Module Circulation, 4 respiration
Module B2 4 – Circulation, Respiration 2020-2021 4 1 Descriptif du module L’ensemble des cellules qui constituent l’organisme nécessitent de l’énergie Cette énergie est fournie par l’oxydation de substrats énergétiques au cours de la respiration cellulaire, laquelle consomme de l’énergie et de l’oxygène et libère du CO2
La respiration des Vertébrés en milieu aquatique et en milieu
respiration cellulaire lors de laquelle de la matière organique est oxydée par du dioxygène, ce qui aboutit à la formation de dioxyde de carbone Aussi, les organismes assurent un prélèvement de dioxygène dans leur environnement et un rejet de dioxyde de carbone – ces échanges gazeux portant le nom de respiration
Biologie Cellulaire PAES - F2School
Les mitochondries assurent la respiration cellulaire (consommation d’O 2, production de CO 2 et d’H 2 O) et la synthèse de molécules riches en énergie (Adénosine Tri-Phosphate ou ATP) Elles jouent aussi un rôle majeur dans la mort cellulaire programmée ou apoptose Les péroxysomes sont de petits organites impliqués dans la
Descriptions des cours – Biologie BIOLOGIE (BI – SCIENCES DE
La biologie cellulaire permettra d'expliquer les caractéristiques structurales et fonctionnelles des cellules Nous y explorerons la diversité des cellules, le fonctionnement des organites cellulaires, les mécanismes de transport membranaire ainsi que le fonctionnement de la photosynthèse et de la respiration cellulaire
Guide d’apprentissage Évaluations Corrigé des exercices
La respiration cellulaire Ce processus existe chez tous les êtres vivants (animaux, plantes, bactéries, etc ) Rappelons que chez les végétaux, la respiration cellulaire n’a lieu que durant la nuit en l’absence du soleil La respiration cellulaire est le contraire de la photosynthèse où les intrants de la photosynthèse deviennent donc les
TP 14 Étude pratique de la photosynthèse
On admettra que l’algue réalise en permanence la respiration cellulaire B Exploitation de résultats relatifs à l’alternance obscurité-lumière FIGURE 8 Évolution de la concentration de dioxygène et de dioxyde de carbone dissous dans le milieu de vie des Chlorelles en fonction du temps et de l’éclairement
TP : FRACTIONNEMENT CELLULAIRE, ISOLEMENT ET CARACTERISATION
respiration Certaines cellules sont capables de vivre en effectuant soit des fermentations, lorsqu'elles sont à l'abri de l'oxygène, soit une respiration cellulaire, en présence d'oxygène On peut prendre comme exemple la dégradation d'une molécule de glucose dans une cellule eucaryote, où les deux processus cohabitent (cf figure 1
ienes e a ie et e l ee COMMUN - Education
dans le sang, stockage/déstockage dans le foie/respiration cellulaire) Cela mettrait en évidence les échanges non seulement entre cellules, mais également entre organismes Cet exemple pourra également illustrer la spécialisation des cellules dans leur fonctionnement enzymatique Déroulement de l’activité
2nde : métabolisme des cellules CORRECTION
respiration en utilisant le glucose trouvé dans le milieu A l’obscurité on voit que les cellules autotrophes respirent aussi mais en utilisant le glucose qu’elles produisent à la lumière, comme elle photosynthètisent plus qu’elles ne respirent, cela ne se voit pas à la lumière 3
Biologie cellulaire en 30 fiches - WordPresscom
Partie 5 : Les divisions et le cycle cellulaire Fiche 12 Les chromosomes ; les divisions cellulaires 59 Fiche 13 L’appareil mitotique ; la cytodiérèse 64 Fiche 14 Le cycle cellulaire et son contrôle 69 www biblio-scientifique net 4 9 14 19 24 29 34 39 44 49 54 59 64 69
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TP : FRACTIONNEMENT CELLULAIRE,
ISOLEMENT ET CARACTERISATION DES MITOCHONDRIES
INTRODUCTION
: GLYCOLYSE, CYCLE DE KREBS ET CHAINE RESPIRATOIRELes cellules vivantes tirent leur énergie de l'oxydation de certains composés organiques (ex : le glucose et les
acides gras). Elles convertissent cette énergie potentielle en une forme d'énergie directement utilisable, la molécule
d'ATP (adénosine triphosphate). Deux grands processus sont impliqués dans cette conversion : la fermentation et la
respiration.Certaines cellules sont capables de vivre en effectuant soit des fermentations, lorsqu'elles sont à l'abri de
l'oxygène, soit une respiration cellulaire, en présence d'oxygène. On peut prendre comme exemple la dégradation
d'une molécule de glucose dans une cellule eucaryote, où les deux processus cohabitent (cf. figure 1. Notez que la
figure 1 est incomplète du point de vue du bilan en ATP, GTP, NADH et FADH 2 : ce sera à vous de la compléter avant le TP. cf. infra).La fermentation et la respiration débutent toutes les deux dans le cytoplasme, par une voie métabolique appelée
glycolyse. Lors de la glycolyse, le glucose est dégradé en pyruvate, ce qui produit de l'énergie sous forme d'ATP.
