[Bio][TS]Bac Métropole partie 2 (spécialité)

[piwi]

2ème PARTIE - Exercice 2 - Résoudre un problème scientifique (Enseignement de spécialité). 5 points.
DIVERSITÉ ET COMPLÉMENTARITÉ DES MÉTABOLISMES

Les levures sont des champignons unicellulaires.

A partir des trois documents mis en relation avec vos connaissances, retrouvez les caractéristiques de la fermentation alcoolique, puis expliquez sa différence de rendement avec la respiration cellulaire.

Document 1 : le développement des levures et la production d’ATP
Dans deux milieux de même volume, contenant de l’eau et du glucose en excès, on ajoute une même quantité de levures. L’un contient du dioxygène, l’autre non. Ces deux milieux sont placés quelques jours dans des conditions favorables identiques.
Document 1a : observation au microscope optique des levures (x 700) identiques dans les deux milieux en début d’expérience
Figure 1
Document 1b : résultats au bout de quelques jours
Figure 2
D'après Manuel de Terminale, Hatier, 2002

Document 2 : une expérience historique de Pasteur
Pasteur a réalisé des cultures de levures en présence de glucose dans des conditions de concentrations en dioxygène décroissantes de l’expérience 1 à l’expérience 3.
Figure 3
Le nombre de signes (+) est proportionnel à la quantité mesurée.
D'après Nutrition et métabolisme, P. Mazliak, 1995

Document 3 : les levures en fermentation alcoolique
Une cuve hermétique est reliée à une sonde qui permet de mesurer la concentration en dioxyde de carbone.

On remplit totalement la cuve avec une suspension de levures : le milieu est dépourvu de dioxygène et les levures ne peuvent que pratiquer la fermentation alcoolique.
Au début de la manipulation (t = 0 min), on injecte dans la cuve une solution de glucose

Document 3a : évolution de la concentration en dioxyde de carbone dans la cuve en fonction du temps
Figure 4
Document 3b : évolution de la quantité de glucose dans le milieu.
Glucose En début de manipulation
(à t = 0 min)
++++

Glucose En fin de manipulation
(à t = 7 min)
++
Le nombre de signes (+) est proportionnel à la quantité de glucose.
D'après Manuels de Terminale spécialité, Nathan et Didier,2002
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[piwi]

A présent voyons une correction de la partie 2 (enseignement de spécialité) du bac-métropole
Je rappelle que j’ai déjà corrigé la partie 2 (enseignement obligatoire) ici: http://forums.futura-sciences.com/thread152021.html

Je vais commencer par donner mon avis sur cet énoncé et il n’est pas très gentil. Je le trouve pauvre et sans grand intérêt. Il n’est pas précis, dans les documents 2 et 3 on parle en quantité d’éthanol et de glucose. Aucune donnée chiffrée ne peut être extraite, aucun document n’apporte d’information nouvelle pour le lycéen. Une grosse partie du travail repose dés lors sur sa capacité à disserter sur le métabolisme énergétique cellulaire vu que l’on a presque rien à commenter sur les figures. Rien ne vient titiller la curiosité, rien n’encourage la réflexion, rien n’éveille l’esprit. Quand je pense que c’est l’exercice de spécialité, donné aux personnes supposées les plus intéressées par la biologie c’est triste…
Allons y quand même :

En préliminaire disons que les levures ne sont pas des bactéries mais des organismes eucaryotes unicellulaires.
Le document 1 montre que l’anaérobie ne tue pas les cellules. Si l’on compare la population cellulaire initiale (doc 1a) à la population obtenue au bout de quelques jours d’anaérobie (doc 1b-bas) on voit que la croissance est sensible. En revanche on voit que cette croissance reste nettement moindre que celle obtenue en aérobie (doc 1b-haut). Ceci est du à une diminution de l’énergie disponible dans les cellules en situation anaérobiques. En effet, l’énergie est stockée sous forme d’ATP (adénosine triphosphate) dans les cellules. L’énergie est libérée grâce à l’hydrolyse d’une liaison riche en énergie selon la réaction ATP  ADP + Pi. Ainsi la cellule doit pouvoir constamment régénérer son stock d’ATP principalement grâce à l’hydrolyse du glucose. Que ce soit en aérobie ou en anaérobie, le glucose est d’abord dégradé en 2 molécules de pyruvate (CH3-CO-COOH) + 2ATP au cours de la glycolyse.
En présence d’oxygène la cellule peut synthétiser jusqu'à 38 molécules d’ATP par molécule de glucose grâce à deux décarboxylations oxydatives prenant place dans la matrice des mitochondries (cycle de Krebs/ acides tricarboxyliques/acide citrique) puis grâce aux phosphorylations oxydatives réalisées par la chaîne respiratoire dans les membranes internes des mitochondries. Au final, la dégradation du glucose est complète C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
En absence d’oxygène la cellule n’a pas accès ce mécanisme. Elle utilise alors la fermentation qui lui permet de ne régénérer que 2 ATP (ceux produits durant la glycolyse) par molécule de glucose. C’est ce qui est illustré dans la colonne de droite du document 1b. Durant la fermentation, la dégradation du pyruvate est incomplète. Les deux autres documents (doc 2 et 3) s’attachent à préciser les déchets générés

Le document 2 montre dans sa colonne de droite qu’en absence d’oxygène le rendement de croissance des bactéries est à peu près 40 fois moindre en anaérobie ce qui est en accord avec ce que nous discutions plus haut par rapport à la disponibilité énergétique dans les cellules. Il montre aussi dans sa colonne de gauche qu’en anoxie les cellules produisent de l’éthanol. On a donc une fermentation alcoolique. Enfin le document 3 montre qu’a mesure que le glucose est consommé (doc 3b), les cellules produisent du CO2 (doc 3a). Les documents 2 et 3 permettent donc de dresser le bilan de la fermentation alcoolique: CH3-CO-COOH  CH3-CHO + CO2.

Conclusion : Les cellules disposent de deux modalités de production d’ATP. En aérobie elles utilisent la respiration cellulaire qui produit beaucoup d’ATP en hydrolysant totalement le glucose en produisant pour seul déchet du CO2. Cette importante source d’énergie permet une croissance cellulaire soutenue. En anaérobie, elles utilisent la fermentation alcoolique, hydrolyse incomplète du glucose produisant peu d’ATP et conduisant à la formation de CO2 et d’éthanol. Le faible rendement énergétique permet la survie cellulaire mais est peu propice à la croissance cellulaire.

[piwi]

Il y a un truc qui me chiffonait dans ma correction et que je n'arrivait pas à voir distinctement. Le bilan de la fermentation alcoolique n'est pas celui que j'ai ecris là!!!
Là c'est la fermentation lactique qui n'a rien à voir avec celle qui nous intéresse ici!!!!!!!
Le bilan de la fermentation alcoolique c'est: C6H2O6 --> 2 C2H5-OH + 2CO2 ou CH3-CO-COOH-->C2H5-OH + CO2