FICHE DE RÉVISION – MÉTABOLISME, TRANSFERTS D’ÉNERGIE & MICROBIOTE

I. Le Métabolisme des Cellules et les Transferts d’Énergie

1. Définition du métabolisme

Le métabolisme est l’ensemble des réactions biochimiques qui se déroulent dans une cellule pour lui permettre de produire de l’énergie et des molécules nécessaires à son fonctionnement.

On distingue deux types de métabolisme :

• Catabolisme : Dégradation de molécules complexes en molécules plus simples, avec libération d’énergie (ex : respiration, fermentation).
• Anabolisme : Synthèse de molécules complexes à partir de molécules plus simples, nécessitant un apport d’énergie (ex : photosynthèse, synthèse des protéines).

Ces réactions ont lieu grâce à des enzymes qui accélèrent leur déroulement.

2. Métabolisme autotrophe et hétérotrophe

• Métabolisme autotrophe :
• Capacité à produire sa propre matière organique à partir de matières minérales.
• Utilise l’énergie lumineuse (photosynthèse) ou chimique (chimiosynthèse).
• Exemple : Plantes, algues, cyanobactéries.
• Métabolisme hétérotrophe :
• Nécessite d’utiliser des molécules organiques provenant d’autres êtres vivants.
• Ces molécules sont transformées en énergie utilisable via la respiration ou la fermentation.
• Exemple : Animaux, champignons, bactéries non photosynthétiques.

3. Réactions métaboliques essentielles

Les cellules produisent de l’énergie via trois grandes voies métaboliques :

a) Photosynthèse (Métabolisme autotrophe)

• Lieu : Se déroule dans les chloroplastes des cellules végétales.
• Équation chimique :
• 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie lumineuse -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
• Phases :
• Phase lumineuse : Absorption de la lumière par les chlorophylles et production d’ATP et de NADPH.
• Phase sombre (cycle de Calvin) : Utilisation du CO₂ pour fabriquer du glucose.
• Rôle : Produit de l’énergie chimique et du dioxygène.

b) Respiration cellulaire (Métabolisme hétérotrophe)

• Lieu : Se déroule dans les mitochondries.
• Équation chimique :
• C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie (ATP)
• Phases :

1. Glycolyse (dans le cytoplasme) : Transformation du glucose en acide pyruvique.
2. Cycle de Krebs (dans la mitochondrie) : Production d’énergie sous forme de NADH et FADH₂.
3. Chaîne respiratoire (dans la membrane interne de la mitochondrie) : Production massive d’ATP par phosphorylation oxydative.

• Rôle : Produit de l’ATP utilisé pour toutes les activités cellulaires.

c) Fermentation (Métabolisme hétérotrophe en anaérobie)

• Lieu : Se déroule dans le cytoplasme en absence d’oxygène.
• Types :
• Fermentation lactique (ex : muscles fatigués) :
• C₆H₁₂O₆ -> 2 CH₃CHOHCOO⁻ + 2 H⁺ + 2 H₂O
• Fermentation alcoolique (ex : levures) :
• C₆H₁₂O₆ -> 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂
• Rôle : Produire de l’énergie en absence d’oxygène, mais de manière moins efficace que la respiration.

4. Rôle des enzymes dans le métabolisme

• Définition : Protéines accélérant les réactions biochimiques en abaissant l’énergie d’activation.
• Spécificité : Chaque enzyme agit sur un seul substrat.
• Facteurs influençant l’activité enzymatique : Température, pH, concentration du substrat.
• Exemples d’enzymes :
• Amylase : Dégrade l’amidon en glucose.
• Catalase : Décompose l’eau oxygénée en eau et dioxygène.

5. Expériences clés à retenir

• Levures et métabolisme hétérotrophe : Mesure du CO₂ et O₂ pour différencier respiration et fermentation.
• Photosynthèse et lumière : Production d’O₂ par l’élodée en fonction de l’intensité lumineuse.
• Influence de la lumière sur les végétaux : Comparaison respiration/photosynthèse dans différentes conditions.

II. Le Microbiote

1. Définition et diversité du microbiote

• Microbiote : Ensemble des micro-organismes vivant dans un organisme.
• Microbiotes principaux : Intestinal, cutané, buccal, vaginal…
• Composition : Bactéries, champignons, virus, archées.

2. Origine et évolution du microbiote

• Acquis dès la naissance (accouchement et allaitement).
• Évolue selon l’alimentation, l’hygiène, la prise de médicaments.

3. Rôles du microbiote

• Digestion : Aide à la dégradation des aliments et absorption des nutriments.
• Défense immunitaire : Barrière contre les microbes pathogènes.
• Santé mentale : Influence sur le stress, l’anxiété et la dépression.
• Régulation des inflammations : Interaction avec le système immunitaire.

4. Facteurs influençant le microbiote

• Alimentation :
• Riche en fibres -> microbiote diversifié et sain.
• Trop de sucre/graisses -> déséquilibre.
• Antibiotiques :
• Peuvent perturber l’équilibre et favoriser certaines infections.
• Hygiène :
• Excès d’antibactériens (ex : gels hydroalcooliques) affaiblit le microbiote cutané.

5. Comment préserver son microbiote ?

• Avoir une alimentation équilibrée : Riche en fibres, probiotiques et prébiotiques.
• Limiter les antibiotiques : Seulement en cas de nécessité.
• Éviter l’excès d’hygiène : Favoriser un environnement microbien naturel.