sauvages (Rho+). On détermine la concentration d’O2 dans le milieu au moyen d’un dispositif ExAO. Après 1 minute, on réalise une injection de glucose. On réalise 3 milieux différents :
- milieu A : eau + sels minéraux
- milieu B : eau + sels minéraux + levures de souche « Rho+ » - milieu C : eau + sels minéraux + levures de souche « Rho- »
ANNEXE (ne pas analyser) : Quelques réactions du métabolisme
REACTION EQUATION BILAN
RESPIRATION Glucose (C6H12O6) + O2 CO2 + H2O + ENERGIE FERMENTATION ALCOOLIQUE Glucose (C6H12O6) CO2 + Ethanol + ENERGIE
FERMENTATION LACTIQUE Glucose (C6H12O6) CO2 + Acide lactique + ENERGIE PHOTOSYNTHESE Lumière (Energie lumineuse) + CO2 + H2O Glucose + O2
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
0,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Concentration en O2 (mg/L)
Temps (min) Milieu B
Milieu A
Milieu C
injection
Exercice Levure RHO NOTE BAREME Introduction rapide : (redonner la question)
On cherche à comprendre quelles sont les réactions chimiques produites par les levures Rho+
et Rho- et dans quel compartiments cellulaire.
• DOCUMENT 1 : est un ensemble de photographies de levure sauvages (Rho+)
- On constate que les cellules de levure avec oxygène présentent : une membrane, une paroi, du cytoplasme, un noyau et des mitochondries (légendes du haut vers la bas)
- Les levures qui poussent sans oxygène n’ont pas de mitochondrie (tout le reste est présent).
- Interprétation : On en déduit que l’absence d’O2 conduit à la destruction des mitochondries chez la levure
/2
• DOCUMENT 2 : est un graphique montrant les résultats de l’ExAO sur les levures Rho+
On observe 4 phases successives :
- En premier lieu, il y a une phase stationnaire, préalable à la manipulation. Les levures consomment alors très peu et produisent très peu
- La deuxième phase commence lors de l’injection de glucose (10 minutes). A ce moment, la concentration en O2 et en glucose diminuent (ils sont consommés) alors que la concentration en CO2 augmente (il est produit). La réaction qui permet ces échanges est la respiration
cellulaire.
- La phase 3 commence au moment où l’oxygène disparaît du milieu (20 minutes). A ce moment-là, le glucose continue à diminuer (consommé), le CO2 augmente (produit) mais de l’éthanol apparaît dans le milieu (produit). La réaction qui correspond à ces échanges est la fermentation alcoolique.
- Enfin, la phase 4 correspond à une nouvelle phase stationnaire (le glucose a été totalement consommé).
CCL : les levures Rho+ sont donc capables de faire la respiration cellulaire (en présence d’O2 avec mitochondrie) et la fermentation alcoolique (en absence d’O2 et donc sans mitochondrie).
CCL2 : on en déduit également que la respiration a lieu dans la mitochondrie alors que la fermentation a lieu dans un autre compartiment (probablement le cytoplasme).
/3
• DOCUMENT 3 : est un ensemble de photographies de cellules Rho- avec ou sans oxygène - On observe que les levures Rho- présentent les mêmes structures que les Rho+ sauf qu’elles ne possèdent pas de mitochondries (avec ou sans oxygène).
- Interprétation : la mutation qu’elles portent doit empêcher la formation des mitochondries, même en présence d’oxygène.
/1
• DOCUMENT 3 : est un graphique montrant la concentration en oxygène en fonction du temps et étudiée par ExAO pour différents milieux.
- Le milieu A présente uniquement de l’eau et des sels minéraux. Aucune levure n’est présente et il n’y a pas de consommation d’O2 : c’est le témoin négatif.
- Le milieu B contient des levures Rho+ et des sels minéraux. On remarque que la concentration en O2 diminue très rapidement. Or on sait que ces levures possèdent des mitochondries en présence d’O2 (doc 1). Elles sont donc capables de faire la respiration cellulaire. Ceci explique donc que l’oxygène soit consommé.
- Le milieu C contient les levures mutantes Rho-. On remarque que la consommation d’O2 est très faible (voire nulle).
CCL : Sachant que les levures mutantes ne possèdent pas de mitochondrie (doc 3) : elles ne peuvent donc pas respirer. Néanmoins, elles peuvent utiliser la fermentation
alcoolique.
