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Le métabolisme : définition et métabolisme des cellules

L’essentiel

Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans une cellule ou un organisme. Il comprend les réactions qui construisent des molécules et celles qui les dégradent en libérant de l’énergie. Il dépend des enzymes et des échanges de matière et d’énergie avec le milieu.

Définition du métabolisme

Une cellule vivante n’est jamais à l’arrêt. Elle prélève des substances, les transforme, en rejette d’autres. Le métabolisme désigne toutes ces transformations. Il permet à la cellule de produire son énergie et de fabriquer ses propres molécules.

Les deux faces du métabolisme
AnabolismeCatabolisme
PrincipeConstruire de grosses moléculesDégrader des molécules
ÉnergieEn consommeEn libère
ExempleFabriquer des protéines à partir d’acides aminésOxyder le glucose par la respiration

Métabolisme autotrophe et métabolisme hétérotrophe

Toutes les cellules ont besoin de matière et d’énergie, mais elles ne les obtiennent pas de la même manière.

Autotrophe : la cellule produit sa matière organique à partir de matière minérale. Hétérotrophe : elle doit prélever de la matière organique.

Métabolisme autotropheMétabolisme hétérotrophe
Source de carboneMatière minérale (CO₂)Matière organique
Source d’énergieLumière, pour les cellules chlorophylliennesMolécules organiques consommées
Processus cléPhotosynthèseRespiration ou fermentation
ExemplesCellule de feuille, algueCellule animale, levure, cellule de racine

Le cas des cellules chlorophylliennes

Les cellules chlorophylliennes possèdent des chloroplastes. À la lumière, elles fabriquent des sucres par photosynthèse. Elles ont aussi des mitochondries et respirent en permanence. Une cellule de feuille cumule donc les deux métabolismes.

Dans une même plante, les cellules des racines n’ont pas de chloroplastes. Elles sont hétérotrophes et reçoivent les sucres produits par les feuilles.

Les enzymes contrôlent le métabolisme

La plupart des réactions du métabolisme sont catalysées par une enzyme, une protéine qui accélère la réaction sans être consommée. Une enzyme est spécifique : elle agit sur un substrat précis, qui se fixe sur son site actif. Les gènes présents et actifs dans une cellule déterminent ses enzymes, donc son métabolisme.

  • L’amylase de la salive découpe l’amidon en petits sucres.
  • La RuBisCO, dans le chloroplaste, fixe le CO₂ sur une molécule organique.
  • Une levure possède des enzymes de la fermentation et de la respiration : elle change de voie selon l’O₂ disponible.

Mesurer le métabolisme des cellules

En TP de seconde, on suit le métabolisme en mesurant les échanges de gaz avec des sondes (ExAO). Voici comment interpréter les courbes de dioxygène.

Interpréter une courbe de dioxygène
ExpérienceÉvolution de l’O₂Conclusion
Levures + glucoseBaisseRespiration
Algues à l’obscuritéBaisseRespiration seule
Algues à la lumièreHausseLa photosynthèse dépasse la respiration

Les erreurs à éviter

  • Les plantes sont autotrophes, donc elles ne respirent pas. Elles sont autotrophes et elles respirent.

    Autotrophe décrit l’origine de la matière organique, pas la façon d’en tirer de l’énergie.

  • Le métabolisme, c’est la vitesse à laquelle on grossit. Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques d’un organisme.

    La dépense d’énergie au repos n’en est qu’une mesure, appelée métabolisme de base.

Exercices corrigés

  1. 1. Le métabolisme désigne :

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    l’ensemble des réactions chimiques de l’organisme. C’est la définition du métabolisme : toutes les réactions de synthèse et de dégradation.

  2. 2. Lequel de ces exemples relève de l’anabolisme ?

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    Fabriquer une protéine. La synthèse d’une grosse molécule à partir de petites est une réaction de construction.

  3. 3. Une cellule de racine de carotte a un métabolisme :

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    hétérotrophe. Sans chloroplastes, elle dépend de la matière organique produite par les feuilles.

  4. 4. Quel est le rôle d’une enzyme ?

    Voir la correction

    Accélérer une réaction chimique. Une enzyme est un catalyseur biologique, retrouvé intact à la fin de la réaction.

  5. 5. Des algues vertes sont placées à la lumière dans un récipient fermé. Que deviennent les taux de gaz, en général ?

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    L’O₂ monte et le CO₂ baisse. À la lumière, la photosynthèse des algues l’emporte sur leur respiration.

  6. 6. Dans un milieu sans glucose et à l’obscurité, des levures ne consomment presque plus d’O₂. Pourquoi ?

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    Elles n’ont plus de matière organique à oxyder. Les levures sont hétérotrophes : sans substrat organique, leur respiration diminue. L’obscurité n’y change rien.

Questions fréquentes

Quelle est la définition du métabolisme en SVT ?

C’est l’ensemble des réactions chimiques d’une cellule ou d’un organisme, qui transforment la matière et l’énergie.

Qu’est-ce que le métabolisme de base ?

C’est la dépense d’énergie minimale d’un organisme au repos, nécessaire aux fonctions vitales comme la respiration et la circulation.

Pourquoi deux cellules du même organisme ont-elles un métabolisme différent ?

Parce qu’elles n’expriment pas les mêmes gènes : elles n’ont pas les mêmes enzymes ni les mêmes organites.

Pour aller plus loin