Le métabolisme des cellules est un des chapitres en SVT de Seconde générale. Que retenir ?
Introduction du métabolisme des cellules
La cellule est l’unité de base du vivant. C’est la plus petite unité constitutive fonctionnelle d’un être vivant. C’est un système moléculaire doué de métabolisme, de croissance et de reproduction. Le métabolisme correspond à l’ensemble des réactions qui se déroulent dans le milieu intérieur des cellules. Il existe deux grands métabolismes liés à la production de matière : hétérotrophe et autotrophe.
1/Métabolisme hétérotrophe
1.1/Un métabolisme dépendant
Les animaux et les champignons sont des êtres vivants hétérotrophes. Ils ont besoin de puiser dans leur environnement les nutriments nécessaires à leur survie. Ils sont constitués d’une ou de plusieurs cellules hétérotrophes qui ont besoin de matière première pour produire de l’énergie et de la matière.
Contrairement aux cellules autotrophes, comme les cellules chlorophylliennes qui produisent leur propre nourriture, les cellules hétérotrophes doivent obtenir leur nourriture à partir du milieu extracellulaire. C’est pourquoi elles ont développé des mécanismes pour absorber et traiter les nutriments nécessaires à leur métabolisme.
1.2/La respiration cellulaire comme source d’énergie dans le métabolisme des cellules
Les cellules ont besoin d’énergie pour fonctionner, c’est une condition sine qua non de leur activité. En présence de dioxygène, les cellules peuvent obtenir cette énergie grâce à la respiration cellulaire qui se déroule dans les mitochondries. Cette réaction chimique oxyde le sucre en dioxyde de carbone et en eau, produisant de l’énergie. Cependant, cette réaction génère également des déchets.
Dans certaines situations, les cellules peuvent se retrouver privées de dioxygène. Dans ce cas, elles ne peuvent plus réaliser la respiration cellulaire pour produire de l’énergie. Pour pallier cette absence d’oxygène, certaines cellules peuvent alors avoir recours à la fermentation, un processus métabolique alternatif qui produit également de l’énergie mais avec un rendement énergétique beaucoup plus faible que la respiration cellulaire.
1.3/La transformation de nutriments comme source de matière
La cellule est une entité complexe capable de synthétiser les molécules organiques nécessaires à son activité. Ces molécules comprennent les glucides, les protéines (dont les enzymes), les lipides et les acides organiques. Le lieu où cette synthèse se produit est le cytoplasme, où les nutriments absorbés par la cellule sont transformés en molécules organiques.
La synthèse d’une molécule organique est le résultat d’une série de transformations successives qui permettent de passer d’une molécule initiale à une molécule finale. Cette série de réactions forme une voie métabolique, qui peut être unique pour chaque type de molécule organique produite.
Ces transformations sont possibles grâce aux enzymes, des protéines particulières codées par le matériel génétique. L’information génétique contrôle donc indirectement le métabolisme cellulaire.
2/Métabolisme autotrophe
2.1/Un métabolisme autonome
Certains types de cellules, appelées cellules autotrophes, peuvent produire leur propre énergie et matière organique sans avoir besoin de puiser dans le milieu extracellulaire. Les cellules chlorophylliennes en font partie et ont besoin de nutriments minéraux et d’énergie lumineuse pour survivre.
2.2/La photosynthèse, source de sucres dans le métabolisme des cellules
Les cellules chlorophylliennes contiennent des organites appelés chloroplastes, dans lesquels se déroule la photosynthèse. Ce processus utilise l’énergie lumineuse captée par la chlorophylle pour produire du sucre à partir de l’eau et du dioxyde de carbone.
Les sucres ainsi produits sont utilisés pour produire de l’énergie et des molécules organiques via la respiration. En présence de lumière, la photosynthèse est plus importante que la respiration, ce qui se traduit par une absorption de CO2 et un rejet d’O2. En absence de lumière, seuls les échanges respiratoires ont lieu, ce qui se traduit par une absorption d’O2 et un rejet de CO2.
2.3/Métabolismes dans le végétal
Les végétaux chlorophylliens ont deux types de cellules : les cellules chlorophylliennes, principalement présentes dans les feuilles, qui sont autotrophes et exportent une grande partie des sucres produits par photosynthèse via la sève élaborée. Les cellules non chlorophylliennes présentes dans la tige, les racines, qui sont hétérotrophes ont besoin de ces sucres pour leur métabolisme. Ainsi, la photosynthèse des cellules chlorophylliennes permet de fournir de l’énergie et de la matière organique aux cellules non chlorophylliennes.