Chapitre 2 : Le métabolisme des cellules

Introduction :

Durant leur vie, les cellules spécialisées réalisent de nombreuses transformations chimiques. L’ensemble des réactions biochimiques au sein d’une cellule est appelé « métabolisme ». 

Problématique du chapitre : en quoi la spécialisation des cellules influe-t-elle sur le métabolisme 

I) Des transformations biochimiques au sein des cellules 

Comment une cellule assure-t-elle ses besoins fonctionnels ? 

Les cellules assurent leurs besoins fonctionnels grâce à de nombreuses transformations biochimiques qui constituent le métabolisme. Elles se réalisent à l’intérieur de différents organites.

Toutes les cellules grâce au dioxygène et au glucose vont faire de l’énergie par un phénomène : la respiration cellulaire (se déroulant dans les mitochondries). Voir schéma n°1 et 2.

Réaction de la respiration :

C₆H₁₂O₆ (glucose) + 6O₂ —> 6CO₂ + 6H₂O + énergie cellulaire

Une cellule chlorophyllienne exposée à la lumière en présence d’eau et de dioxyde de carbone réalise la photosynthèse. Elle produit alors du glucose et du dioxygène. La photosynthèse se réalise au sein des chloroplastes. Voir schéma n°1.

Réaction de la photosynthèse : 

6CO₂ + 6H₂O + énergie lumineuse —> 6O₂ + C₆H₁₂O₆ (glucose)

Les cellules végétales chlorophylliennes sont autotrophes : grâce à la photosynthèse, elles synthétisent de la matière organique à partir d’énergie lumineuse, de CO₂ et d’H₂O et de minéraux. Une cellule hétérotrophe (cellule animale, ou cellule de racine par ex) produit sa propre matière organique à partir de la matière organique venu d’ailleurs (un autre être vivant par exemple).

Définitions :
•Métabolisme : Ensemble de transformation biochimique se produisant dans les cellules d’un organisme. •Photosynthèse : ensemble des voies métaboliques qui conduisent à la production de matière organique, à partir de matière minérale et d’énergie lumineuse.
•Respiration : Ensemble des voies métaboliques qui nécessitent du dioxygène. Elles conduisent à la libération d’énergie à partir de la transformation de molécules organiques.
•Autotrophe : Être vivant capable de produire sa propre matière organique à partir de matière minérale (métabolisme principal : photosynthèse). Les végétaux chlorophylliens sont autotrophes.
•Hétérotrophe : Être vivant qui, pour produire sa propre matière organique, utilise de la matière organique extérieure (d’un autre être vivant ou apport d’un autre organe).
•Matière organique : Matière constituante ou produite par un être vivant.

II) Des flux de matière et d’énergie dans l’organisme et avec l’environnement

A l’échelle des écosystèmes les êtres vivants échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement (milieu et autre organisme). Les organismes pluricellulaires hétérotrophes reçoivent des molécules organiques d’autres êtres vivants en les consommant ou en établissant des relations de type symbiotiques (ex : mycorhize).

A l’échelle d’un organisme pluricellulaire photosynthétique les flux de matière et d’énergie existent entre les organes, les tissus, les cellules. Par exemple, il y a des transferts de molécules organiques (énergétiques) ou minérale par l’intermédiaire de structures spécialisées comme les vaisseaux conducteurs de sève.

Voir schéma de l’activité 2 ci-dessus.

Au sein d’une chaîne alimentaire, des transferts de matière et d’énergie sont réalisés lors du passage d’un maillon à l’autre. L’énergie du premier maillon est l’énergie solaire convertie par les autotrophes en énergie chimique au sein de la matière organique.

Définitions :
• Flux : Echange de matière ou d’énergie par unité de temps.
• Symbiose : Association biologique, durable et réciproquement profitable, entre deux organismes vivants. Ex : Plante et champignon vivant en symbiose (mycorhize).