Ces réactions produisent aussi du pouvoir réducteur, sous forme de NADH (Nicotinamide Adénine Dinucléotide,
forme réduite), en réduisant le NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide, forme oxydée). Les réserves cellulaires de
NAD étant limitées, il est nécessaire de le régénérer pour permettre à la cellule de poursuivre la dégradation du
glucose par glycolyse.En absence de dioxygène, lors de la fermentation, la cellule reconvertit le NADH en NAD par un processus qui
ne produit pas d'ATP. Toutes les étapes de la fermentation se passent dans le cytoplasme.En présence de dioxygène, la respiration peut avoir lieu. Le pyruvate rentre dans la mitochondrie et est dégradé
en CO 2par les réactions du cycle de Krebs (cf. figure 1). Cette dégradation produit encore de l'énergie, sous forme
d'ATP et de GTP (1 GTP permet de générer 1 ATP). Cette dégradation produit aussi du pouvoir réducteur, sous
forme de NADH et de FADH2 (Flavine Adénine Dinucléotide, forme réduite). Une des particularités de la
respiration est que le pouvoir réducteur est converti en énergie au niveau de la membrane interne de la mitochondrie.
La membrane mitochondriale interne héberge des complexes de protéines à activité redox qui constituent la
chaine respiratoire. Pour l'essentiel, ce sont les complexes I, II, III, le cytochrome c et le complexe IV.
- Le NADH produit par la glycolyse et le cycle de Krebs est reconverti en NAD par le complexe I. Les électrons
libérés par cette réaction (en pointillés sur la figure 1) transitent du complexe I au complexe III, puis au cytochrome
c, et sont finalement absorbés au niveau du complexe IV par la réduction du dioxygène en eau.
- L'enzyme qui produit le FADH 2 au cours du cycle de Krebs, lors de la conversion du succinate en fumarate, estmembranaire, et appartient au complexe II de la chaine de transport des électrons (ce n'est pas montré sur la figure
1, pour des commodités de représentation). Le FADH
2 est converti en FAD par le reste du complexe II. Les électronslibérés par cette réaction transitent du complexe II au complexe III, puis au cytochrome c, et sont finalement
absorbés au niveau du complexe IV par la réduction du dioxygène en eau.Le trajet des électrons à travers cette chaine de transport a pour conséquence de faire passer des protons de la
matrice mitochondriale vers l'espace intermembranaire. La membrane mitochondriale interne étant imperméable aux
protons, il se créé un gradient de protons de part et d'autre de la membrane. La tendance des protons à repasser vers
la matrice pour équilibrer les concentrations constitue la force protomotrice. Les protons re-franchissent la membrane
mitochondriale interne au niveau d'un canal à protons, appelé ATP synthase, qui synthétise de l'ATP lorsque des
protons le traversent. On peut comparer ce mécanisme à une centrale hydroélectrique, où de l'eau (protons) est
stockée dans un réservoir (espace intermembranaire), bloqué par un barrage (membrane mitochondriale interne). De
l'énergie est produite sous forme d'électricité (ATP), lorque les vannes du barrage sont ouvertes et que l'eau tombe
(passage des protons vers la matrice par le canal de l'ATP synthase). Ainsi, la chaine respiratoire permet de convertir le pouvoir réducteur (NADH ou FADH 2 ) en ATP. Le bilan de ce processus est ATP1 NADH
1 FADH
2 3 ATP 2Respiration
:C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 OFermentation
(par ex. lactique) C 6 H 12 O 62 lactate (C
3 H 5 O 2 ) + 2 HOxydation complète du glucose
Oxydation incomplète du glucose
Glucose (6 atomes de carbone)
Pyruvate (3C) X2
GLYCOLYSE
Pyruvate (3C)
Acétyl-CoA (2C)
CO 2Succinnate (4C)
Fumarate (4C)
(4C) (6C) 2 CO 2Complexe I
Complexe II
Complexe III
Complexe IV
H H H H NADH NAD FADH 2 FAD O 2 H 2 O ATPCyt. c
CYCLE DE KREBS
CHAINE RESPIRATOIRE
cytoplasme espace intermembranaire matrice mb mitochondriale externe mb mitochondriale interne ATP synthase figure 1. Notez que la figure est incomplète du point de vue du bilan en ATP, GTP, NADH et FADH 2 , en ce quiconcerne la glycolyse et le cycle de Krebs. Ce sera à vous de la compléter avant le TP. cf. infra
BUT DU TP
Ce TP est consacré à la mise en évidence de réactions d'oxydo-réduction du métabolisme respiratoire, sur des
fractions mitochondriales. Le but de la manipulation est d'isoler des mitochondries par fractionnement cellulaire et
d'étudier in vitro l'activité "succinate-cytochrome c réductase" de la chaîne respiratoire.
