Exercice VI
La chaleur dégagée par un muscle au travail est synchrone des réactions libératrices d’énergie qui se déroulent dans ce muscle. Les résultats ci-contre concernent un muscle fonctionnant dans des conditions normales.
Placé dans une atmosphère sans dioxygène, le muscle peut se contracter mais on observe une diminution importante de la chaleur retardée;
Celle-ci réapparaît dès que la présence de dioxygène est rétablie.
1. Indiquer quelle est l'origine du dégagement de chaleur qui apparaît lors du fonctionnement de toute cellule vivante.
2. Formuler des hypothèses (avec argumentation précise) sur l'origine de la libération de la chaleur initiale apparue dans les deux conditions de milieu, de la chaleur retardée disparue en atmosphère sans dioxygène.
3. En mobilisant vos connaissances, confirmez ou infirmez les hypothèses précédemment formulées.
Exercice VII
Partie A
Le document ci-dessous représente la tension d'une myofibrille isolée.
Le salyrgan est un poison bloquant l'hydrolyse de l’ATP au niveau des sarcomères.
Un chélateur est une substance qui fixe les ions \(Ca^{++}\).
On fournit au milieu de culture de l’ATP et du \(Ca^{++}\). Quelques temps après, on introduit dans le milieu un inhibiteur de l’ATP (graphe 1).
Pour une autre expérience de même type, au lieu d'introduire un inhibiteur de l’ATP, on introduit plutôt un chélateur, substance qui fixe lésions \(Ca^{++}\) en inhibant leur action.
1) Que signifie ATP?
2} Nommer l’organite cellulaire qui est le siège de la production de l’ATP.
3) Analyser les tensions de cette myofibrille isolée (graphe 1 et 2) et tirez les conclusions en ce qui concerne l'action de l’ATP et du \(Ca^{++}\).
Partie B
1- Citer des cellules de l'organisme consommateurs exclusifs du glucose.
2- Dans quel organe le glucose est-il mis en réserve ?
3- Pourquoi le PH d’un muscle on fonctionnement baisse t-il sensiblement?
4- Citer les trois voies métaboliques permettant la restauration de l’ATP dans le muscle, dans l’ordre où elles interviennent au cours d’un exercice intensif.
Exercice IX
Les documents A et B représentent des coupes transversales de cellules musculaires observées au microscope optique. Les techniques de coloration sont différentes: En A, la coloration permet de distinguer les capillaires sanguins sous forme de taches noires ; en B, une technique spécifique met en évidence une enzyme essentielle à la fermentation lactique (la coloration est d’autant plus foncée que l’enzyme est plus abondante).
1. L’examen des documents A et B confirme l'existence de deux types de fibres.
Quelles sont leurs caractéristiques discernables sur ces documents ?
2. Évaluez le pourcentage de chacun de ces deux types de fibres dans la préparation de muscle photographiée ici.
| Muscle étudié | Rôle | Fibres I | Fibres II |
| Soléaire (muscle du mollet) | Maintien de la station debout | 85 % | 15% |
| Vaste externe (extenseur de la cuisse) | Mouvement du membre inférieur et station debout | 53% | 47% |
| Triceps Brachial | Mouvement du membre supérieur | 30% | 70% |
3°Quelle information complémentaire apporte l’étude du tableau ci-dessus?
La répartition des fibres a-t-elle une signification physiologique?
Exercice X
A 1 - Les expériences suivantes permettent de localiser certaines structures moléculaires de la cellule musculaire au niveau desquelles l’ATP exerce son action.
• des injections d'ATP dans le sarcoplasme entraînent une contraction des myofibrilles ;
• des extraits purifiés de myosine sont mis en présence de l’ATP dans un milieu convenable : on constate une hydrolyse de l’ATP à faible vitesse (2 moles d’ATP par minute et par mole de myosine). Si on ajoute des fragments d’actine, la vitesse d’hydrolyse devient 150 fois plus grande ;
• une protéase particulière possède la propriété, la tète et la queue des molécules de myosine. Si on recommence l’expérience précédente, avec chacune des deux parties de la myosine, on constate que seules les têtes de myosine hydrolysent l’ATP.
1. Que prouvent ces résultats?
2 Par macération de fibres striées dans du glycérol froid, on obtient des myofibrilles isolées, capables de développer une tension (de se contracter) sous certaines conditions.
Le document 1 présente les résultats de deux expériences portant sur ce matériel.
a) Interprétez les résultats de la première expérience.
b) Proposez une hypothèse qui pourrait expliquer le résultat de la deuxième expérience
c) Des fibres d’actine et de myosine, placées dans un milieu approprié, hydrolysent l’ATP en formant un complexe d’actomyosine qui développe une tension. Lorsqu’on ajoute l’ATP en excès, le complexe se dissocie et les filaments se relâchent.
En quoi ce résultat confirme-t-il l'hypothèse que vous avez proposée dans la question précédente (2. b)
B Les sportifs qui s'entraînent régulièrement améliorent leur performance.
Pour comprendre les causes de cette manifestation, on pratique avant et pendant la période d’entraînement des prélèvements de tissu musculaire strié sur des coureurs effectuant des épreuves de longue durée. On compare également le tissu musculaire d’un sportif entraîné et d’un sédentaire. Les résultats sont regroupés sur le document 2
En utilisant les données du document 2 et vos connaissances, expliquez pourquoi l’entraînement améliore les performances sportives.
Exercice XI
Des études ont été faites en laboratoire sur les comportements mécaniques et énergétiques du muscle à la suite d’une excitation. En milieu aérobie, les résultats sont donnés par le document suivant.
Lorsque L’expérience est reprise en milieu anaérobie, le muscle se contracte normalement, la chaleur initiale restant la même, mais on observe une nette diminution de la chaleur retardée.
Lorsqu’on excite des fibres musculaires vivantes macérées avec du salyrgan, substance qui bloque l'hydrolyse de I’ATP, des fibres ainsi traitées ne se contractent pas.
Par ailleurs il est établi que la consommation des métabolites par le muscle ne s'observe que pendant la production de la chaleur retardée ; il en est de même de l'accroissement de la quantité d’ATP.
1 - Expliquez le rôle joué par l’ATP lors de la contraction musculaire.
2 - Quels sont les deux phénomènes qu’on relève au moment de la production de la chaleur retardée ?
3 - Nommez les deux phénomènes par lesquels se régénèrent l’ATP en milieu aérobie et en milieu anaérobie.
4 - Expliquez pourquoi on dit que la dégradation des métabolites n'agit pas directement sur le fonctionnement des cellules, mais constitue des réserves d'énergie.
