La fermentation
Pour connaitre les étapes de la fermentation, on propose les documents suivants:
Document 1: La fermentation alcoolique:
C’est une fermentation courante chez les levures et comme son nom l’indique elle crée de l’éthanol (alcool). Cette fermentation se déroule en deux étapes. La première est une décarboxylation du pyruvate créant de l’aldéhyde acétique et dégageant du CO2. La seconde est une hydrogénation de l’aldéhyde acétique en éthanol permettant de recycler les transporteurs NAD.
Document 2: La fermentation lactique:
C’est une fermentation ayant lieu au niveau des muscles et qui va créer de l’acide lactique. Dans cette fermentation il n’y a qu’une seule étape celle de l’hydrogénation du pyruvate par les transporteurs d’hydrogène réduits NADH,H+. Il n’y a donc pas de libération de gaz comme pour la fermentation alcoolique.
A partir de l’exploitation des documents 1 et 2 et de vos connaissances,
1 – Etablir l’équation bilan de la fermentation lactique et la fermentation alcoolique.
2 – Déduire le bilan énergétique en ATP de chaque type de fermentation.
3 – Comparer le bilan énergétique en ATP de la fermentation et de la respiration.
4 – Interpréter la différence entre le bilan énergétique en ATP de la fermentation et celui de la respiration.
5 – Calculer le rendement énergétique = pourcentage de l’énergie obtenue sous forme d’ATP par la dégradation complète (respiration) ou incomplète (fermentation) d’une molécule de glucose par rapport à l’énergie contenue dans cette molécule de glucose, sachant que la valeur énergétique du glucose: 2840 kJ.mol-1 et celle de l’ATP: 30,5 kJ.mol-1
6 – Interpréter ce rendement énergétique.
7- Grâce aux informations précédentes, réaliser un tableau comparatif entre la fermentation alcoolique, la fermentation lactique et la respiration.
1-
- L’équation bilan de la fermentation alcoolique : C6H12O6 + 2ADP + 2Pi —-> 2[C2H5OH] + 2CO2 + 2ATP
- l’équation bilan de la fermentation lactique : C6H12O6 + 2ADP + 2Pi —-> 2[CH3CHOHCOOH] + 2ATP
2 – Le bilan énergétique des deux types de fermentation est 2ATP.
3 – Le bilan énergétique de la fermentation (2ATP) est faible par rapport à celui de la respiration (36ATP ou 38ATP). La respiration cellulaire est donc beaucoup plus efficace que la fermentation.
4 – Le bilan énergétique en ATP de la fermentation est faible car la dégradation du glucose est incomplète d’où la génération de résidus organiques contenant encore une énergie potentielle. le bilan énergétique en ATP de la respiration est plus important car la dégradation du glucose est complète d’où la production de résidus minéraux pauvre en énergie.
5 – La dégradation d’une molécule de glucose permet à la cellule de produire 36 ou 38 molécules d’ATP par respiration alors que cette dégradation est incomplète et ne permet de régénérer que 2 molécules d’ATP par fermentation.
- Le rendement énergétique de la respiration est de: 30,5 × 36 x 100 / 2840 soit 38,66 %. ou 30,5 × 38 x 100 / 2840 soit 40,8 %.
- Le rendement énergétique de la fermentation est de: 30,5 × 2 x 100 / 2840 soit 2,14 %.
6 -Le rendement de conversion énergétique est plus élevé dans le cas de la respiration que dans le cas de la fermentation, mais reste cependant relativement faible, une grande partie de l’énergie chimique des métabolites étant perdue sous forme de chaleur ou de déchets organiques (contenant encore une énergie potentielle).
Évaluation 1 : Des levures sont mises en culture. On mesure la concentration de différentes molécules au cours du temps, avant et après l’injection de glucose. Les résultats sont indiqués dans le graphe ci-dessous.
D’après résultats expérimentaux présentés dans le graphe ci-dessus, répondez aux questions du Quiz.
Évaluation 2 :