Fiche de révision
SVTEEHB

Les fermentations et la comparaison respiration-fermentation

Du vin de palme au yaourt : quand la cellule dégrade le glucose sans dioxygène, et pourquoi elle y gagne si peu.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Les fermentations et la comparaison respiration-fermentation », proposée par ndolomath.com

Les fermentations et la comparaison respiration-fermentation

Module I : Le monde vivantSéquence 1 : Quelques voies de régénération de l’énergie par les organismesSéances 5-6 : Exemples de fermentation ; comparaison respiration-fermentation
💡 Idée principale : en l’absence de dioxygène, certaines cellules dégradent le glucose incomplètement : c’est la fermentation (alcoolique, lactique…). Elle se déroule dans le hyaloplasme, laisse un déchet encore riche en énergie (éthanol, acide lactique) et ne fournit que 2 ATP par glucose, contre environ 38 pour la respiration.
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Étapes résumées
  1. Les levures respirent avec O₂ et fermentent sans O₂ : elles produisent alors éthanol et CO₂.
  2. Fermentation alcoolique : C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + énergie (2 ATP).
  3. Fermentation lactique : C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃–CHOH–COOH + énergie (2 ATP) ; bactéries du yaourt, muscle en effort.
  4. Respiration : dégradation complète, rendement ≈ 40 % ; fermentation : incomplète, rendement ≈ 2 %.

Situation problème

À Bafoussam, Maman Ngassa recueille le vin de palme le matin : il est doux et sucré. Le soir, il est devenu pétillant et beaucoup plus alcoolisé. Son fils Brice, élève de 1ère C, remarque que la calebasse fermée gonfle et que de fines bulles s’échappent. Au même moment, après un match, il ressent une brûlure dans les cuisses ; son entraîneur parle d’« acide lactique ».

Consignes :

  1. Relève les deux phénomènes biologiques évoqués.
  2. Quels êtres vivants transforment le sucre du vin de palme ? Que produisent-ils ?
  3. Quel point commun y a-t-il entre le vin de palme et le muscle de Brice ?

Compétence visée

Améliorer la production de l’énergie par l’organisme et valoriser les fermentations dans l’alimentation et l’artisanat locaux.

Objectifs de la leçon

  • Mettre en évidence la fermentation alcoolique chez la levure.
  • Décrire quelques exemples de fermentation et écrire leurs équations.
  • Comparer respiration et fermentation (conditions, produits, rendement).
le problème
l’objectif
les levures
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Mise en évidence de la fermentation chez la levure

Activité 1 : la levure avec et sans air (TP)

On place la même quantité de levure de boulanger dans deux flacons contenant une solution de glucose à 30 °C. Le flacon A est aéré en permanence ; le flacon B est fermé et privé d’air. Le gaz dégagé barbote dans l’eau de chaux.

Document 1 : montage expérimental.

  1. Dans quel flacon l’eau de chaux se trouble-t-elle ? Que montre ce trouble ?
  2. Le flacon B sent l’alcool. Que peut-on en conclure ?
Ce qu’il faut comprendre : l’eau de chaux se trouble dans les deux cas : la levure dégage du CO₂ avec ou sans air. En présence d’air, elle respire. Privée d’air, elle produit de l’éthanol : elle réalise une fermentation alcoolique. La levure est un organisme aéro-anaérobie facultatif.
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Activité 2 : levure et quantité de sucre consommé

Pour 100 g de glucose consomméAérobiose (flacon A)Anaérobiose (flacon B)
Levure formée (g)252
Éthanol produit (g)048
CO₂ dégagébeaucoupmoins
Durée pour consommer le glucoselonguetrès courte

Document 2 : résultats (valeurs arrondies, d’après les expériences de Pasteur).

  1. Dans quel cas la levure se multiplie-t-elle le plus ?
  2. Pourquoi la levure consomme-t-elle plus vite le glucose sans air ?
Ce qu’il faut comprendre : sans air, la levure se multiplie peu : elle récupère peu d’énergie par molécule de glucose. Elle doit donc dégrader beaucoup plus de glucose pour couvrir ses besoins. Une grande partie de l’énergie reste piégée dans l’éthanol, qui est encore combustible.
le glucose
la glycémie
le pain
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Quelques exemples de fermentation

1. Le devenir du pyruvate selon les conditions

Document 3 : respiration et fermentations ont la glycolyse en commun.

Les fermentations autour de nous

Alcoolique

Levures : vin de palme, bili-bili (bière de mil), odontol, pâte à beignets qui lève, pain.

Lactique

Bactéries lactiques : yaourt, lait caillé (pendam), bâton et couscous de manioc rouis.

Dans le muscle

Lors d’un effort intense, le muscle manque d’O₂ et produit de l’acide lactique.

