Mécanismes de résistance au froid du chou puant

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2018 | Académie : Amérique du Nord


Amérique du Nord • Juin 2018

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Mécanismes de résistance au froid du chou puant

 À partir des informations extraites des documents et des connaissances, expliquer comment le chou puant peut résister à des froids extrêmes.

document 1 Le symplocarpe fétide, une plante singulière

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ph © Science Photo Library/David Cavagnaro, Visuals unlimited/Biosphoto

Partie reproductrice du symplocarpe fétide perçant la neige

Le symplocarpe fétide ou chou puant est une plante sauvage de la famille des Aracées qui apparaît dès la fin de l’hiver au Canada dans des bois encore enneigés.

Sa partie reproductrice, parvenue à maturité, forme alors une masse rouge-violet à l’odeur nauséabonde.

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© Scientific American, 2012.

A : spathe coupée avec, au centre, l’inflorescence ou spadice visible.

B : image thermique de l’échantillon A, produite par une caméra thermique.

D’après le site fleursduquebec.com et le dossier Pour la Science, octobre-décembre 2012

document 2 Évolution de la concentration en dioxygène de suspensions de mitochondries

On suit l’évolution de la concentration en dioxygène de deux suspensions de mitochondries initialement dépourvues de substrat respiratoire. La suspension A est issue de cellules de la spathe ; la suspension B est issue de cellules du spadice.

On teste sur ces suspensions les effets d’un ajout successif de différentes substances : du succinate, molécule organique dont l’oxydation au cours du cycle de Krebs est couplée à la production de composés réduits (R’H2) ;

du cyanure de potassium (KCN), molécule capable d’inhiber l’enzyme cytochrome c oxydase de la chaîne mitochondriale.

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Évolution de la concentration en dioxygène de la suspension A, référence, selon l’ajout de différentes substances

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Évolution de la concentration en dioxygène de la suspension B selon l’ajout de différentes substances

D’après le site SVT de Jean-Jacques Auclair

document 3 Deux chaînes respiratoires chez les plantes

La cytochrome c oxydase et l’oxydase alternative (AOX) sont des accepteurs d’électrons de chaînes respiratoires intervenant dans la réduction du dioxygène en molécule d’eau.

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Chaîne respiratoire à cytochrome c oxydase

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Chaîne respiratoire à oxydase alternative (AOX)

L’épaisseur de la flèche traduit l’intensité du flux de protons (H+).

document 4 Couplage énergétique de deux chaînes respiratoires différentes

Type de chaîne respiratoire

Production d’énergie sous forme ATP

Production d’énergie sous forme de chaleur

Chaîne respiratoire avec la protéine cytochrome c oxydase exprimée

+++++

faible

Chaîne respiratoire avec la protéine AOX (oxydase alternative) exprimée

+

forte

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Il faut expliquer le processus par lequel l’organe reproducteur de cette plante a une température nettement plus élevée que celle de la spathe qui l’entoure, et encore plus que celle du milieu extérieur. La température d’un organe végétal dépend de sa production de chaleur de sorte qu’il faut, en exploitant les documents, rechercher l’origine de la forte production de chaleur du spadice.

Il faut penser au fait que la chaleur est produite par les mécanismes de la respiration cellulaire. Ce n’est pas une forme d’énergie utilisable pour les activités cellulaires, mais elle contribue à la température de l’organe.

Il faut alors rechercher les caractéristiques de la respiration des mitochondries des cellules du spadice expliquant cette forte production de chaleur.

C’est la comparaison entre les cellules de la spathe et du spadice qui permet de dégager les spécificités des cellules du spadice.

Mobiliser ses connaissances

Les mitochondries jouent un rôle majeur dans la respiration cellulaire.

La chaîne respiratoire mitochondriale permet l’oxydation des composés réduits RH2, produits par le cycle de Krebs, associée à la réduction du dioxygène en eau. Ces réactions d’oxydo-réduction s’accompagnent de la production d’ATP, qui permet les activités cellulaires, et de chaleur.