Correction des exercices sur les aspects du métabolisme chez l’homme

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Correction exercice

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Cours sur les aspects du métabolisme chez l’homme

Exercices sur les aspects du métabolisme chez l’homme

Evaluation sur les aspects du métabolisme chez l’homme New

Travaux pratiques sur les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice I Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice I
Partie A
1.c \(\mapsto\) 2.b \(\mapsto\) 3.a \(\mapsto\) 4.b \(\mapsto\) 5.a \(\mapsto\) 6.d \(\mapsto\) 7.a \(\mapsto\) 8.c \(\mapsto\) 9.b \(\mapsto\) 10.a \(\mapsto\) 11.b \(\mapsto\) 12.a \(\mapsto\) 13.b \(\mapsto\) 14.d \(\mapsto\) 15.a \(\mapsto\) 16.a \(\mapsto\) 17.b \(\mapsto\) 18. a
Partie B
Questions à réponses ouvertes
1. Les cellules nerveuses et les hématies sont des consommateurs exclusifs de glucose.
2. Le glucose est mis en réserve dans le foie et les muscles sous forme de glycogène, mais il peut aussi être stocké sous forme de graisse dans le tissu adipeux.
3. Une baisse de pH caractérise une acidification du milieu. Dans un muscle en fonctionnement, celle-ci est due à l'apparition d'acide lactique par fermentation.
4. Les trois voies métaboliques permettant la restauration de l’ATP dans le muscle sont:
• Le métabolisme anaérobie alactique (sprint...) puis
• Le métabolisme anaérobie lactique (insuffisance de l'apport en dioxygène) et enfin
• Le métabolisme aérobie.
5. En présence d'une enzyme (la créatine kinase), la molécule de phosphocréatine est dégradée avec libération d'énergie. La réaction est couplée à la synthèse de I’ATP par transfert d'un groupement phosphoryl (Pi) de la phosphocréatine à l’ADP.
6. Quelques nutriments utilisés par les cellules:
Le glucose; les ions minéraux; l'eau; les acides aminés; les acides gras; le glycérol; les triglycérides , les stérols; les oses; les bases azotées; les nucléotides...
Leurs origines:
• L'alimentation ;
• La dégradation des composés organique de l'organisme;
• Les synthèses par l'organisme à partir d'autres molécules organiques.
7. Intervention du foie dans la régulation de la glycémie.
• En cas d'hyperglycémie, le foie intervient par la glycogénogenèse.
• En cas d'hypoglycémie, le foie intervient par la glycogénolyse et la néoglucogenèse.
8. Les fibres à contraction lente sont adaptées au métabolisme aérobie: I’ATP est restaurée principalement par la respiration, les métabolites dégradés sont le glycogène et les triglycérides. Ces fibres se caractérisent par l'abondance des mitochondries, des capillaires et de la myoglobine. Ce sont les plus fréquentes chez les coureurs de fond.
Les fibres à contraction rapide sont adaptées au métabolisme anaérobie qui, pour renouveler I’ATP, utilisent la phosphocréatine et la fermentation lactique, cette dernière ayant pour substrat le glucose issu des réserves abondantes de glycogène. Ces fibres sont plus riches en myofibrilles d'où leur puissance.
Elles sont abondantes chez les sprinters et chez ceux qui pratiquent des sports de force.
9. L'effort de longue durée nécessite une dépense énergétique très important qui ne peut être couverte que par la respiration. Il importe de fournir aux muscles un apport supplémentaire en dioxygène. L'oxygénation du sang est améliorée par l'augmentation de la fréquence respiratoire, le débit sanguin est augmenté par l'élévation de la fréquence cardiaque.
10. La consommation maximale de dioxygène dépend en grande partie de la constitution physique du sujet (des facteurs génétiques déterminent la capacité respiratoire et le volume d'éjection systolique). Elle dépend également de l'état physiologique du sujet qui lui-même est fonction de l'âge, du sexe, du mode de vie et peut être amélioré par un entraînement approprié.
11. La \((VO_2)_{max}\) permet d'évaluer les aptitudes d'individus pratiquant des sports (ou certains métiers) correspondant à des efforts prolongés qui requièrent un métabolisme aérobie. Elle ne présente pas d'intérêt pour les sprinters ou les sports de force comme les lancers ou l'haltérophilie.
Partie C
Expressions des idées importantes
a) Le foie assure une mise en réserve du glucose.
b) Dans la voie du métabolisme anaérobie alactique la restauration de l’ATP est assurée par la phosphocréatine.
c) La fermentation qui produit l'acide lactique permet la restauration de l’ATP en l'absence de dioxygène.
d) Un entraînement comportant la répétition d'un exercice physique intensif et prolongé permet l'amélioration de la \((VO_2)_max\).
e) Les oxydations respiratoires constituent la voie métabolique privilégiée d'une fibre musculaire à contraction lente.

