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
Mitochondrie observée au MET ( X10000)
Membrane externe
enveloppe Membrane interne
Espace intermembranaire
matrice
Crête mitochondriale (repli de la membrane interne)
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.
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
Troisième étape
Chaîne respiratoire
Crêtes mitochondriales
R’H2 602
R’
12H20 32
glucose glycolyse
pyruvate C02
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.
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.
Schéma de fonctionnement de « l’usine énergétique mitochondriale »
C02 pyruvate
1ère étape 2ème étape
3ème étape
BESOINS
« DECHETS »
glucose
02 02
glucose
H20 R’H2
H20 C02
R’H2
ADP ATP
ADP ATP
ADP ATP
pyruvate CO2
hyaloplasme
mitochondrie