PRINCIPE DE LA MANIPULATION
Principe du fractionnement cellulaire
Les mitochondries sont isolées du parenchyme de pomme de terre. Ce tissu homogène et non chlorophyllien permet
l'obtention de mitochondries qui ne sont pas contaminées par des chloroplastes. Le schéma de la figure 2 résume les
centrifugations effectuées et les étapes du fractionnement. La technique de centrifugation utilisée est dite
différentielle. La recherche d'activités enzymatiques spécifiques d'un type d'organite permet de les repérer au cours
du fractionnement et d'apprécier la pureté des culots obtenus. Principe de la mesure de l'activité "succinate cytochrome C réductase"Au niveau des mitochondries, la réaction qui va être mise en évidence peut être schématisée ainsi:
Le passage du cytochrome c de la forme oxydée à la forme réduite peut être suivi facilement au spectrophotomètre à
550 nm.
Succinate
(substrat réduit)Fumarate
(substrat oxydé)Réduit
Oxydé
Réduit
Oxydé
Réduit
Oxydé
H 2 O 1/2 O 21er groupe de
transporteursCytochrome C
2ème groupe de
transporteursREACTIONS DE LA CHAINE RESPIRATOIRE
REACTION DU CYCLE
DE KREBS
Complexes II et IIIComplexe IV
figure 2MANIPULATION
Manipulation à froid, récipients, tampons et solutions dans la glace pilée. Mettre la centrifugeuse à +4°C en début de séance.BROYAGE
- éplucher les tubercules de pomme de terre en faisant de grosses épluchures (à partir de 100 g de pomme de terre:
de tissu épluché) - laver à l'eau distillée froide dans un bécher - couper le matériel en tout petits cubes - ajouter 60 ml de milieu de broyage composé de:Tris-HCl0,1M (pH 7,5)
Saccharose0,4M ( choc osmotique)
EDTA1 mM (inhibe les protéases)
BSA0,1% (protège)
Cystéine1mg/g tissu (détourne l'activité protéasique) - grouper par 2 les préparations dans le bol du mixer (froid) - broyage à l'aide du broyeur à hélice, 60 secondes sur position 1 - filtrer dans un erlen à l'aide de la double gaze posée dans un entonnoir - exprimer au maximum le filtre en essorant le résidu solide - vérifier le pH, réajuster à pH 7,5 à l'aide d'une solution de Tris 2M (1 ou 2 gouttes)CENTRIFUGATIONS DIFFERENTIELLES
- répartir le filtrat dans des pots à centrifugation froids qui seront équilibrés 2 à 2 sur la balance en égalisant les
niveaux dans les tubes, il y a 6 pots de 250 ml dans la salle. - 1° centrifugation dans un rotor GSA à 4500 rpm pendant 15 mn:le surnageant 1 est transféré délicatement sans décoller le culot dans un nouveau pot de centrifugation
(!!!!! Les pots à la sortie de la centrifugeuse doivent être portés sur la glace et lentement pour ne pas décoller le
culot) - 2° centrifugation sur le surnageant 1 dans le rotor GSA à 4500 rpm pendant 15 mn le surnageant 2 est transféré dans un nouveau pot de centrifugation - 3° centrifugation sur le surnageant 2 dans le rotor GSA à 10000 rpm pendant 20 mn le surnageant 3 est jeté(!!!!! Ne pas jeter le surnageant avant d'avoir la solution de lavage à portée de main, le culot ne doit pas sécher).
Le culot 3 constitue un extrait brut de mitochondries, coloration marron-rouge due aux atomes de fer des
cytochromes.LAVAGE
- Le culot 3 est additionné de 2 ml de solution de lavage (c'est-à-dire solution de broyage sans cystéine) et les
organites sont remis en suspension à l'aide d'un Pipetman. Les culots bruts remis en suspension sont ensuite
transférés dans un tube de centrifugation froid de type Corex (il y a 6 tubes dans la salle, ne pas confondre avec
les tubes à hémolyse).- Équilibrer ensuite les tubes 2 à 2 sur la balance et centrifuger à 10000 rpm pendant 20 mn dans le Swinging
rotor HB-6.- Jeter le surnageant, et reprendre le culot de mitochondries "lavées" par 1,3 ml de tampon phosphate 0,05M.
- Homogénéiser le mélange dans un Potter (3 aller-retours) pour faire éclater les mitochondries et démasquer ainsi
la membrane interne. - Laisser la fraction mitochondriale sur la glace. MISE EN EVIDENCE IN VITRO DE L'ACTIVITE SUCCINATE-CYTOCHROME C REDUCTASEquotesdbs_dbs24.pdfusesText_30