Le thème
Thème 3 : Diversité et complémentarité des métabolismes

1. Plan du cours

I. Les végétaux chlorophylliens, producteurs primaires

A. Les chaînes alimentaires d’un réseau
Séance de TP.1

1. La structure d’un écosystème

a) Un réseau alimentaire en forêt.

  • Un réseau alimentaire est constitué d’un ensemble de chaînes alimentaires.
    Belin, unité 1.

b) Les chaînes alimentaires

  • Deux types chaînes :
    • celle des producteurs primaires et secondaires (consommateurs)
    • celle des détritivores
  • Notion de producteur primaire et de consommateur
  • Notion d’organisation trophique pyramidale (Belin, p. 20).
  • Notion de flux de matière carbonée (Belin, p. 21).
  • Notion de consommateur polyphage :
    • variations spatiales de l’alimentation (Hibou, Belin, doc. 4, p. 11),
    • variations saisonnières (Mulot, Belin, doc. 5, p. 11)
  • Cas particulier des consommateurs monophages : étude de la variation des populations de l’espèce mangée et de celle du mangeur (Belin, doc. 8, p. 15).

c) La production primaire

  • La production primaire est limitée par des nombreux facteurs dont le manque de sels minéraux indispensables à la synthèse des lipides, des protides et protéines (CHONSP - K - Na - Ca -…) à partir des glucides (CHO).

2. Le cycle du carbone et transferts d'énergie
Belin, doc. 1 et 2, p. 14.

3. Exercices
Belin, 3 à 7, p. 24 à 26.

4. Pour informations complémentaires
Belin, unité 4, p. 16-17.

B. La production de matières organiques par les végétaux chlorophylliens
Séance TP.2 dont manip ExAO et Belin, unité 1, p. 28-29.
Quelques schémas expérimentaux accompagnés d'un bilan

1. Mise en évidence expérimentale de l’utilisation de CO2 et de la production de matières organiques

2. Mise en évidence expérimentale du rejet de dioxygène

2. Mise en évidence des radiations lumineuses utilisées pour la photosynthèse

C. La feuille, siège de la photosynthèse - Observation de coupes
Séance de TP.3 et Belin, unité 2, p. 30-31.

1. La cellule végétale

  • Observation microscopique des cellules d'une feuille d'Elodée.

2. L’épiderme et les stomates

  • Observation microscopique des cellules d'un épiderme de feuille de Poireau

3. Le parenchyme

  • Réalisation d'une coupe transversale de feuille et observation au microscope
  • Observation de coupes transversales du commerce pour mettre en évidence les parenchymes et la circulation des gaz entre les stomates et le parenchyme chlorophyllien.

4. Les chloroplastes

  • Observation des mouvements de cyclose dans les cellules d'une feuille d'Elodée (nécessité d'une énergie).

II. Du Carbone minéral aux composants organiques du vivant

A. Les chloroplastes observés au MEB
Belin, unité 1A, p. 46.

  • Images de microscopie électronique interprétées

B. La chlorophylle
Séance de TP.4 et Belin, unités 1B et 2, p. 47-49.

1. Extraction

2. Séparation par chromatographie
Ci-contre deux chromatographies obtenues en TP pour une feuille rouge et une feuille verte (2010). Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

3. Les spectres d’absorption

4. Expérimentation :

  • Efficacité photosynthétique des différentes radiations du spectre - ExAO - Mesure du dégagement de dioxygène en fonction des radiations lumineuses émises par une source lumineuse filtrée (lumière filtrée bleue, puis verte et enfin rouge) en intercalant une période obscure.
  • Présence indispensable d'un accepteur d'électron - ExAO - Mesure

C. Les deux phases de la photosynthèse
Séance de TP et Belin, unités 3 et 4, p. 50-53

1. La première phase : une phase photochimique

  • Expérience de Hill (ExAO en mesurant le dégagement de dioxygène)
  • Réaction de Molisch pour mettre en évidence la production d'électrons au niveau des chloroplastes des cellules de feuille d'Elodée.

2. La deuxième phase : phase obscure d’incorporation du CO2

3. Bilan : interprétation du processus de la photosynthèse à l'échelle du chloroplaste
Schéma bilan en version noir et blanc

D. Le devenir des produits de la photosynthèse
Séance TP et Belin, unités 3 et 4, p. 32-35.

1. La sève élaborée

  • Mise en évidence des sucres contenus dans la sève élaborée et les fruits par chromatographie des sucres sur gel de silice.

2. Les réserves

  • Observations microscopiques colorées d’organes de réserve (pulpe de banane, tubercule de pomme de terre)
  • Mise en évidence de sucres réducteurs dans les écailles d'un bulbe d'oignon (réactif : la liqueur de Fehling chaude)
  • Mise en évidence de protides dans les cotylédons de la graine de fève (réactif du biuret)

3. Bilan

  • Schéma de l'organisation d'un végétal (ex. le pied de pomme de terre).
    • Version NB à compléter
    • Version en couleur
  • Schéma des échanges photosynthétiques et du devenir des produits synthétisés à l'échelle de la plante

III. L’ATP, intermédiaire métabolique

A. La vie cellulaire nécessite une dépense d’énergie
Belin, Unité 1, p. 64-65

B. Un exemple : le fonctionnement des fibres musculaires

1. Structure des myofibrille
Belin, doc. A, p. 66

  • Fiche complémentaire
    • Anatomie d'une fibre musculaire squelettique

2. La contraction musculaire est le résultat d’interactions moléculaires
Belin, doc. B2, p. 67

  • Fiche complémentaire
    • Modèle de contraction musculaire par glissement de filaments

3. L’ATP est un intermédiaire métabolique pour la contraction musculaire
Belin, doc. B3, p. 67

IV. Respiration et fermentation sont des sources d’ATP

A. Étude expérimentale de la respiration et de fermentation chez les levures
Manipulation expérimentale - observation microscopique

B. La respiration des mitochondries
Belin, doc. A, p. 72

1. Les mitochondies

  • Fiche complémentaire
    • Ultrastructure d'une mitochondrie

2. Les mitochondries sont le siège de la respiration

C. Les étapes de la respiration cellulaire
Belin, doc. B; p. 75 et schéma bilan, p. 81.

Interprétation des 3 étapes de la respiration cellulaire (en savoir plus)
Schéma muet
Schéma complet en couleur à imprimer au format pdf
Cours Mitochondries et ATP

D. La fermentation

D. Bilan

V. Bilan du fonctionnement cellulaire

  • Introduction au renouvellement cellulaire d'après (Claude-Louis Gallien)
  • Cellule procaryote et cellule eucaryote
  • Organisation fonctionnelle de la cellule
  • L'ultrastructure d'une cellule animale (rappel de la classe de 1ère S)
  • La synthèse des protéines
    • Complément (rappel de la classe de 1ère S)
    • Site sur la synthèse des protéines
  • Le renouvellement cellulaire
  • The Inner Life of the Cell - Résumé en français illustré
    • Permet de mieux comprendre le cours de 1ère S et de TS.
    • Visionner la vidéo sur le site du Howard Hughes Medical Institute qui propose 3 versions en fonction de la qualité de votre connexion.à l’adresse : http://multimedia.mcb.harvard.edu/media.html