Les voies métaboliques de la cellule

Les molécules et l’énergie nécessaires à chaque cellule proviennent de nombreuses réactions chimiques. Une série de réactions chimiques, contrôlée par diverses enzymes, constitue une voie métabolique.

I Les enzymes, molécules essentielles au métabolisme

Le métabolisme est défini comme l’ensemble des réactions chimiques se déroulant à l’intérieur d’une cellule. Ces réactions permettent de produire les molécules indispensables aux cellules et d’obtenir l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.

Repère
Mot clé

Enzyme : molécule permettant de catalyser (accélérer) une réaction chimique du métabolisme.

Chacune des nombreuses réactions chimiques du métabolisme est contrôlée par une enzyme produite par la cellule.

Une enzyme favorise la transformation chimique d’une molécule, nommée substrat, en une ou plusieurs autres, nommées produits.

Exemple : L’enzyme E permet la transformation de la molécule A (substrat de l’enzyme E) en molécule B (produit de l’enzyme E).

II Le métabolisme, un ensemble de voies métaboliques

1 Une voie métabolique : succession de réactions

Les molécules issues d’une réaction métabolique servent généralement de substrats à d’autres réactions du métabolisme. L’ensemble des réactions successives menant d’un substrat initial à un produit final constitue une voie métabolique.

2 Une interconnexion des voies métaboliques

Les différentes voies métaboliques d’une cellule sont interconnectées. Les produits intermédiaires des réactions du métabolisme (nommés métabolites) peuvent appartenir à plusieurs voies métaboliques distinctes.

Exemple : ces trois voies métaboliques sont connectées par les molécules B et Y.

MéthodeIdentifier les substrats et produits du métabolisme

Des expérimentations permettent de reproduire en classe certaines réactions du métabolisme. L’amylase, par exemple, est une enzyme qui contrôle l’une de ces réactions. De l’amylase est ajoutée à une solution d’amidon, dans un bain-marie chauffé à 37 °C. Pour mettre en évidence certains composés, des tests sont effectués avant l’ajout d’amylase et 30 minutes après.

Identifier le substrat et le produit de la réaction catalysée par l’amylase.

Doc Résultat des expériences

L’eau iodée de couleur jaune pâle vire au violet en présence d’amidon. La liqueur de Fehling de couleur bleue forme un précipité rouge brique en présence de certains sucres, comme le maltose, lorsqu’on la chauffe.

	Avant l’ajout d’amylase	30 minutes après l’ajout d’amylase
Test n° 1 (eau iodée)
Test n° 2 (liqueur de Fehling)

Repère
Conseils

Étape 1 Parmi les différentes molécules citées dans l’énoncé, identifier l’enzyme et les réactifs utilisés comme révélateurs d’autres molécules.

Étape 2 Repérer les éléments présents avant et après l’action de l’enzyme.

Étape 3 Interpréter les résultats, sachant que les composés qui disparaissent après l’action de l’enzyme sont les substrats et que les composés qui apparaissent sont les produits.

Solution

Étape 1 L’enzyme est l’amylase. L’eau iodée et la liqueur de Fehling sont des composés qui ne servent qu’à révéler la présence d’amidon et de maltose.

Étape 2 La coloration de l’eau iodée révèle la présence d’amidon en début d’expérience et son absence après réaction avec l’amylase. La coloration de la liqueur de Fehling révèle l’absence de sucres tels que le maltose en début d’expérience, mais leur présence après réaction avec l’amylase.

Étape 3 L’amidon disparaît sous l’action de l’amylase : c’est le substrat de cette enzyme. Des sucres tels que le maltose apparaissent progressivement : ce sont les produits de cette réaction.