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profSVT OEHMICHEN

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Exercices corrigés, schémas & conseils méthodologiques pour progresser en SVT (niveau Lycée)

2011_spé_ Métabolisme fermentation

Étude expérimentale du métabolisme des levures

Objectif = déterminer si une évolution des conditions du milieu de culture peut induire une variation du métabolisme.

Matériel :

- Une suspension de levures maintenues à 28°C en milieu oxygéné et glucosé.

- De l’eau à 30°C

- Une seringue de 10mL prolongée par un fin tuyau

- Une chaîne de mesure ExAO avec bioréacteur, cache, sonde à CO2, sonde oxymétrique, sonde à éthanol et logiciel d'acquisition des mesures

Mise en place du dispositif :

- Placer dans la cuve périphérique du bioréacteur de l’eau à 30°C.

- Introduire 10 mL de suspension très aérée de levures avec la seringue

- Lancer l’agitateur

- Mettre les sondes en place (attention: la mesure doit être lancée dès que les sondes sont mises en place)

Réalisation des mesures :

- Lancer la mesure pour une durée de 15 minutes et présenter les résultats de façon optimale.

- Tester la présence d'éthanol en fin d’expérience en mettant deux gouttes de suspension de levures au contact de l’autre alcootest.

exofermentation.png

1/ Déterminer le ou les facteur(s) variable(s) d’un milieu de culture non renouvelé et son (ou leurs) mode(s) de variation.

2/ Justifier la pertinence des différentes sondes pour étudier les différents types de métabolisme.

3/ Titrer et légender le graphe obtenu et préciser les conditions du milieu.

4/ À partir de l’exploitation des résultats de l’expérience réalisée, déterminer le lien entre évolution de la composition du milieu de culture et variation du métabolisme utilisé par les levures pour régénérer leur ATP.

5/ Si l’on admet qu’à 1 mole d’ATP correspond une énergie chimique potentielle de 40 kJ dans les conditions cellulaires et que l’oxydation complète in vitro d’une mole de glucose libère 2 860 kJ, calculer d’un rendement énergétique de production de l’ATP dans des conditions aérobies et dans des conditions anaérobies.

 

PROPOSITION CORRECTION :

- Déterminer le ou les facteur(s) variable(s) d’un milieu de culture non renouvelé et son (ou leurs) mode(s) de variation.

Les facteurs variables d’un milieu de culture non renouvelé sont les concentrations en glucose et en dioxygène.

Ces concentrations diminuent car le glucose et le dioxygène sont utilisés par les levures.

- Justifier la pertinence des différentes sondes pour étudier les différents types de métabolisme.

   La sonde à O2 est spécifique de la respiration, la sonde à éthanol est spécifique de la fermentation, la sonde à CO2 permet de suivre les deux phénomènes.

- Titrer et légender le graphe obtenu et préciser les conditions du milieu.

titre (la formulation y = f(x) est attendue) et légende des courbes (O2, CO2, éthanol) ;

indication des conditions de milieu : aérobiose, anaérobiose, glucose.

- À partir de l’exploitation des résultats de l’expérience réalisée, déterminer le lien entre évolution de la composition du milieu de culture et variation du métabolisme utilisé par les levures pour régénérer leur ATP.

À partir de la 200ième seconde, processus métabolique rejetant du CO2 et ne nécessitant pas de dioxygène : fermentation. Production pendant la fermentation d’un déchet organique : éthanol

Les levures sont des organismes unicellulaires hétérotrophes régénérant leur ATP :

  • en milieu aérobie, essentiellement par un métabolisme respiratoire = début de l’expérience
  • en milieu anaérobie, par un métabolisme fermentaire (fermentation alcoolique) = au cours de l’expérience au fur et à mesure de l’épuisement des substrats.

- Si l’on admet qu’à 1 mole d’ATP correspond une énergie chimique potentielle de 40 kJ dans les conditions cellulaires et que l’oxydation complète in vitro d’une mole de glucose libère 2 860 kJ, calculer d’un rendement énergétique de production de l’ATP dans des conditions aérobies et dans des conditions anaérobies.

- Rendement énergétique en conditions aérobies (respiration) = ( 36 x 40 ) / 2 860 => 50 %

- Rendement énergétique en conditions anaérobies (fermentation) = ( 2 x 40 ) / 2 860 => 3 %

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