SVT - Seconde - Lycée Camille St-Saëns

Les levures font gonfler la pâte... comment l'expliquer? Le fonctionnement (métabolisme: réactions chimiques se déroulant à l'intérieur d'une cellule) de la levure peut peut-être l'expliquer...
Comment fonctionnent les cellules?

Comme nous l’avons vu précédemment, les levures sont des Eucaryotes. Ce sont des champignons unicellulaires. Il se déroule à l’intérieur de chaque levure un ensemble de réactions chimiques qui lui procurent de l’énergie nécessaire à sa survie et à sa reproduction : c’est le métabolisme. Nous allons étudier le métabolisme de la levure Saccharomyces cerevisiae.

Réaction de la respiration :

C₆H₁₂O₆ (glucose) + 6O₂ => 6CO₂ + 6H₂O + ENERGIE

Réaction de la fermentation :

C₆H₁₂O₆ (glucose) => 2CO₂ + 2CH₃CH₂OH (éthanol) + énergie         

Nous allons essayer de définir le métabolisme des levures sous plusieurs conditions (sans glucose, avec glucose). Pour cela nous allons utiliser le dispositif ci-dessous :

http://svtrenoir.free.fr/documents/SvtRenoir_SpeSVT/Thm3_Glycemie/Spe_Glycemie_web/res/Spe3_TP3.eWeb/co/TP_Protocole1.html

Les levures seront placées dans la cuve où elles seront isolées de l’extérieur grâce au couvercle du bioréacteur. Différentes sondes sont disponibles (sonde à O₂, sonde à CO₂ ou sonde à éthanol) pour mesurer l’évolution des produits et réactifs des réactions faites par les levures. Nous obtiendrons alors des graphiques différents selon le métabolisme des levures.

1. Quels organismes sont ici étudiés? Ce sont les levures
2. Quels sont les réactifs et les produits de chaque réaction ? Les réactifs sont à gauche de la flèche de la réaction chimique (glucose et O2 pour la respiration, glucose pour l'éthanol). Les produits sont à droite de la flèche de la réaction chimique (CO2, H2O pour la respiration, éthanol et CO2 dans la fermentation)
3. Quelles sondes utiliser pour définir le métabolisme des levures ? Parmi les sondes à O2, à éthanol et à CO2, nous allons utiliser les sondes à O2 (variation de la concentration d'O2 caractéristique de la respiration) et à éthanol (variation de la concentration en éthanol caractéristique de la fermentation). En effet, la respiration et la fermentation entrainent des variations de concentration en CO2, une sonde à CO2 ne permet pas de distinguer la respiration de la fermentation.
4. Compléter les graphiques avec l’évolution des réactifs/produits choisis.

Je vois que le pourcentage de O₂ stagne de 0 à 30 secondes. Ce pourcentage se met ensuite à diminuer de 8% à 0% au bout de 5mn. Le taux en éthanol n'évolue pas de 0 à 5mn puis ce taux augmente de 0.015 jusqu'à 0.043 à 10mn.

Or je sais qu'au bout de 30 secondes, nous avons injecté du glucose dans le bioréacteur. Avec de l'O₂ sans glucose, les levures ne réalisent pas d'échange avec leur environnement. Avec de l'O₂ et du glucose, les levures consomment de l'O₂ ce qui peut être mis en relation avec la réalisation de la réaction de la respiration dont l'O₂ est un réactif. A partir de 5mn, il n'y a plus de dioxygène dans le bioréacteur et les levures produisent de l'éthanol. Cela peut être mis en relation avec la réalisation de la réaction de la fermentation dont l'éthanol est un produit.

Donc je peux conclure qu'avant 30 secondes (injection de glucose), les levures ne réalisent pas d'échange avec leur environnement; puis elles respirent jusqu'à la consommation de tout le dioxygène du bioréacteur. A partir de 5mn (consommation totale de O₂), les levures commencent à fermenter.

BILAN

De nombreuses réactions chimiques (respiration, fermentation) se déroulent dans une cellule (comme la levure par exemple). L’ensemble de ces réactions est le métabolisme. Il sert à la survie et à la reproduction de la cellule (production de matière et d’énergie).

Il existe donc des échanges entre une cellule et l’environnement. L’environnement (présence de glucose, absence de O2) contrôle le métabolisme.

(Ce sont les organites/ultrastructures des cellules qui leur permettent de réaliser leur métabolisme, exemple : la mitochondrie permet la respiration cellulaire.)

RETOUR SUR LE PAIN

Les levures en présence de farine (composé de sucre comme le glucose) et d'eau, produisent du CO₂ (par la respiration comme la fermentation). C'est ce gaz (CO₂) qui fait gonfler la pâte à pain.