Correction exercice II Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice II
Partie A
1. a) L'acide lactique est le résultat de la dégradation incomplète du glucose en l'absence d'O₂; (c'est la glycolyse anaérobie). Ce glucose est issu de l'hydrolyse du glycogène.
b) L'équation chimique.
\(C_6H_{12}O_6\longrightarrow\) \(2CH_3-CH(OH)-COOH\)
2. a) À la fin d'un exercice intense, les besoins de l'organisme en O₂ sont énormes et les muscles n'en reçoivent plus suffisamment, d'où cette glycolyse anaérobie.
b) Dans le cas d'un exercice modéré l'oxygénation du sang est suffisante et la respiration libère suffisamment d'énergie.
3. La source immédiate d'énergie de la contraction n'est pas dans la glycolyse, mais dans la décomposition de composés phosphorés (ATP, phosphocréatine}.
Partie B
1. Le volume du milieu intérieur est: 15 litres; la glycémie est: 1g par litre (concentration massique),
\(C_m=\frac{m}{V}\) soit \(m=C_m\times V\)
Il y a donc 15g de glucose circulant dans l'organisme.
2. Les cellules nerveuses, très glucodépendantes, consomment 10g de glucose par heure.
En 1 h 30, tout le glucose circulant sera consommé et ces cellules cesseront de fonctionner s'il n'est pas reconstitué. L'organisme doit posséder une source de glucose disponible en cas de jeûne prolongé.
3. Il n'existe pas de réserve de glucose dans l'organisme. Dans le foie est stocké un polymère du glucose : le glycogène. La dégradation du glycogène (glycogénolyse) libère des molécules de glucose qui passent dans le sang.
Les muscles sont des organes riches en glycogène. Lorsque le glycogène est hydrolyse, le glucose libéré n'est utilisé qu'au fonctionnement du muscle et ne passe pas dans le sang. Seul le glycogène du foie est la source du glucose circulant dans tout l'organisme.
Lors d'un jeûne de courte durée par exemple le foie peut contenir jusqu'à 100g de glycogène. Cette source de glucose va permettre d'alimenter les cellules durant 10 heures environ.‘
4. Lorsque cette source directe de glucose est épuisée, les cellules ne manqueront pas de glucose. Les réactions de la néoglucogenèse fourniront le glucose nécessaire à partir des lipides et des protides.

Correction exercice III Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice IV Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice IV
1. Le glycogène musculaire est la principale réserve énergétique du muscle, qui s'accumule dans les cellules, à partir du glucose prélevé dans le sang. C'est un polymère du glucose : \((C_6H_{10}O_5)_n\)
• Si le sujet consomme des aliments riches en glucides, il y aura beaucoup du glucose absorbé au niveau de l'intestin, donc beaucoup de glycogène dans les cellules musculaires.
• Si l'alimentation est équilibrée (sujets B), le prélèvement du glucose sanguin par les cellules musculaires sera probablement moins important, et il y aura moins de glycogène formé dans le muscle.
• Enfin, pour les sujets A, le régime relativement pauvre en glucides ne favorisera pas le prélèvement de glucose par les cellules musculaires, donc la mise en réserve de glycogène : 6,3g/kg de muscle.
a) L’épuisement se manifeste lorsque le sujet devient incapable de contracter les muscles (des jambes, ici). Malgré les «ordres » qui leur parviennent (véhiculés par des nerfs). Les muscles ne répondent plus. la cause probable est le manque d'énergie disponible, c’est-à-dire le manque d'ATP, provenant soit du manque de molécules «combustibles» à dégrader, ou du manque de dioxygène ou du manque de plusieurs facteurs simultanément. Mais tout se ramène à un manque d'énergie.
b) On constate que:
• Lorsque les réserves en glycogène musculaire sont les plus importantes, le sujet se fatigue moins vite (167min);
• Moins il y a de réserves, plus le sujet se fatigue vite (144 ou 57 min).
c) Pour que le sujet réussisse son épreuve d'endurance, il faut qu'il arrive avec le maximum de réserves glucidiques dans ses muscles. Pour cela, il faudra que, pendant les trois jours qui précèdent l'épreuve (au moins), il consomme des repas riches en glucides. Il faudra aussi que l'entraînement, pendant ces trois jours, soit de faible intensité, pour que les réserves en glycogène ne soient pas utilisées...

