|
|
|
SV-A L'organisme vivant en lien avec son environnement (BCPST 1 et 2) |
|
SV-B Interactions entre les organismes et leur milieu de vie (BCPST 1 et 2) |
|
SV-C La cellule dans son environnement (BCPST 1) |
|
SV-D Organisation fonctionnelle des molécules du vivant (BCPST 1) |
SV-E Le métabolisme cellulaire (BCPST 1)  IntroSV-E Le métabolisme cellulaire (BCPST 1)
La présentation des différentes voies métaboliques est l'occasion de faire ressortir trois formes d'énergie privilégiées dans la cellule, à savoir l'énergie d'hydrolyse de l'ATP, l'énergie des réactions d'oxydo-réduction et l'énergie des différences de potentiels électrochimiques transmembranaires.
Elle permet d'aborder deux modes de production d'ATP, par transphosphorylation ou par conversion énergétique d'une différence de potentiel électrochimique de protons au niveau des membranes.
L'étude des chaînes de transport d'électrons associées à ces voies montre qu'elles reposent sur des réactions d'oxydo-réduction en chaîne, utilisent ou créent du pouvoir réducteur et génèrent un gradient électrochimique de protons (à l'origine de la synthèse d'ATP).
Enfin, la mise en évidence de la diversité des sources de matière et d'énergie des cellules permet de distinguer différents types trophiques remobilisés par ailleurs dans le programme (en écologie et dans l'étude des cycles biogéochimiques et du fonctionnement des sols)
|
|
SV-E-1 L'approvisionnement en matière organique |
|
|
L'approvisionnement des cellules en matière organique se fait, soit par prélèvement direct dans l'environnement (hétérotrophes), soit par prélèvement puis réduction de matière minérale (autotrophes).
Les cellules autotrophes synthétisent de la matière organique par réduction de matière minérale.
Au cours du cycle de Calvin, le carbone du dioxyde de carbone CO2 est réduit en matière organique grâce aux produits de la phase photochimique.
L'hydrolyse de l'ATP fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du cycle et la régénération du ribulose 1,5 bisphosphate (RuBP). La RubisCO est une enzyme clef permettant l'incorporation du dioxyde de carbone CO2.
Dans le cas de la cellule végétale chlorophyllienne, l'énergie utilisée dans le cycle de Calvin provient de la conversion de l'énergie lumineuse (phototrophie). Les électrons nécessaires à la réduction proviennent d'une molécule minérale, l'eau (lithotrophie).
La membrane des thylakoïdes contient des photosystèmes qui font partie d'une chaîne de transport d'électrons convertissant l'énergie lumineuse en énergie potentielle chimique.
L'ATP est synthétisée par couplage osmochimique grâce à l'ATP synthase.
La RubisCO est une enzyme oligomérique michaelienne à activité carboxylase (cycle de Calvin) et oxygénase (photorespiration).
Précisions et limites :
Seule l'autotrophie au carbone est à traiter. On se limite aux plastes des Chlorophytes.
Le fonctionnement des translocateurs de protons de la chaîne photosynthétique n'est pas attendu.
La liste des transporteurs d'électrons et la structure fine des photosystèmes ne sont pas exigibles.
Les étapes détaillées de la photorespiration ne sont pas exigibles.
La photosynthèse C4 est hors-programme.
Dans le cas des bactéries nitratantes comme Nitrobacter, l'énergie est apportée par conversion d'énergie potentielle chimique (chimiotrophie). Les électrons nécessaires à la réduction proviennent d'une molécule minérale, l'ion nitrite (lithotrophie).
Les cellules hétérotrophes prélèvent directement la matière organique dans leur environnement.
Ce prélèvement implique des échanges transmembranaires que ce soit au niveau des cellules constituant les surfaces d'échange avec le milieu ou au niveau des cellules consommatrices.
Au sein d'un organisme pluricellulaire, un fluide circulant assure généralement le transport des molécules entre les différentes cellules.
Précisions et limites :
On se limite à l'exemple d'un Mammifère. Aucune connaissance supplémentaire en dehors de celles abordées dans les cours sur les échanges membranaires et sur l'organisme animal n'est exigible.
|
- Construire un bilan de matière et d'énergie du cycle de Calvin.
- Schématiser l'organisation fonctionnelle de la chaîne photosynthétique.
- Expliquer le modèle de la chaîne photosynthétique en utilisant les variations de potentiel d'oxydoréduction (∆E') et d'enthalpie libre de réaction (∆rG').
- Relier le principe de la conversion d'énergie aux caractéristiques de l'ATP-synthase.
- Schématiser l'organisation fonctionnelle de la chaine de transfert d'électrons d'une bactérie nitratante (Nitrobacter).
- Expliquer le modèle de la chaîne de transfert des électrons chez les organismes chimiolithotrophes en utilisant les variations de potentiel d'oxydoréduction (ΔE') et d'enthalpie libre de réaction (ΔrG').
- Comparer l'organisation fonctionnelle d'un thylakoïde et d'une membrane plasmique de bactérie nitratante.
- Argumenter l'approvisionnement des cellules en matière en organique en prenant l'exemple du glucose chez les Mammifères.
Liens :
Métabolisme des organismes unicellulaires (SV-A-3)
Fonction de nutrition vache/Fabacée (SV-A et SV-B-2)
Echanges transmembranaires de l'entérocyte (SV-C-3)
Protéines et interactions avec un ligand (SV-D-2-4)
Flux de matière et d'énergie au sein des écosystèmes (SV-J-2)
Types trophiques et cycle du carbone et de l'azote (BG-A) |
|
SV-E-2 Le devenir de la matière organique |
|
SV-E-3 Les enzymes et la catalyse des réactions |
|
SV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2) |
|
SV-G Reproduction (BCPST 2) |
|
SV-H Mécanismes du développement : exemple du développement du membre des Tétrapodes (BCPST 2) |
|
SV-I Communications intercellulaires et intégration d'une fonction à l'organisme (BCPST 2) |
|
SV-J Populations et écosystèmes (BCPST 1) |
|
SV-K Évolution et phylogénie (BCPST 1 et BCPST 2) |
|