TS Sp� Contr�le 1 du 3�me trimestre

							            TS Spé Contrôle 1 du 3ème trimestre                                                Mars 2008

                                 Diversité et complémentarité des métabolismes

La respiration, à l'échelle cellulaire, aboutit à la régénération de l'ATP. Ce processus comporte plusieurs étapes
présentées dans le document de référence (cas de la dégradation du glucose).

Montrez en quoi les informations extraites des documents 1 à 3, mises en relation avec vos connaissances
permettent d'identifier les compartiments cellulaires où se déroulent ces réactions.

Votre réponse sera accompagnée d'un schéma de synthèse.

document de référence :
1ère étape : oxydation du glucose en acide pyruvique
C6H12O6 + 2R'                                            2CH3COCOOH + 2R'H2
glucose                                                  acide pyruvique

                2ADP + 2Pi                               2ATP

2ème étape : série de décarboxylations oxydatives à partir du pyruvate avec production de composés réduits et
d'ATP
2CH3COCOOH + 10R' + 6H2O                                  6CO2 + 10R'H2
acide pyruvique

                2ADP + 2Pi                               2ATP

3ème étape : oxydation par le dioxygène des composés réduits couplée à une importante production d'ATP.

12R'H2 + 6O2                             12R' + 12H2O


32ADP + 32Pi                             32ATP

Ces réactions chimiques sont catalysées par des enzymes.

document 1 :
Deux souches de levures cultivées sur un milieu gélosé contenant du glucose, donnent pour l'une, des grandes
colonies (levures G), pour l'autre des petites colonies (levures mutantes P).
document 1a :
Les levures sont transférées dans un nouveau milieu de culture. On mesure alors l'évolution de la quantité de
dioxygène avant et après injection de glucose dans le milieu.
Levures G                                                         Levures P
        document 1b : ultrastructure cellulaire (MET x40 000) et schéma d'interprétation




Levures G : mitochondries abondantes
Levures P : mitochondries rares

document 2


A partir d'un broyat de cellules, on a isolé un culot de
mitochondries. Ces dernières sont placées dans un milieu
bien oxygéné et contenant de l'ADP + Pi.

On suit au cours du temps la concentration en O2 du
milieu dans différentes conditions expérimentales.




document 3 : expérience sur des fractions mitochondriales
Les mitochondries sont fragmentées par l'action d'ultrasons. On obtient différentes fractions.

a) Les fractions sont placées dans un milieu expérimental contenant du dioxygène, des composés réduits R'H2, de
l'ADP et du Pi :

Fraction mitochondriale utilisée                                   Résultats

Fragments de membrane externe                              Pas de production d'ATP
                                                           Pas d'oxydation des composés R'H2 en R' (en présence
                                                           d'oxygène)
Fragments de membrane interne                              Production d'ATP
                                                           Oxydation des composés R'H2 en R' (en présence
                                                           d'oxygène)

b) L'analyse des fractions révèle que seule la matrice contient des décarboxylases.
Correction :
Quels sont les compartiments cellulaires où se déroulent les réactions de la respiration aboutissant à la régénération
de l'ATP ?

I- Localisation de l’étape 1
Doc1
R:
• Souche G donnant sur milieu gélosé contenant du glucose de grandes colonies: la O2 du milieu demeure
constante jusqu’à l‘ajout au milieu de glucose, puis diminue régulièrement au cours du temps.
• Souche P donnant sur milieu gélosé contenant du glucose de petites colonies : la O2 du milieu demeure
constante même après ajout de glucose au milieu.
I : Seules les levures G ont prélevé du O2 dans leur milieu. Or au cours de la respiration il y a consommation d’O2
et ces levures possèdent de nombreuses mitochondries. La taille élevée des colonies traduit un anabolisme élevé,
une forte croissance ce qui nécessite une grande quantité d’ATP contrairement aux levures P.
C : On peut émettre l’hypothèse que les mitochondries sont le siège de la respiration.

Doc2 :
R : la O2 du milieu demeure constante après injection de glucose et ne diminue qu’après injection de pyruvate.
I : Or le pyruvate provient de l’oxydation du glucose (étape 1). Seule la présence de pyruvate permet l’utilisation
du O2.
C la mitochondrie est bien le siège de processus respiratoires (consommation d’O2) mais la première étape ne se
produit pas dans la mitochondrie.

Elle a donc lieu dans le hyaloplasme.

Où s’effectuent donc les étapes 2 et 3 ?

II- Localisation de l’étape 2
Doc 3b
Donnée : Seule la matrice contient des décarboxylases`
I : Seule la matrice peut décarboxyler le pyruvate.
C : l’étape 2 a lieu dans la matrice

III- Localisation de l’étape 3
Doc 3a
R : En présence de fragments de mb ext et d’O2 il n’y a ni production d’ATP ni production de R’ (oxydation des
R’H2)
En présence de fragments de mb int il y a production d’ATP et de R’
I : Seule la mb int est capable de produire de l’ATP et d’oxyder les R’H2.
C :l’étape 3 se produit au niveau de la mb int,.

Récapitulation Texte ou schéma

Hyaloplasme : étape 1 appelée glycolyse.

Matrice : étape 2 : le pyruvate est décarboxylé au niveau du cycle de Krebs. Il y a production de CO2.
Les R’H2 sont produits au cours du cycle de Krebs et un peu d’ATP aussi (2)

Crêtes : étape 3 : Les R’H2 sont oxydés au niveau de la mb interne,, une série de transporteurs membranaires
prend en charge les e- et les H+. Ceux –ci sont récupérés par le O2 et il y a formation de molécules d’eau dans la
matrice. L’énergie libérée est à l’origine de la phosphorylation d’ADP en ATP par des enzymes , ATP synthases
situées à la surface des crêtes et au contact de la matrice.

L’essentiel de l’ATP produit par respiration l’est au niveau des crêtes (32/36 par molécule de glucose oxydé).