/3
• CONCLUSION :
-
Les levures Rho+ peuvent faire la respiration cellulaire dans les mitochondries et la fermentation alcoolique dans le cytoplasme.-
Les levures Rho- ne peuvent pas respirer (pas de mitochondrie) : elles fermentent-
Le métabolisme est donc contrôlé par l’environnement (présence d’O2) et le patrimoinegénétique (mutation Rho- empêchant la respiration).
/1
TOTAL /10
Exercice Levure RHO NOTE BAREME Introduction rapide : (redonner la question)
On cherche à comprendre quelles sont les réactions chimiques produites par les levures Rho+
et Rho- et dans quel compartiments cellulaire.
• DOCUMENT 1 : est un ensemble de photographies de levure sauvages (Rho+)
- On constate que les cellules de levure avec oxygène présentent : une membrane, une paroi, du cytoplasme, un noyau et des mitochondries (légendes du haut vers la bas)
- Les levures qui poussent sans oxygène n’ont pas de mitochondrie (tout le reste est présent).
- Interprétation : On en déduit que l’absence d’O2 conduit à la destruction des mitochondries chez la levure
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• DOCUMENT 2 : est un graphique montrant les résultats de l’ExAO sur les levures Rho+
On observe 4 phases successives :
- En premier lieu, il y a une phase stationnaire, préalable à la manipulation. Les levures consomment alors très peu et produisent très peu
- La deuxième phase commence lors de l’injection de glucose (10 minutes). A ce moment, la concentration en O2 et en glucose diminuent (ils sont consommés) alors que la concentration en CO2 augmente (il est produit). La réaction qui permet ces échanges est la respiration
cellulaire.
- La phase 3 commence au moment où l’oxygène disparaît du milieu (20 minutes). A ce moment-là, le glucose continue à diminuer (consommé), le CO2 augmente (produit) mais de l’éthanol apparaît dans le milieu (produit). La réaction qui correspond à ces échanges est la fermentation alcoolique.
- Enfin, la phase 4 correspond à une nouvelle phase stationnaire (le glucose a été totalement consommé).
CCL : les levures Rho+ sont donc capables de faire la respiration cellulaire (en présence d’O2 avec mitochondrie) et la fermentation alcoolique (en absence d’O2 et donc sans mitochondrie).
CCL2 : on en déduit également que la respiration a lieu dans la mitochondrie alors que la fermentation a lieu dans un autre compartiment (probablement le cytoplasme).
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• DOCUMENT 3 : est un ensemble de photographies de cellules Rho- avec ou sans oxygène - On observe que les levures Rho- présentent les mêmes structures que les Rho+ sauf qu’elles ne possèdent pas de mitochondries (avec ou sans oxygène).
- Interprétation : la mutation qu’elles portent doit empêcher la formation des mitochondries, même en présence d’oxygène.
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• DOCUMENT 3 : est un graphique montrant la concentration en oxygène en fonction du temps et étudiée par ExAO pour différents milieux.
- Le milieu A présente uniquement de l’eau et des sels minéraux. Aucune levure n’est présente et il n’y a pas de consommation d’O2 : c’est le témoin négatif.
- Le milieu B contient des levures Rho+ et des sels minéraux. On remarque que la concentration en O2 diminue très rapidement. Or on sait que ces levures possèdent des mitochondries en présence d’O2 (doc 1). Elles sont donc capables de faire la respiration cellulaire. Ceci explique donc que l’oxygène soit consommé.
- Le milieu C contient les levures mutantes Rho-. On remarque que la consommation d’O2 est très faible (voire nulle).
CCL : Sachant que les levures mutantes ne possèdent pas de mitochondrie (doc 3) : elles ne peuvent donc pas respirer. Néanmoins, elles peuvent utiliser la fermentation
alcoolique.
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• CONCLUSION :
-
Les levures Rho+ peuvent faire la respiration cellulaire dans les mitochondries et la fermentation alcoolique dans le cytoplasme.-
Les levures Rho- ne peuvent pas respirer (pas de mitochondrie) : elles fermentent-
Le métabolisme est donc contrôlé par l’environnement (présence d’O2) et le patrimoinegénétique (mutation Rho- empêchant la respiration).
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TOTAL /10
