Les Sciences de la Vie et de la Terre
par Jacques Florimont

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Spécialité TS

Thème 1: LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE ET L'EVOLUTION DU VIVANT

Chapitre 2: La production d'ATP dans les cellules

TP n°11: Première approche de la respiration et de la fermentation.


Les levures (Saccharomyces cerevisiae) sont des champignons microscopiques unicellulaires, possédant un noyau, une vacuole, des mitochondries, une paroi cellulaire entourant la membrane plasmique et protégeant la levure des agressions physico-chimiques du milieu extérieur. Cette paroi est constituée d'une couche externe de mannoprotéines, associés à des glucanes et une couche interne de glucanes associés à une petite quantité de chitine.


Levures au MEB


Les levures sont employées pour la fabrication du vin (On les retrouve naturellement sur la peau des raisins), de la bière, des alcools industriels, des pâtes levées...
On se demande si les levures sont des autotrophes ou des hétérotrophes et si elles vivent avec ou sans dioxygène?
En utilisant les documents suivants, vous répondrez à ces deux problématiques et vous détaillerez les deux processus métaboliques utilisés par les levures.
Document 1: les conceptions sur la fermentation à l'époque de PASTEUR.
A l'époque de Pasteur, une conception selon laquelle, la fermentation est un phénomène chimique pur dans lequel la levure ne joue aucun rôle (du moins en tant que substance vivante); est défendue par des des savants renommés : Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794), père de la chimie, et Justus von Liebig, chimiste réputé, membre de la Royal Society de Londres et de l'Académie des sciences de Paris, inventeur du lait artificiel, de l'extrait de viande homonyme, des tablettes de bouillon, et fondateur de l'entreprise du même nom.
Lavoisier avait appliqué à la fermentation la méthode qui lui avait permis de révolutionner la chimie en son temps : il l'avait réduite à une formule algébrique. Selon Lavoisier, pour qui « rien ne se perd, rien ne se crée », si on met du sucre sur un des plateaux d'une balance et, sur l'autre, l'alcool formé et l'acide carbonique dégagé – les deux produits de la fermentation -, on obtient un équilibre parfait. Dans ce processus, la levure ne joue aucun rôle, car « la levure étant résorbée comme elle est rentrée, je ne puis en tenir compte ». Cette opinion fut partagée par les chimistes des générations suivantes, notamment Louis Jacques Thénard (1777-1857) et Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850).
En Allemagne aussi, von Liebig et à sa suite, nombre de savants allemands, considéraient la levure vivante comme un simple spectateur de la fermentation. Toutefois, l'explication de von Liebig était différente : « La levure de bière et en général toutes les matières animales et végétales en putréfaction reportent sur d'autres corps l'état de décomposition dans lequel elles se trouvent elles-mêmes ; le mouvement qui par la perturbation de l'équilibre s'imprime à leurs propres éléments se communique également aux éléments des corps qui se trouvent en contact avec elle. » Ainsi, le ferment ne joue pas un rôle parce qu'il est vivant, mais parce qu'il est mort : « C'est la portion morte de la levure, celle qui a vécu et qui est en voie d'altération, qui agit sur le sucre. » Le processus se déroulerait en deux étapes : la multiplication de la levure, puis sa transformation et sa mort, cette dernière provoquant la fermentation.
Document 2: Manipulation ExAO
A l'aide du dispositif EXAO vous mesurer les concentrations en O2, en CO2 et en éthanol. Vous laisserez l'oxygène s'épuiser, et après 2 minutes, vous ajouterez du glucose. vous intégrerez les courbes obtenues de la concentration en O2, en CO2 et en éthanol à votre compte rendu.
Document 3: Une expérience célèbre de Pasteur
Dans l'une de ses expérience Pasteur utilise un ballon à «col de cygne» et conteste la génération spontanée .


Flacon "col de cigne" utilisé par PASTEUR.


Document 4: Résultats d'expériences réalisées par PASTEUR en 1861
CONDITIONS Milieu aérobie (aération continue de la culture). Milieu anaérobie (sans aération de la culture).
Durée de l'expérience 9 jours 3 mois
Masse de sucre en début d'expérience en g 150 150
masse de sucre en find'expérience en g 0 105
Masse de levures formées 1,970 0,255
Rapport de la masse de levure formée sur la quantité de sucre consommé 0,013 0,0056
Une même masse de levure a été mise en suspension dans deux milieux différents et placées dans différentes conditions.
Dernière modification le Vendredi 03 Janvier 2014 à 17:53.