Respiration cellulaire

Tout ce qui est vivant a besoin d’une source d’énergie pour alimenter ses activités. En fin de compte, cette source d’énergie est le soleil. Comment les organismes sur Terre ont-ils exploité cette énergie ? Tout commence avec les photosynthétiseurs. Ces organismes sont capables de prendre du dioxyde de carbone et de l’eau, puis d’utiliser l’énergie capturée du soleil sous forme de photons pour forcer ces molécules à se rassembler, produisant du glucose et de l’oxygène. Le glucose est la clé de la prochaine étape critique, que presque tous les organismes utilisent sous une forme ou une autre - la respiration cellulaire. La respiration cellulaire est assurée par des enzymes, soit dans la membrane cellulaire chez les procaryotes, soit dans les mitochondries chez les eucaryotes.

La réaction chimique commence par décomposer le glucose à l’aide d’oxygène pour créer à nouveau du dioxyde de carbone et de l’eau, mais dans le processus, l’énergie qui a été utilisée à l’origine pour fabriquer la molécule de glucose va à deux nouveaux endroits. L’une d’entre elles consiste à synthétiser des molécules d’ATP, ou d’adénosine triphosphate, une source d’énergie que les cellules peuvent facilement utiliser. Le reste est perdu sous forme de chaleur. Jusqu’à présent, nous avons parlé d’une sorte de respiration cellulaire qui utilise de l’oxygène, et c’est ce qu’on appelle la respiration aérobie, mais certains organismes et cellules sont capables de respirer en l’absence d’oxygène. C’est ce qu’on appelle la respiration anaérobie. Et au lieu de produire du CO2 et de l’eau, ce processus produit de l’éthanol comme sous-produit. La fermentation est un exemple de ce type de respiration. C’est ainsi que les levures sont capables de produire de l’alcool dans des récipients scellés. Nous pouvons utiliser un outil appelé respiromètre pour mesurer la respiration aérobie. Tout simplement, cet appareil mesure la quantité d’oxygène utilisée par un organisme, en l’occurrence les graines de plantes en germination. Les graines en germination respirent, ce qui signifie que nous pouvons nous attendre à ce qu’elles consomment de l’oxygène et libèrent du dioxyde de carbone. Ils n'ont pas encore leurs parties vertes, ils ne font donc pas de photosynthèse.

La mesure de la respiration dans un respiromètre utilise une méthode astucieuse basée sur la loi des gaz parfaits, P fois V est égal à n fois R fois T. P est la pression du système. V est le volume du gaz. n est le nombre de moles de gaz présentes. R est la constante des gaz parfaits... et T est la température absolue. En termes simples, cela signifie que vous pouvez déterminer combien de molécules de gaz sont présentes dans un échantillon en mesurant son volume, en supposant que vous connaissiez la pression et la température, car R est une constante.

Les respiromètres contiennent de l’hydroxyde de potassium, qui piège le dioxyde de carbone sous forme solide sous forme de carbonate de potassium. Ainsi, en raison de la respiration cellulaire, l’oxygène dans le tube scellé est utilisé par les graines et elles libèrent du dioxyde de carbone, qui à son tour est piégé sous forme de carbonate de potassium. Ainsi, au fur et à mesure que la respiration cellulaire progresse, le volume total de gaz à l’intérieur du système diminue. Nous pouvons quantifier cela en fixant le respiromètre à un appareil appelé manomètre. Ici, au fur et à mesure que les molécules d’oxygène sont consommées, la pression chute à l’intérieur de la chambre du respiromètre et un liquide coloré à l’intérieur d’un minuscule tube capillaire est tiré dans la direction de la diminution de la pression. Nous pouvons ensuite estimer la quantité de gaz restant dans le tube du respiromètre en lisant la valeur au niveau du manomètre. Ce système polyvalent peut être configuré avec de nombreuses variables différentes, comme différentes températures par exemple, et peut être utilisé pour tester le taux de respiration dans de nombreux types d’organismes vivants différents.

Dans ce laboratoire, vous utiliserez un respiromètre et un manomètre pour mesurer le taux de respiration des graines en germination.