Le métabolisme des cellules

Réactions chimiques de la cellule

• La cellule est une unité structurale commune à tous les êtres vivants.
• Elle est une mini-usine qui fabrique et dégrade des molécules : on appelle ce phénomène le métabolisme cellulaire.
• Celui-ci permet ainsi de produire de la matière organique et de l’énergie.
• Le métabolisme dépend du type de cellule, de son ADN, mais aussi de l’environnement.
• En milieu aérobie, et en présence de glucose, les cellules produisent du $\text{CO}_2$ et consomment l’$\text{O}_2$ : c’est la respiration =$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2\rightarrow6\text{CO}_2+6\text{H}_2\text{O}$.
• En milieu anaérobie, et en présence de glucose, les cellules produisent du CO2 et de l’alcool : c’est la fermentation alcoolique = $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\rightarrow2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}+2\text{CO}_2$.
• Une expérience réalisée sur des euglènes démontre que leur nombre n’augmente qu’en présence de $\text{CO}_2$ et de lumière.
• Dans ces conditions les euglènes produisent du glucose et de l’oxygène : c’est ce que l’on appelle la photosynthèse = $6\text{CO}_2+6\text{H}_2\text{O}\rightarrow\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6+6\text{O}_2$.
• Les champignons respirent ou fermentent et les plantes pratiquent la photosynthèse.
• Ces réactions chimiques sont rendues possibles par les enzymes, capables de transformer une molécule en une autre en utilisant une source d’énergie.

Métabolismes et réseaux trophiques

• Tous les êtres vivants appartiennent à un réseau trophique.
• Les végétaux sont les seuls organismes capables de produire leurs propres molécules organiques.
• Ils sont donc autotrophes, c’est-à-dire que leur production servira de nourriture pour les autres organismes.
• On dit aussi qu’ils sont des producteurs primaires.
• En conséquence, les animaux, incapables de pratiquer la photosynthèse, sont qualifiés d’hétérotrophes, car leur vie ne dépend que de la présence des autotrophes.
• En ce sens, ils sont donc des producteurs secondaires ou tertiaires.
• La biomasse est la quantité de matière organique présente dans les organismes d’un écosystème : elle est plus importante chez les végétaux car ils sont à l’origine du flux de matière entre tous les êtres vivants.
• La vie des êtres vivants hétérotrophes dépend donc de la vie des êtres vivants autotrophes.
• Dans les écosystèmes, la source d’énergie initiale est donc apportée par le Soleil.

L’importance de la compartimentation

• L’évolution a mis en place des organites qui assurent des activités métaboliques spécifiques.
• La respiration dans les cellules procaryotes se déroule dans le cytoplasme.
• La respiration chez les animaux et les plantes se déroule dans un compartiment spécialisé : la mitochondrie.
• La photosynthèse est cytoplasmique chez les procaryotes mais se déroule dans le chloroplaste chez les plantes.
• Le métabolisme permet donc d’interconnecter les êtres vivants des écosystèmes.
• Ces liens dépendent des conditions environnementales et des caractéristiques héréditaires.
• Le métabolisme confirme aussi l’unité évolutive des êtres vivants : toutes les cellules ont une ou plusieurs activités métaboliques, qu’elles soient compartimentées ou non.