Les organismes hétérotrophes

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Le métabolisme des cellules


Les organismes hétérotrophes prélèvent dans leur milieu les molécules organiques dont ils ont besoin. L’énergie de ces molécules est ensuite extraite par les voies métaboliques de respiration ou de fermentation.

I L’hétérotrophie

Les organismes hétérotrophes (champignons, animaux et certaines bactéries) prélèvent des molécules organiques dans leur milieu de vie pour produire leurs propres molécules organiques et extraire l’énergie nécessaire au fonctionnement de leurs cellules. Ils ne réalisent pas la photosynthèse.

À noter

Des cellules hétérotrophes peuvent être présentes dans les organismes autotrophes : par exemple, les cellules des racines des végétaux.

La source d’énergie des organismes hétérotrophes est stockée dans les molécules organiques qu’ils consomment. Elle peut être extraite au moyen de deux types de voie métabolique : la respiration et la fermentation.

II Les réactions métaboliques des hétérotrophes

La respiration correspond à l’ensemble des réactions qui permet d’extraire, grâce au dioxygène, l’énergie présente dans les molécules de glucose. Ces réactions libèrent de l’eau et du dioxyde de carbone.

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Doc Comparaison respiration/photosynthèse

En simplifiant, on peut considérer que impliquées dans la respiration sont les réactions « inverses » de celles de la photosynthèse.

Une partie des réactions de respiration a lieu dans le cytoplasme, l’autre partie dans des organites spécialisés : les mitochondries.

La grande majorité des organismes vivants effectue la respiration cellulaire. Pour les végétaux, la grande différence avec les hétérotrophes réside dans le fait que le glucose qu’ils dégradent lors de la respiration ne provient pas d’autres êtres vivants ; il est issu de la photosynthèse.

La fermentation correspond à l’ensemble des réactions permettant d’extraire, en l’absence de dioxygène, l’énergie présente dans les molécules de glucose. Ces réactions libèrent du CO2 et d’autres composés organiques (alcool, acide lactique). Ces réactions ont lieu dans le cytoplasme des levures, des bactéries ou des cellules musculaires des animaux, dans des conditions de manque d’O2.

Méthode

Montrer le contrôle du métabolisme par l’information génétique

La concentration en dioxygène présent dans l’environnement de levures mutantes et sauvages a été mesurée avant et après l’injection de glucose.

Montrer que l’information génétique des levures contrôle leur métabolisme.

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Doc Concentration en O2 dans le milieu en fonction du temps

Les levures mutantes ont un ADN modifié qui ne peut plus coder une molécule (le cytochrome c) normalement présente dans les mitochondries et impliquée dans une réaction métabolique.

Conseils

Étape 1 Commenter l’évolution de la concentration en O2 dans chaque milieu. Chiffrer ces observations.

Étape 2 Faire appel à ses connaissances (gaz absorbés/rejetés durant le métabolisme des levures) pour expliquer ces variations.

Étape 3 Interpréter les différences observées entre levures mutantes et sauvages pour montrer que leur information génétique contrôle leur métabolisme.

Solution

Étape 1 La concentration en O2 chute après l’injection de sucre, seulement chez les levures normales (elle passe de 4,8 à 0,8 mg/L en 6 minutes). Chez les levures mutantes, elle reste stable à 5,25 mg/L.

À noter

La fermentation n’est pas étudiée ici, car le dioxygène est toujours présent durant l’expérience.

Étape 2 La respiration des levures s’accompagne d’une consommation d’O2 (et d’un rejet de CO2, non visible ici).

Étape 3 La chute de la concentration en dioxygène est due à sa consommation par les levures sauvages lors de la respiration. Les levures mutantes ne consomment pas d’O2 (son taux reste stable) : elles ne respirent pas.

C’est la modification de l’information génétique qui prive les levures mutantes d’une molécule normalement présente dans les mitochondries, le cytochrome c, et les empêche de respirer. Cette molécule doit donc être essentielle à l’une des réactions de la respiration, qui a lieu dans les mitochondries.