Le renouvellement permanent des molécules des cellules
Glucides, lipides, protéines : les molécules de nos cellules sont détruites et refabriquées en permanence.
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Le renouvellement permanent des molécules des cellules
Module I : Le monde vivantSéquence 2 : Le renouvellement moléculaire et le code génétiqueSéance 8 : Renouvellement permanent des molécules
💡 Idée principale : la matière vivante est faite de molécules organiques (glucides, lipides, protéines, acides nucléiques) que l’on reconnaît par des tests caractéristiques. Ces molécules ne sont pas fixes : elles sont sans cesse dégradées et resynthétisées à partir des nutriments. C’est le renouvellement moléculaire.
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Étapes résumées
La cellule contient de l’eau, des sels minéraux et des molécules organiques.
Tests : eau iodée (amidon), liqueur de Fehling (sucres réducteurs), biuret (protéines), tache sur papier (lipides).
Les acides aminés radioactifs montrent que les protéines sont fabriquées puis détruites.
La demi-vie mesure la vitesse de renouvellement : environ 10 jours pour les protéines du foie.
Le renouvellement exige un apport régulier de nutriments et d’énergie.
Situation problème
Bello, élève à Ngaoundéré, a perdu quelques kilos pendant un paludisme grave. Le médecin lui explique : « Ton corps a puisé dans ses réserves et dans ses propres protéines ; avec une bonne alimentation, il va les reconstruire. » Bello s’étonne : « Je croyais que mes cellules étaient fabriquées une fois pour toutes ! »
Consignes :
Relève le problème posé.
De quelles molécules sont faites nos cellules ?
Comment montrer que ces molécules sont renouvelées en permanence ?
le problèmela protéineles protéines
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Compétence visée
Sensibiliser sur la permanence du renouvellement moléculaire des cellules et sur ses besoins.
Objectifs de la leçon
Identifier les principales molécules organiques par des tests caractéristiques.
Interpréter des expériences de marquage radioactif.
Définir la demi-vie et expliquer l’importance de l’alimentation.
Les molécules de la cellule (TP 5)
1. Composition chimique moyenne d’une cellule
Constituant
Part de la masse
Exemples
Eau
≈ 70 %
solvant de toutes les réactions
Protéines
≈ 15 %
enzymes, hémoglobine, kératine
Lipides
≈ 5 à 10 %
phospholipides des membranes, graisses
Glucides
≈ 2 à 5 %
glucose, glycogène, amidon, cellulose
Acides nucléiques
≈ 1 à 2 %
ADN, ARN
Sels minéraux
≈ 1 %
Na⁺, K⁺, Ca²⁺, phosphates
l’objectifla cellulela glycémie
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Activité 1 : tests caractéristiques des molécules organiques (TP)
Réalise les tests du document 1 sur de l’empois d’amidon (manioc), du jus de canne ou une solution de glucose, du blanc d’œuf dilué et de l’huile de palme.
Document 1 : colorations obtenues avec les réactifs.
Quel réactif utiliser pour savoir si une banane mûre contient du glucose ?
Comment montrer qu’une arachide contient des lipides ?
Ce qu’il faut comprendre : chaque famille de molécules donne une réaction spécifique : eau iodée → bleu-noir avec l’amidon ; liqueur de Fehling chauffée → précipité rouge brique avec les sucres réducteurs (glucose) ; biuret → violet avec les protéines ; les lipides laissent une tache translucide sur le papier et se colorent en rouge au Soudan III.
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Mise en évidence du renouvellement moléculaire
Activité 2 : le marquage radioactif
On injecte à un animal une seule dose d’un acide aminé radioactif (leucine marquée au carbone 14), puis on mesure régulièrement la radioactivité de ses protéines.
Document 2 : évolution de la radioactivité des protéines après l’injection.
Pourquoi les protéines deviennent-elles radioactives ?
Pourquoi leur radioactivité diminue-t-elle ensuite ?
Lesquelles se renouvellent le plus vite ?
Ce qu’il faut comprendre : la leucine radioactive est incorporée dans les protéines nouvellement fabriquées. La radioactivité diminue ensuite car ces protéines sont détruites et remplacées par d’autres, fabriquées avec des acides aminés non radioactifs. Les protéines du foie se renouvellent plus vite que celles du muscle.
