Vin de palme, vinaigre, yaourt, biogaz : sans dioxygène, levures et bactéries tirent quand même un peu d’énergie du sucre.
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Les fermentations : mise en évidence et mécanisme
Module I : Le monde vivantSéquence 4 : L’énergétique biologiqueSéances 27-28 : Les fermentations : mise en évidence et mécanisme
💡 Idée principale : en l’absence de dioxygène, certaines cellules dégradent le glucose de façon incomplète : c’est la fermentation. La fermentation alcoolique des levures produit de l’éthanol et du CO2 ; elle se déroule entièrement dans le hyaloplasme et ne fournit que 2 ATP par glucose.
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Autres fermentations : lactique (yaourt, muscle), acétique (vinaigre), méthanique (biogaz).
Mécanisme : glycolyse (2 ATP) puis transformation du pyruvate en éthanol.
La réduction de l’éthanal régénère le NAD⁺ indispensable à la glycolyse.
Tout se passe dans le hyaloplasme : les mitochondries n’interviennent pas.
Situation problème
À Ebolowa, Papa Mengue récolte le matin une sève de palmier douce et non alcoolisée. Le soir, dans la calebasse fermée, elle mousse et est devenue du vin de palme qui « monte à la tête ». Laissé plusieurs jours à l’air, il devient aigre comme du vinaigre. Sa petite-fille se demande ce qui transforme ainsi la sève.
Consignes :
Relève le problème posé.
Quels êtres vivants transforment la sève ?
Pourquoi le vin de palme devient-il alcoolisé puis aigre ?
Compétence visée
Sensibiliser sur les déséquilibres énergétiques et sur l’utilisation des fermentations.
Objectifs de la leçon
Mettre en évidence les fermentations alcoolique, lactique et acétique (TP 15).
Décrire le mécanisme et la localisation de la fermentation alcoolique.
Citer des utilisations des fermentations (boissons, vinaigre, biogaz).
le problèmel’objectifla bière
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Mise en évidence de la fermentation alcoolique (TP 15)
Activité 1 : des levures privées d’air
Dans un erlenmeyer, on mélange de la levure de boulanger et une solution de glucose à 37 °C. Une couche d’huile empêche l’air d’entrer. Le gaz dégagé barbote dans de l’eau de chaux.
Document 1 : montage de mise en évidence de la fermentation alcoolique.
Quel gaz trouble l’eau de chaux ?
Quelle substance donne l’odeur d’alcool ?
Pourquoi met-on de l’huile ?
Ce qu’il faut comprendre : l’huile crée l’anaérobiose (absence d’O2). Les levures consomment le glucose et produisent du CO2 (eau de chaux troublée) et de l’éthanol (odeur d’alcool) : c’est la fermentation alcoolique. C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2.
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1. Les principales fermentations
Fermentation
Agent
Produits
Utilisation
Alcoolique
levures
éthanol + CO₂
vin de palme, bili-bili, bière, pain
Lactique
bactéries lactiques ; muscle
acide lactique
yaourt, lait caillé, fromage
Acétique
bactéries acétiques (avec O₂)
acide acétique
vinaigre
Méthanique
bactéries méthanogènes
méthane + CO₂
biogaz
Le mécanisme de la fermentation alcoolique
2. Du glucose à l’éthanol
Document 2 : les étapes de la fermentation alcoolique.
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Les étapes
1
Glycolyse
Comme pour la respiration : glucose → 2 pyruvates + 2 ATP + 2 NADH.
2
Décarboxylation
Chaque pyruvate perd un CO2 et devient un éthanal.
3
Réduction
L’éthanal est réduit en éthanol par le NADH, qui redevient NAD+.
Localisation
Toutes les enzymes de la fermentation sont dans le hyaloplasme.
En anaérobiose, les mitochondries des levures sont peu développées.
Remis à l’air, les levures respirent : elles se multiplient beaucoup et produisent peu d’alcool (effet Pasteur).
Les fermentations au service de l’Homme (TP 13)
3. Fabriquer du biogaz
Document 3 : un digesteur à biogaz alimenté par des déchets de ferme.
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Des fabrications locales
Vin de palme
Fermentation spontanée de la sève de palmier ou de raphia par les levures.
Bili-bili
Bière de sorgho du Nord : les grains germés fournissent les amylases, les levures fermentent.
Vinaigre
Le vin laissé à l’air est oxydé en acide acétique par des bactéries.
Biogaz
Bouses et déchets végétaux donnent du méthane pour cuisiner.
Attention à l’alcool
L’éthanol est toxique pour le foie et le cerveau ; il est interdit aux mineurs.
Les boissons artisanales mal distillées peuvent contenir du méthanol, très dangereux.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La fermentation est une dégradation incomplète du glucose en l’absence de dioxygène.
Elle comprend la glycolyse puis la transformation du pyruvate en éthanol, qui régénère le NAD⁺.
Elle se déroule entièrement dans le hyaloplasme.
Les fermentations alcoolique, lactique, acétique et méthanique ont de nombreuses utilisations.
je retiensles levuresle biocarburant
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Vocabulaire à connaître
Fermentationdégradation incomplète d’un substrat organique sans O₂.Anaérobioseabsence de dioxygène.Éthanolalcool produit par la fermentation alcoolique.Décarboxylationperte d’une molécule de CO₂.Biogazmélange de méthane et de CO₂ issu d’une fermentation.
Je m’évalue
1. Quels sont les produits de la fermentation alcoolique ?
2. Où se déroule la fermentation alcoolique ?
3. Combien d’ATP fournit-elle par glucose ?
4. Quelle fermentation donne le vinaigre ?
Réponses : éthanol et CO₂ · dans le hyaloplasme · 2 ATP · la fermentation acétique. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisle dégagement d’O₂non aux drogues
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Erreurs fréquentes
Croire que la fermentation produit beaucoup d’énergie : seulement 2 ATP par glucose.
Placer la fermentation dans la mitochondrie.
Oublier que la fermentation acétique nécessite de l’O₂ : ce n’est pas une fermentation au sens strict.
Méthode
Pour distinguer respiration et fermentation dans une expérience : vérifie la présence ou l’absence d’O₂, la nature des produits (CO₂ + H₂O ou éthanol + CO₂) et la quantité de glucose consommée pour une même croissance.
Activité d’intégration
Une jeune entrepreneure de Bertoua veut fabriquer du biogaz pour sa cantine scolaire et du vinaigre à partir de jus d’ananas fermenté. Elle a remarqué que son jus d’ananas, laissé en bouteille fermée, devient pétillant et alcoolisé.
Explique pourquoi le jus d’ananas devient pétillant et alcoolisé.
Indique comment elle peut obtenir du vinaigre à partir de ce jus.
Décris le principe de fonctionnement d’un digesteur à biogaz.