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Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques

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Thème 2 : Les systèmes vivants échangent de la matière et de l’énergie
Activité Elève
Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques
Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques
1 - NOTION DE SYSTEME
PRESENTATION DU METABOLISME CELLULAIRE
Connaissances
Le métabolisme cellulaire est constitué par
l'ensemble des voies métaboliques d'une cellule. Une
voie métabolique est une suite de transformations
chimiques catalysées par des enzymes.
Capacités
Exploiter des ressources documentaires pour :
- Reconnaître le type de système étudié : isolé, fermé,
ouvert, stationnaire.
Activité 1 : Notion de système
On appelle système l’ensemble de la matière située à l’intérieur d’un volume V délimité par une
surface fermée S. La matière située à l’extérieur de cette surface constitue le « milieu extérieur ».
− Un système isolé est un système pour lequel il n'y a aucun échange avec l'extérieur : ni matière, ni
énergie.
− Un système fermé est un système n'échangeant pas de matière avec l'extérieur mais qui échange de
l'énergie (chaleur ou travail).
− Un système ouvert est un système échangeant de la matière et de l’énergie avec l'extérieur.
On entend par « énergie », la chaleur mais également toute forme de « travail ».
Document 1 : Les différents systèmes
Document 2 :
Lorsque de la matière ou de l’énergie est transférée du système vers le milieu extérieur, le signe
associé à cet échange est le signe 1. Indiquer pour chacun des schémas du document 1, à quel système il correspond.
2. Indiquer si les systèmes cités ci-dessous sont fermés, ouverts ou isolés. Justifier la réponse.
3. Schématiser un échange de matière avec l’extérieur en représentant l’état initial et final du
système. En déduire une explication à la convention de signe donnée dans le document 2.
− vous
− la pièce dans laquelle vous vous trouvez (vous inclus)
− une voiture à l'arrêt : distinguer selon que les portières sont ouvertes ou fermées
− une voiture qui roule
− une bouteille isotherme (thermos)
− la Terre
− l’Univers
− la dissolution d’un comprimé effervescent produisant un dégagement gazeux
(distinguer le cas où le récipient est ouvert et celui où il est fermé)
− une cellule biologique
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Thème 2 : Les systèmes vivants échangent de la matière et de l’énergie
Activité Elève
Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques
Activité 2 : Généralités sur le métabolisme
Les organismes vivants sont des systèmes ouverts qui interagissent en permanence avec
l’environnement par des échanges d’informations de matière et d’énergie.
Document 1 : De l’organisme à la cellule
Un organisme pour son développement doit pouvoir échanger avec son environnement :
- il y puise de l’oxygène et de nombreuses molécules apportées par l’alimentation, qu’il va
métaboliser pour assurer sa croissance, son fonctionnement et son renouvellement,
- il y rejette ses déchets.
La biochimie a pour but d’étudier, à l’échelle moléculaire, l’ensemble des transformations se déroulant
au sein de la matière vivante.
On peut comparer chacune des cellules qui constituent un organisme animal ou végétal à un
organisme miniaturisé ; les besoins qui existent au niveau d’un organisme se retrouvent au niveau de
chacune de ses cellules. Ainsi, les cellules qui constituent notre corps effectuent de nombreux
travaux :
- travail mécanique,
- travail de transport de substances dans la cellule et à travers ses membranes,
- travail de synthèse de molécules,
- production de chaleur.
Tous ces travaux nécessitent de la matière et consomment de l’énergie.
Les nutriments, apportés par l’alimentation, fournissent aux cellules l’énergie et la matière
dont elles ont besoin.
Document 2 : Les réactions chimiques du métabolisme
Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques se déroulant dans la cellule
Une voie métabolique est une suite de transformations chimiques catalysées par des enzymes.
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Thème 2 : Les systèmes vivants échangent de la matière et de l’énergie
Activité Elève
Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques
Questions :
A l’aide de vos connaissances et des documents :
1. Donner un exemple pour chaque type de travail cité dans le document 1 et réalisé par les cellules
d’un organisme.
2. Proposer une définition de l’anabolisme et du catabolisme et une définition plus précise du
métabolisme.
3. Compléter le schéma du document 3 résumant les principaux échanges entre un organisme et le
milieu extérieur et nommer les appareils mis en jeu.
Document 3 : Schéma récapitulatif des principaux échanges entre un organisme et le milieu
extérieur (cf 1ère thème 2 chapitre3)
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Thème 2 : Les systèmes vivants échangent de la matière et de l’énergie
Activité Elève
Chapitre 1 : Utilisation des voies métaboliques
1 - RECAPITULATIF COURS
Un système :
Objet ou ensembles d’objets séparés de l’environnement
extérieur par une frontière matérielle ou non. A travers
cette frontière se produit des échanges de matière et/ou
d’énergie avec l’extérieur.
Relation du système avec le milieu extérieur
Système
ouvert
fermé
isolé
cellule
Tube à essai fermé
Thermos parfait
Echange
Exemples
Convention de signe
Le système reçoit de l’énergie
ou de la matière : Signe ……
Le système perd de l’énergie
ou de la matière : Signe ……..
Système
Un organisme vivant est un système ouvert, qui échange de la matière et de l’énergie avec l’extérieur.
L’étude des échanges d’énergie au cours des réactions chimiques ayant lieu dans un système est la
thermodynamique. Elle traduit les échanges de chaleur et de travail.
Métabolisme = catabolisme + anabolisme
- Le métabolisme est l’ensemble des réactions biochimiques se déroulant dans une cellule : réactions de
synthèse de molécules (anabolisme) et de dégradation de molécules (catabolisme) dans l’organisme.
- L’anabolisme est l’ensemble des réactions de synthèse de grosses molécules (constituant la matière vivante) à
partir de petites molécules simples. Ces réactions consomment de l’énergie.
- Le catabolisme est l’ensemble des réactions de destruction de molécules complexes en molécules simples.
Ces réactions permettent de fabriquer de l’énergie.
Une voie métabolique est l’ensemble des réactions catalysées par des enzymes mises en œuvre par la
cellule pour transformer une molécule A en molécule B.
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