Chaque étape d'une voie métabolique est réalisée grâce à une ou plusieurs molécules particulières, appelées enzymes. Les enzymes accélèrent le déroulement des réactions métaboliques, qui auraient lieu très lentement sans ces enzymes. Au sein de la cellule, les enzymes résultent de l'expression génétique et diffèrent selon la spécialisation des cellules. Ainsi, l'équipement en enzymes, résultant de l'expression génétique, est spécifique de chaque cellule. Cet équipement enzymatique permet la réalisation de voies métaboliques variables selon les cellules, contribuant à la réalisation de leurs fonctions. Le métabolisme dépend donc de l'équipement spécialisé de chaque cellule à la fois en organites et en molécules comme les enzymes. • Lors de la réalisation des voies métaboliques, des molécules intermédiaires sont formées et peuvent être communes à différentes voies métaboliques au sein d'une cellule: les différentes voies métaboliques sont interconnectées dans la cellule. Un modèle de voies métaboliques interconnectées • Grâce aux réactions du métabolisme, la cellule est le lieu d'un flux de matière et d'énergie en relation avec son environnement, dont font partie les autres cellules de l'organisme pluricellulaire.
Les enzymes constituent une famille de molécules dont la présence accélère des réactions chimiques spécifiques. Ainsi, grâce à certaines enzymes spécifiques, les réactions de la photosynthèse (donc la production de glucose à partir de CO 2 et de H 2 O) sont possibles. Le métabolisme hétérotrophe se caractérise par l'utilisation de molécules organiques par une cellules pour produire sa propre matière organique. C'est le métabolisme utilisé par les cellules animales, les cellules végétales non chlorophylliennes et les cellules de champignons (comme les levures), toutes ces cellules étant dépourvues de chloroplastes. II. Des voies métaboliques différentes pour produire de l'énergie. Toutes les cellules ont besoin d'énergie pour leur fonctionnement. Celle-ci peut être produite par la respiration cellulaire au cours de laquelle des molécules organiques (le glucose en particulier) sont consommées en présence d'O 2, cette réaction s'accompagne d'une production de CO 2. La respiration cellulaire nécessite la présence de mitochondries (organites spécialisés) et se réalise dans les cellules autotrophes et hétérotrophes.
Qu'est-ce que le métabolisme? L'ensemble des échanges de matière et d'énergie d'un être vivant avec l'environnement La transformation d'une molécule Une succession de réactions biochimiques Une protéine assurant les réactions métaboliques de l'organisme Une voie métabolique est une succession de...... réactions biochimiques.... réactions organiques.... séquences biochimiques.... molécules organiques. Qu'est-ce qui assure les réactions métaboliques? Les enzymes Les molécules L'énergie cellulaire Les voies métaboliques... un substrat en produit.... un produit en substrat.... une molécule en énergie.... une molécule en une autre. D'où vient l'énergie dont les cellules ont besoin pour fonctionner? Des nutriments organiques Des enzymes Des voies métaboliques Par quoi est produite l'énergie de la cellule lorsque le dioxygène ou les mitochondries sont absents? La fermentation Les enzymes Les voies métaboliques Les nutriments organiques Qu'est-ce que la photosynthèse? La production de matière organique en présence de lumière La production d'enzymes en présence de lumière La fabrication d'eucaryotes en présence de lumière La photosynthèse est un procédé...... d'autotrophie.... d'hétérotrophie.
Ainsi dans le milieu intérieur d'une cellule, se déroulent de nombreuses transformations qui permettent à la cellule d'assurer sa fonction. La photosynthèse peut être enregistrée en laboratoire grâce à des sondes capables de mesurer la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone dans une suspension de cellules chlorophylliennes comme par exemple des algues unicellulaires appelées chlorelles. La solution de chlorelles est disposée dans une cuve située à l'intérieur d'un système appelé bioréacteur sur lequel les sondes peuvent être branchées de manière à ce que la tête de la sonde soit immergée dans le contenu de la cuve. Le dispositif est modulable car il est possible d'ouvrir ou de fermer des volets afin d'éclairer ou pas la solution de chlorelles. L'enregistrement de l'évolution de la concentration en dioxygène et en dioxyde de carbone en absence ou en présence de lumière met en évidence des métabolismes différents en fonction des conditions choisies. ©RS. 2019 En présence de lumière, on constate une production de dioxygène et une consommation de dioxyde de carbone alors qu'en absence de lumière on constate une consommation de dioxygène et une production de dioxyde de carbone.
C6H12O6 C2H5OH CO2 Énergie 15 Un peu de vocabulaire à présent: qu'est-ce qu'une macromolécule qui active une réaction chimique au sein d'un organisme? Une enzyme Un substrat Un acide aminé Une catalyse 16 Comment appelle-t-on le phénomène de facilitation ou d'accélération d'une réaction chimique? Enzyme Substrat Acide aminé Catalyse 17 Comment s'appelle la molécule de base d'une protéine? 18 À quoi une enzyme est-elle spécifique? À une cellule À un substrat À un acide aminé À une catalyse 19 Le glucose est au centre de nombreuses voies métaboliques pour (cochez la mauvaise réponse)... Constituer des molécules de structure (acides aminés ou cellulose) Produire de l'énergie par la respiration ou la fermentation Constituer des réserves (amidon ou glycogène) Il n'y a que des bonnes réponses 20 Les voies métaboliques dépendent du matériel enzymatique: laquelle des ces réponses est correcte? La cellulase digère l'amidon et l'amylase digère la cellulose L'amylase digère l'amidon et la cellulase digère la cellulose Ces deux réponses sont fausses 21 Des relations de prédation existent entre espèces.
Quand on mesure l'évolution du taux d'O 2 en absence de CO 2, on constate qu'à la lumière, la quantité d'O 2 cesse brutalement de diminuer et devient stable. Cette observation de stabilisation de la concentration en O 2 ne signifie pas que la cellule cesse de consommer du O 2 car la respiration est un processus permanent. Au contraire, elle indique que la cellule produit suffisamment de O 2 pour compenser la consommation liée à la respiration et même en rehausser la teneur du milieu. Or comment le gaz O 2 a-t-il pu être produit en l'absence de gaz CO 2? La seule autre molécule présente contenant du O 2 est la molécule d'H 2 O. On peut donc supposer que le O 2 produit ne provient pas du CO 2 mais de H 2 O. Des expériences réalisées avec des molécules d'eau marquées à l'oxygène radioactif le prouvent. Ainsi on peut affirmer que la photosynthèse se réalise au moins deux étapes: • une dégradation de la molécule d'eau par la lumière • l'incorporation de CO 2 en glucose Ces deux étapes ne se réalisent pas au même endroit dans le chloroplaste: la dégradation de la molécule d'eau appelée photolyse, se réalise au niveau de la membrane des sacs internes du chloroplaste.