Unité structurelle et fonctionnelle du vivant/Exercices/Le contrôle du métabolisme

Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui ont lieu dans la cellule, et qui lui permettent de fabriquer des molécules et de produire de l'énergie afin de se multiplier et d'assurer des fonctions.

Mise en situation

Le directeur d'une boulangerie industrielle confie un mission à ses ingénieurs : trouver un moyen de diminuer le temps de production du pain. L'étape la plus longue implique l'utilisation de levures. En effet, la pâte à pain, constituée de farine et d'eau « lève » grâce à un gaz libéré lors d'une transformation chimique du métabolisme de ces organismes, l'entreprise fait lever sa pâte à 20 °C avec une souche de levure nommé « L87 ».

Problématique

À partir de l'étude des différentes documents vous répondrez à la question suivante : quels paramètres les ingénieurs doivent-ils modifier pour accélérer la fabrication du pain ?

Documents

Doc. n^o 1 : Une transformation chimique du métabolisme des levures : la fermentation alcoolique

En l'absence d'oxygène les levures réalisent la fermentation alcoolique et non la respiration cellulaire. Elles transforment alors le glucose en éthanol (alcool) et dioxyde de carbone.

glucose → éthanol + dioxyde de carbone

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Doc. n^o 2 : La mie du pain

Pendant la levée de la pâte à pain (2–3 heures), les levures transforment l'amidon contenu dans la farine en glucose, puis celui-ci subit la fermentation alcoolique. Le ${\ce {CO2}}$ produit forme des bulles de gaz qui sont piégées dans la pâte à pain et la font gonfler ; ces bulles formeront les trous de la mie.

L'éthanol s'évapore lors de la cuisson.

Doc. n^o 3 : Volume de ${\ce {CO2}}$ dégagé en fonction de la température lors de la fermentation alcoolique chez la levure L42

Les levures sont cultivés en présence de glucose et on mesure le volume de ${\ce {CO2}}$ dégagé après 30 minutes.

Doc. n^o 4 : Evolution de la quantité de ${\ce {CO2}}$ rejeté par les levures des souches L87 et L42 en fonction du temps lors d'une fermentation

On compare deux souches de levure. Elles ne diffèrent entre elles que par une mutation, c'est-à-dire une petite modification de leur patrimoine génétique. Pour chacune des deux souches, la fermentation est effectuée à la température optimale (température pour laquelle un maximum de gaz est produit).