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2. Demi-vie
temps au bout duquel la moitié des molécules présentes à un moment donné a été dégradée et remplacée.
Exemple : protéines du foie : ≈ 10 jours ; hémoglobine : les globules rouges vivent ≈ 120 jours.
Synthèse et dégradation : un équilibre dynamique
Deux processus permanents
Anabolisme (synthèse)
Construction de grosses molécules à partir de petites : acides aminés → protéines ; glucose → glycogène. Consomme de l’énergie (ATP).
⇄
Catabolisme (dégradation)
Destruction des molécules usées : protéines → acides aminés → urée ; glucides → CO2 + H2O. Libère de l’énergie.
les adolescentsl’énergie (ATP)le groupe sanguin
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D’où viennent les matériaux du renouvellement ?
1
Alimentation
Les aliments sont digérés en nutriments : acides aminés, glucose, acides gras.
2
Transport
Le sang apporte ces nutriments à toutes les cellules.
3
Synthèse
Chaque cellule assemble ses propres molécules selon ses besoins.
4
Élimination
Les déchets (urée, CO2) sont rejetés par les reins et les poumons.
Importance du renouvellement
Pourquoi le renouvellement est vital
Réparer
Remplacer les molécules abîmées ou usées (enzymes, membranes).
Grandir
Chez l’enfant, la synthèse dépasse la dégradation : croissance.
S’adapter
Fabriquer plus d’enzymes ou d’anticorps quand il le faut.
Survivre
Un manque de protéines dans l’alimentation provoque le kwashiorkor.
l’alimentationl’énergie du ventla mangeoire
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Conseils pratiques
Manger chaque jour des aliments riches en protéines : haricot, arachide, poisson, œufs, viande, soja.
Après une maladie, augmenter les apports pour reconstruire les tissus.
Une alimentation variée apporte tous les acides aminés indispensables.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La cellule contient de l’eau, des sels minéraux et des molécules organiques.
Des tests caractéristiques identifient l’amidon, les sucres réducteurs, les protéines et les lipides.
Les molécules sont sans cesse dégradées et resynthétisées : c’est le renouvellement moléculaire.
La demi-vie mesure la vitesse de ce renouvellement ; elle varie selon les molécules et les organes.
Le renouvellement nécessite un apport régulier de nutriments et d’énergie.
je retiensla couche d’ozonele bilan énergétique
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Vocabulaire à connaître
Molécule organiquemolécule carbonée fabriquée par les êtres vivants.Marquage radioactifutilisation d’un atome radioactif pour suivre une molécule.Demi-vietemps de remplacement de la moitié des molécules.Anabolismeensemble des réactions de synthèse.Catabolismeensemble des réactions de dégradation.
Je m’évalue
1. Quel réactif met en évidence l’amidon ?
2. Que donne la liqueur de Fehling chauffée avec du glucose ?
3. Pourquoi la radioactivité des protéines baisse-t-elle ?
4. Définis la demi-vie d’une protéine.
Réponses : l’eau iodée (bleu-noir) · un précipité rouge brique · elles sont détruites et remplacées · temps de remplacement de la moitié. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisles réactifsla radioactivité
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Erreurs fréquentes
Croire que les molécules d’une cellule durent toute la vie : elles sont renouvelées en permanence.
Oublier de chauffer la liqueur de Fehling : sans chauffage, pas de précipité.
Confondre renouvellement des molécules et renouvellement des cellules (mitose).
Méthode
Pour interpréter une expérience de marquage : identifie la molécule marquée, cherche où et quand la radioactivité apparaît (incorporation = synthèse), puis où et quand elle disparaît (dégradation). Conclus par une phrase sur le renouvellement.
Activité d’intégration
Une ONG de Mokolo lutte contre la malnutrition. Elle observe des enfants au ventre gonflé et aux cheveux décolorés, nourris presque uniquement de bouillie de maïs. L’infirmière veut montrer aux mères que la bouillie contient surtout de l’amidon et peu de protéines.
Propose deux tests simples pour comparer la bouillie de maïs et une bouillie enrichie au soja.
Explique pourquoi un manque de protéines empêche le renouvellement des tissus.
Propose un repas local riche en protéines pour ces enfants.