Dernière mise à jour le 8/02/11
Les échanges gazeux entre les cellules et leur milieu de vie
Corrigé - Métabolisme

Résultats interprétés des trois expérimentations effectuées avec l'outil ExAO

Remarque
Les mesures A et B.1 ont été effectuées uniquement avec la sonde à dioxygène (problèmes d'étalonnage de la sonde à CO2) alors que la mesure B.2 a été réalisée avec les deux sondes à dioxygène et à dioxyde de carbone et sur une durée de 10 minutes au lieu de 15 minutes.

Résultats obtenus
Les images présentées sont des copies d'écran du logiciel Cell-C de Jeulin.

Analyse des résultats et interprétation

  • A - Suspension de feuilles finement hachées d'une Élodée, plante chlorophyllienne aquatique
    • On distingue trois phases :
      • Une phase obscure caractérisée par une consommation de dioxygène.
      • Une phase éclairée caractérisée par un rejet de dioxygène
      • Une nouvelle phase obscure caractérisée par une consommation de dioxygène.
    • En phases obscures, la diminution de concentration de dioxygène dans le milieu est caractéristique de la respiration cellulaire consommatrice de dioxygène (la présence d'une sonde à CO2 aurait permis montrer le dégagement de dioxyde de carbone).
    • Durant la phase éclairée, les échanges gazeux respiratoires peu importants en volume sont masqués par les échanges photosynthètiques qui se caractérisent par un rejet de dioxygène (la présence d'une sonde à CO2 aurait permis montrer la consommation de dioxyde de carbone).
  • B.1 - Culture récente et aérée de levures de boulanger dans de l'eau distillée
    • On distingue trois phases : une phase obscure suivie d'une phase éclairée, elle-même suivie d'une nouvelle phase obscure.
      • Indépendamment des conditions d'éclairement, on observe une consommation du dioxygène.
    • Que le milieu soit obscure ou éclairé, on observe une diminution de concentration de dioxygène dans le milieu, qui met en évidence une respiration cellulaire (la présence d'une sonde à CO2 aurait permis montrer le dégagement concomitant de dioxyde de carbone).
  • B.2 - Culture ancienne (48h) et aérée de levures de boulanger dans de l'eau distillée
    • On distingue deux phases :
      • Avant injection d'une solution glucosée, le taux de O2 et celui de CO2 restent quasiment constants.
      • Après injection d'une solution glucosée dans la solution de levures à la 4e minute, on observe une diminution du taux de O2 et une augmentation du taux de CO2 dans le milieu.
    • Les levures élevées depuis 48 heures dans un milieu aéré et dépourvu de nutriments (eau distillée) ont épuisé leurs réserves et sont affamées : on n'observe plus d'échanges respiratoires.
    • Lorsque à la 4e minute on ajoute une solution glucosée (un métabolite), les échanges respiratoires reprennent.
    • Les échanges gazeux respiratoires sont le résultat de l'utilisation des métabolites par la cellule afin d'obtenir de l'énergie.

Interprétation comparative

  • A et B.1 - Facteur étudié : présence de chloroplastes dans les cellules
    • Les cellules chlorophylliennes sont capables de réaliser la photosynthèse en présence d'énergie lumineuse.
      • Elle peuvent synthétiser une molécule organique, le glucose à partir d'éléments minéraux tirés de l'eau et du dioxyde de carbone et en utilisant l'énergie de la lumière pour construire les liaisons entre les éléments carbone.
      • Les cellules chlorophylliennes ont un mode de vie autotrophe.
    • Les cellules de levures ne possèdent pas de chloroplastes, elles ne peuvent réaliser la photosynthèse, les seuls échanges gazeux visibles à l'obscurité comme à la lumière sont des échanges gazeux respiratoires.
A - Résultats obtenus avec une suspension de feuilles hachées finement
d'une plante chlorophyllienne aquatique (l'Élodée
)

