Exercices de SVT : Respiration et fermentation

Une cellule de levure consomme du glucose ($C_6H_{12}O_6$) pour produire de l'énergie sous forme d'$ATP$. Dans des conditions de présence de dioxygène ($O_2$), le métabolisme est la respiration. Dans des conditions d'absence de dioxygène, la levure effectue une fermentation alcoolique selon l'équation : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 ATP$. Sachant que la dégradation totale du glucose par la respiration produit $36$ molécules d'$ATP$, comparez l'efficacité énergétique de ces deux processus métaboliques.

Une cellule de levure consomme du glucose ($C_6H_{12}O_6$) pour produire de l'énergie sous forme d'$ATP$. Dans des conditions de présence de dioxygène ($O_2$), le métabolisme est la respiration. Dans des conditions d'absence de dioxygène, la levure effectue une fermentation alcoolique selon l'équation : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 ATP$. Sachant que la dégradation totale du glucose par la respiration produit $36$ molécules d'$ATP$, comparez l'efficacité énergétique de ces deux processus métaboliques.

Une cellule musculaire utilise le glucose ($C_6H_{12}O_6$) pour produire de l'$ATP$ ($Adenosine \ Triphosphate$). En présence de dioxygène ($O_2$), elle réalise la respiration : $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$ avec un rendement de $36$ molécules d'$ATP$ par glucose. En anaérobie, elle réalise la fermentation lactique : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3$ avec un rendement de $2$ molécules d'$ATP$ par glucose. Calculez le facteur multiplicateur de production d'$ATP$ de la respiration par rapport à la fermentation et expliquez l'intérêt biologique de la respiration.

Une cellule musculaire utilise le glucose ($C_6H_{12}O_6$) pour produire de l'$ATP$ ($Adenosine \ Triphosphate$). En présence de dioxygène ($O_2$), elle réalise la respiration : $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$ avec un rendement de $36$ molécules d'$ATP$ par glucose. En anaérobie, elle réalise la fermentation lactique : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3$ avec un rendement de $2$ molécules d'$ATP$ par glucose. Calculez le facteur multiplicateur de production d'$ATP$ de la respiration par rapport à la fermentation et expliquez l'intérêt biologique de la respiration.

Une culture de levures ($Saccharomyces \ cerevisiae$) est étudiée en bioréacteur. En conditions aérobies, les levures oxydent totalement le glucose : $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 36ATP$. En conditions anaérobies, elles pratiquent la fermentation alcoolique : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP$.

Expérimentalement, on mesure une consommation de $1 \ mmol$ de glucose/heure en présence de $O_2$. Pour maintenir un flux constant de synthèse d'ATP identique à celui des conditions aérobies, la consommation de glucose en anaérobiose passe à $18 \ mmol$/heure.

1. Justifiez mathématiquement pourquoi la consommation de glucose est multipliée par $18$ en anaérobiose pour assurer un flux d'ATP constant.
2. Calculez le rendement énergétique relatif des deux voies métaboliques.

Une culture de levures ($Saccharomyces \ cerevisiae$) est étudiée en bioréacteur. En conditions aérobies, les levures oxydent totalement le glucose : $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 36ATP$. En conditions anaérobies, elles pratiquent la fermentation alcoolique : $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP$.

Expérimentalement, on mesure une consommation de $1 \ mmol$ de glucose/heure en présence de $O_2$. Pour maintenir un flux constant de synthèse d'ATP identique à celui des conditions aérobies, la consommation de glucose en anaérobiose passe à $18 \ mmol$/heure.

1. Justifiez mathématiquement pourquoi la consommation de glucose est multipliée par $18$ en anaérobiose pour assurer un flux d'ATP constant.
2. Calculez le rendement énergétique relatif des deux voies métaboliques.