
\setcounter{chapter}{1}
\chapter{Le métabolisme des cellules}
\section{Introduction}

Les cellules d'un organisme pluricellulaire ont des relations structurales 
entre elles, ce qui permet de constituer des tissus, des organes (cf. chapitre 
précédent). Leur spécialisation implique que chaque type cellulaire ne remplit 
pas les mêmes rôles : il se développe donc des relations fonctionnelles entre 
cellules.

\Par

Ces relations d'échanges se retrouvent également à plus grande échelle : celle 
des organismes.

\begin{problematique}
 Quelle est la nature des relations entre les différents organismes d'un milieu 
? entre ces organismes et leur milieu de vie ?
\end{problematique}

\section{Echanges de matière et d'énergie des organismes}

\subsection{Avec leur environnement : milieu et autres organismes}

Les éléments vivants d'un écosystème interagissent et établissent des relations 
trophiques (du grec \textit{trophê} : nourriture). Ils consomment de la matière 
et en 
produisent. La matière produite est utilisée pour l'être vivant lui-même 
(production de sa matière, production d'énergie par des réactions de 
dégradation) ou éliminée sous forme de déchets (excréments, urine).

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 \textit{Voir illustration page suivante.}
\end{center}
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\newpage

%% FIGURE 2.1
\begin{figure}
 \begin{center}
\includegraphics[width=10cm]{02_crs_2_1}
 \end{center}
\figcaption{Exemple d'interactions entre milieu et organismes du point de vue 
de la matière et de l'énergie}
\end{figure}

\subsection{Producteurs primaires et secondaires}

Les végétaux chlorophylliens sont des producteurs \textit{primaires}. Ils sont 
autotrophes. Les producteurs \textit{secondaires} sont des consommateurs et des 
décomposeurs. Les consommateurs consomment de la matière organique provenant 
d'un autre organisme vivant. Les décomposeurs consomment la matière organique 
morte et la convertissent en matière minérale. \`A la mort de tout être vivant, 
sous l'action des décomposeurs, cette matière organique est transformée en 
matière minérale grâce à la respiration cellulaire (détaillée par la suite) : 
le carbone se retrouve alors dans des molécultes de CO$_2$.

%% FIGURE 2.2
\begin{figure}
 \begin{center}
 \includegraphics{02_crs_2_2}
 \end{center}
\figcaption{Fonctionnement général d'un réseau trophique du point de vue des 
échanges de matière et d'énergie}
\end{figure}

\newpage

\subsection{Au sein de l'organisme}


Des expériences d'effeuillage de végétaux en croissance montrent que les
feuilles sont des organes indispensables à la croissance des autres organes ; 
Il y a donc une circulation de matière et d'énergie permettant cette croissance.

%% FIGURE 2.3
\begin{figure}
 \begin{center}
 \includegraphics{02_crs_2_3}
 \end{center}
\figcaption{Protocole et résultat d'une expérience de culture de plants de 
carotte dans deux conditions différentes}
\end{figure}

Le fonctionnement de chaque cellule nécessite des synthèses c'est-à-dire des 
fabrications et 
des dégradations de molécules. On appelle \textit{métabolisme} d'une cellule 
les 
transformations biochimiques qui s'y déroulent.

\nathanLive{Retrouvez une définition du métabolisme en vidéo avec}
\label{ch02-nl-1}

\emph{Voir exercices 1, 4, 5.}

\begin{problematique}
 Les échanges qui diffèrent selon la position de l'organisme dans un réseau 
trophique montrent que le métabolisme de toutes les cellules n'est pas le même.

\Par

Quelles sont les principales voies métaboliques des cellules des producteurs 
primaires et secondaires ?
\end{problematique}

\section{Les voies métaboliques}

Une voie métabolique est une succession de réactions biochimiques transformant 
une molécule en une autre. 

\subsection{Cas d'une cellule autotrophe : la voie métabolique de la \\
photosynthèse}

\subsubsection{Qu'est-ce que la photosynthèse ?}

La synthèse de molécules organiques est possible seulement dans les parties 
chlorophylliennes des végétaux, c'est-à-dire les feuilles vertes et certaines 
tiges. \linebreak La photosynthèse est l'opération de synthèse des molécules 
organiques 
par le végétal dans ses cellules chlorophylliennes, à partir de molécules 
minérales et grâce à l'énergie solaire.

\Par

%% FIGURE 2.4
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{02_crs_2_4}
 \end{center}
\figcaption{Equation bilan de la photosynthèse}
\end{figure}

\Par

La cellule est dite autotrophe car elle produit sa matière organique à partir 
de matière minérale exclusivement.

\subsubsection{Conditions d'existence de cette voie métabolique}

Le dioxyde de carbone provient de l'air (ou du gaz dissous dans l'eau dans le 
cas d'une plante aquatique). Par une suite de multiples réactions biochimiques, 
il y a production de molécules organiques et de dioxygène. Le dioxygène est 
libéré.

\Par

Dans une cellule, la chlorophylle est localisée dans les chloroplastes : il 
s'agit d'organites du cytoplasme. Seuls les chloroplastes possèdent tout 
l'équipement nécessaire en macromolécules (molécules de grande taille) qui 
permettent ces réactions. Parmi les macromolécules nécessaires, on trouve les 
enzymes : il s'agit de molécules nécessaires au déroulement des réactions mais 
qui se retrouvent intactes en fin de réaction. Sans elles, les réactions 
auraient lieu à une vitesse très faible, incompatible avec le fonctionnement 
des cellules.

\Par

%% FIGURE 2.5
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{02_crs_2_5}
 \end{center}
\figcaption{Localisation de la chlorophylle dans une cellule végétale}
\end{figure}

\subsection{Cas d'une cellule hétérotrophe}

Une cellule hétérotrophe a besoin de matière organique pour produire la sienne.

\Par

\begin{attention}
 Les végétaux comportent également des cellules hétérotrophes qui ont besoin 
des apports des cellules autotrophes : il s'agit des cellules non 
chlorophylliennes.
\end{attention}

Les cellules hétérotrophes possèdent des enzymes leur permettant d'utiliser la 
matière organique qui leur parvient.

\Par

Quasiment toutes les cellules, qu'elles soient autotrophes ou hétérotrophes, 
utilisent la voie métabolique de la respiration.

\Par

La respiration est une réaction d'oxydation de molécules organiques en 
molécules minérales, qui produit de l'énergie.


%% FIGURE 2.6
\begin{figure}
 \begin{center}
\includegraphics{02_crs_2_6}
 \end{center}
\figcaption{\'Equation globale de la respiration}
\end{figure}

\subsubsection{Interconnexion des voies métaboliques}

\nathanLive{Retrouvez une comparaison des métabolismes animal et végétal avec}
\label{ch02-nl-2}

Les réactions biochimiques qui se déroulent dans les cellules utilisent des 
substrats et forment des produits. Le produit de l'une des réactions est le 
substrat de la réaction suivante dans une voie métabolique. Il peut également 
participer à une autre voie métabolique. Ainsi, les molécules organiques 
produites par photosynthèse peuvent devenir les substrats de la respiration 
dans une cellule chlorophyllienne.

\emph{Voir exercices 2,3, 6 à 10.}