On éclaire le milieu de la 4e à la 12e minute (histogrammes du graphique inférieur)


B.1 - Résultats obtenus avec une suspension de levures de boulanger cultivées dans un milieu oxygéné non nutritif depuis 1 heure

On éclaire le milieu de la 4e à la 12e minute (histogrammes du graphique inférieur)


B.2 - Résultats obtenus avec une suspension de levures de boulanger cultivées dans un milieu oxygéné non nutritif durant 48 heures

On injecte une solution glucosée à la 4e minute (flèche rouge)
  • B.1 et B.2 (ou B.2 seule) - Facteur étudié : Importance des métabolites
    • En absence de métabolites, suspension de levures affamées B.2, il n'y a pas d'échanges respiratoires (consommation de O2 et dégagement de CO2.
    • Les échanges gazeux respiratoires sont le résultat de l'oxydation des métabolites par la cellule pour obtenir l'énergie dont elle a besoin en cassant les liaisons chimiques énergétiques qui lient les carbones dans la molécule de glucose. Ainsi l'énergie lumineuse transformée en énergie chimique lors de la photosynthèse est restituée.
    • Les levures dépendent de la présence de nutriments dans leur mileiu de vie : elles ont un mode de vie hétérotrophe.
  • Remarque
    • Les cellules chlorophylliennes, comme toute les cellules respirent pour obtenir l'énergie dont elle a besoin pour son propre fonctionnement. Pour cela elle respire pour oxyder les métabolites qu'elle a synthétisé.
    • Les échanges gazeux respiratoires de la plante étant faibles, à la lumière, les échanges gazeux photosynthétiques masquent les échanges gazeux respiratoires et pourraient faire croire à tort que la plante verte ne respire pas le jour mais seulement la nuit.

Mise en évidence des échanges gazeux chlorophylliens chez l'Élodée en fonction des propriétés du milieu

Résultats observés après 12 heures
Élodée placée dans l'eau du robinet et éclairée
Élodée placée dans l'eau du robinet enrichie d'hydrogénocarbonate à 5% et éclairée
Élodée placée dans l'eau du robinet et mise à l'obscurité

Analyse des résultats et interprétation

  • A - Élodée placée dans l'eau du robinet et éclairée
    • On observe un dégagement gazeux qui ravive l'extrémité incandescente d'une allumette : le gaz dégagé est du dioxygène, marqueur que la plante aquatique a effectué la photosynthèse.
  • B - Élodée placée dans l'eau du robinet enrichie en hydrogénocarbonate de potassium et éclairée
    • On observe un dégagement gazeux plus important qu'en A, il ravive l'extrémité incandescente d'une allumette : le gaz dégagé est du dioxygène. Comme précédemment ce dégagement gazeux est l'indice d'une photosynthèse réalisée par la plante chlorophyllienne.
  • C - Élodée placée dans l'eau du robinet et mise à l'obscurité
    • On observe aucun dégagement gazeux. A l'obscurité l'Élodée n'effectue pas de photosynthèse. Par contre on devrait pouvoir observer un dégagement gazeux de dioxyde de carbone lié à la respiration. Cela peut s'expliquer par le fait que ce gaz est rejeté en faible quantite et est très soluble.

Interprétation comparative

  • A et B - Facteur étudié : la présence de dioxyde de carbone dissous
    • La photosynthèse en A est limitée par la concentration de dioxyde de carbone dissous.
    • Le dioxyde de carbone est indispensable à la photosynthèse en comme matière première.
    • Il est un facteur limitant de la photosynthèse dans la nature.
  • A et C - Facteur étudié : l'importance de la lumière
    • A l'obscurité (C), la photosynthèse n'est pas réalisée par la plante chlorophyllienne. La lumière est indispensable à la photosynthèse (fourniture d'énergie).
    • Ce résultat confirme les résultat obtenu en ExAO (Expérimentation A).