Correction exercice V Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice VI Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice VI
1. Le dégagement de chaleur apparaît lors de toutes les réactions exergoniques, notamment celles qui contribuent à la synthèse et à l'utilisation de l'ATP. (L'apport d'énergie étant toujours supérieur au besoin, l'excédent est libéré sous forme de chaleur).
2. La chaleur initiale présente deux aspects matérialisés par les deux sommets de la courbe :
• La contraction musculaire représente une énergie mécanique dont l'origine est l'ATP musculaire. La conversion de l'énergie chimique de l'ATP en énergie mécanique pendant la contraction (phase de montée de la courbe indiquant la tension) libère de l'énergie comme toute conversion énergétique.
• On sait que l'ATP est reconstituée immédiatement par la phosphocréatine, cette restauration peut également être une source de chaleur dans la fraction de seconde qui suit la contraction.
La chaleur retardée correspond aux réactions qui permettent la restauration de la phosphocréatine par les oxydations respiratoires (remboursement de la dette en dioxygène).
3. Le premier dégagement de chaleur correspond à l'hydrolyse de l’ATP.
ATP \(\longrightarrow\) ADP+Pi+31 kj
Et à la conversion de cette énergie en énergie mécanique. Le second dégagement correspond à la restauration de I'ATP à partir de la phosphocréatine.
Pour la chaleur retardée on peut évoquer l'utilisation du glucose d'où confirmation des hypothèses.

Correction exercice VII Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice VIII Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice IX Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice X Les aspects du métabolisme chez l’homme

Correction exercice X
A.1. Ces résultats prouvent que l’ATP est nécessaire à la contraction musculaire des myofibrilles. La myosine joue un rôle dans l’hydrolyse de I’ATP; son action est renforcée en présence d’actine (la vitesse d’hydrolyse devient 150 fois plus grande). C’est l’association actine-tête de myosine (complexe actomyosine) exerce une activité enzymatique sur I‘ATP. La queue n’a aucune action. La tête de myosine s'attache sur l‘actine et I’ATP se fixe sur la tête de myosine et l’hydrolyse.
ATP \(\xrightarrow[]{myosine}\) ADP + P. + énergie
2 a) L'expérience 1 montre que l'hydrolyse de l’ATP est indispensable à la contraction des myofibrilles isolées.
b) L’expérience 2 montre que pour revenir à son état initial. la myofibrille a besoin d'ATP. En effet, lorsqu’on lave les myofibrilles pour enlever l’ATP résiduel, les myofibrilles ne reprennent pas leur état initial.
c) L'expérience 3 montre que c'est bien la présence de la molécule d’ATP qui permet la dissociation du complexe actomyosine et facilite ainsi le relâchement. Cette expérience confirme l'hypothèse précédente.
B - L’expérience 2a : On observe une augmentation du nombre de mitochondries avec l'entraînement ; or les mitochondries constituent la centrale respiratoire énergétique de la cellule. C’est en leur sein qu'est synthétisé I‘ATP lors des oxydations cellulaires. L'augmentation du nombre de mitochondries observée implique donc une synthèse plus importante d’ATP. Les muscles ayant à leur disposition une grande quantité d’ATP se contracteront mieux d’où l’amélioration des performances sportives.
L’expérience 2b: Avec l'entraînement, il y a augmentation des capacités de stockage du glucose sous forme de glycogène dans le tissu musculaire. Le glucose est un aliment énergétique.
L’expérience 2c: Le nombre de capillaire par fibre musculaire augmente avec l'entraînement. Cela permettra une meilleure irrigation, donc un meilleur apport de dioxygène, de glucose; donc une meilleure production d'ATP.

Correction exercice XI Les aspects du métabolisme chez l’homme

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