Acétique

Des bactéries transforment l’éthanol en acide acétique : le vin de palme vieilli tourne au vinaigre.
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2. Les équations-bilans

Alcoolique : C6H12O6 ⟶ 2 C2H5OH + 2 CO2 + énergie (2 ATP)
Lactique : C6H12O6 ⟶ 2 CH3–CHOH–COOH + énergie (2 ATP)
Dans les deux cas, le pyruvate issu de la glycolyse est réduit par le NADH,H⁺ : le transporteur est régénéré (NAD⁺) sans dioxygène, ce qui permet à la glycolyse de continuer.

Comparaison respiration-fermentation

3. Respiration et fermentation : tableau comparatif

CritèreRespirationFermentation
Dioxygèneindispensablenon nécessaire
Lieuhyaloplasme + mitochondriehyaloplasme seulement
Dégradation du glucosecomplèteincomplète
ProduitsCO₂ + H₂O (minéraux)éthanol + CO₂ ou acide lactique (organiques)
ATP par glucose≈ 382
Rendement≈ 40 %≈ 2 %
les molécules d’ATP
l’énergie (ATP)
la respiration
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4. Comparer l’énergie récupérée

Document 4 : énergie totale libérée et énergie conservée sous forme d’ATP.

Exemple guidé : rendement de la fermentation alcoolique

Énoncé

La fermentation alcoolique d’une mole de glucose libère 234 kJ et produit 2 moles d’ATP (30,5 kJ chacune). La combustion d’une mole d’éthanol libère 1 366 kJ. Calcule le rendement et explique pourquoi il est si faible.

Solution

Énergie conservée : 2 × 30,5 = 61 kJ.
Rendement par rapport à l’énergie du glucose : 61 ÷ 2 860 ≈ 2 %.
Les 2 moles d’éthanol renferment encore 2 × 1 366 = 2 732 kJ : la plus grande partie de l’énergie reste dans le déchet.

Applications et conséquences

Utiliser les fermentations

  • Fabrication du pain et des beignets : le CO₂ fait lever la pâte.
  • Production artisanale de boissons (vin de palme, bili-bili) et industrielle (bières) ;
  • Fabrication du yaourt, du lait caillé, du fromage ; conservation des aliments (manioc fermenté) ;
  • Production de biogaz (méthane) à partir de déchets organiques par fermentation bactérienne.
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Attention

  • La consommation d’alcool frelaté (odontol mal distillé) peut provoquer cécité et mort : il peut contenir du méthanol.
  • Lors d’un sprint, l’acide lactique s’accumule et provoque fatigue et douleurs : l’entraînement améliore l’apport d’O₂ aux muscles.

Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • La fermentation est une dégradation incomplète du glucose, sans dioxygène, dans le hyaloplasme.
  • Fermentation alcoolique (levures) : glucose → éthanol + CO₂ ; fermentation lactique (bactéries, muscle) : glucose → acide lactique.
  • Respiration et fermentation commencent par la même étape : la glycolyse.
  • Une fermentation fournit 2 ATP par glucose (rendement ≈ 2 %) ; la respiration ≈ 38 ATP (≈ 40 %).
  • Les déchets de fermentation (éthanol, acide lactique) contiennent encore beaucoup d’énergie.
je retiens
le yaourt
la tique
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Vocabulaire à connaître

Fermentationdégradation incomplète d’un métabolite en l’absence de dioxygène.Aérobiosevie en présence de dioxygène.Anaérobiosevie en absence de dioxygène.Levurechampignon microscopique unicellulaire utilisé en boulangerie et brasserie.Aéro-anaérobie facultatiforganisme capable de respirer ou de fermenter selon le milieu.

Je m’évalue

1. Quel gaz trouble l’eau de chaux ?
2. Quels sont les produits de la fermentation alcoolique ?
3. Où se déroule la fermentation dans la cellule ?
4. Combien d’ATP une fermentation produit-elle par glucose ?

Réponses : le dioxyde de carbone CO₂ · l’éthanol et le CO₂ · dans le hyaloplasme · 2 ATP. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

je réfléchis
le dégagement d’O₂
les fumées
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Erreurs fréquentes

  • Croire que seule la fermentation produit du CO₂ : la respiration en produit aussi (et davantage).
  • Penser que la fermentation n’existe que chez les microbes : le muscle fermente lors d’un effort intense.
  • Écrire que la fermentation libère toute l’énergie du glucose : l’essentiel reste dans l’éthanol ou l’acide lactique.

Méthode

Pour comparer deux phénomènes, construis un tableau avec des critères identiques (conditions, lieu, produits, énergie) ; remplis chaque case, puis rédige une phrase qui donne les ressemblances et une autre les différences.

Activité d’intégration

Une coopérative de femmes de Dschang veut produire du pain et du yaourt pour les cantines scolaires. Leur pâte ne lève pas bien lorsqu’elles utilisent de l’eau froide, et leur yaourt reste liquide lorsqu’il est conservé au réfrigérateur dès le début.

  1. Explique le rôle des levures dans la levée de la pâte.
  2. Explique pourquoi la température influence la fabrication du pain et du yaourt.
  3. Donne deux conseils pratiques aux membres de la coopérative.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

le fromage
le réfrigérateur
l’assiette équilibrée
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