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Transcript

Origine de l'ATP nécessaire à la contraction musculaire

TP24

INDEX

L'objectif du TP

Déterminer comment l'ATP est produit

Organite et substrat de la respiration cellulaire

Les étapes de la respiration cellulaire et de la fermentation lactique

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L'objectif du TP

L'ATP

L’Adénosine TriPhosphate (ATP) fournit aux cellules musculaires l’énergie nécessaire à leur contraction. Plus généralement, l’ATP est un intermédiaire nécessaire à l’ensemble des réactions du métabolisme des cellules : l’organisme consommerait 45 kg d’ATP par jour mais il n’est pas stocké ; il doit donc être renouvelé en permanence.

Énergie utilisée par la cellule (réactions chimiques, mouvement ...)

Renouvellement grâce à l'énergie fournie par la respiration et la fermentation

On cherche à connaître les mécanismes cellulaires de la respiration et de la fermentation permettant de régénérer de l'ATP

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Respiration, fermentation, deux voies métaboliques de la production d' ATP

Consommation et régénrération de l'ATP au cours d'une activité musculaire

Identifier les réserves énergétiques des cellules musculaires nécessaires à la production d'ATP.


Résultats obtenus sur une culture de levures en présence de glucose

Exploiter les résultats obtenus lors d'une expérience ExAO et avec le document associé, caractériser les deux voies métaboliques de régénération de l'ATP utilisées par les levures.

Glucose et éthanol

Question:

donner les équations équilibrées de la respiration cellulaire et de la fermentation.
Glucose : C6H1206
Éthanol C2H5OH

molécule de glucose

molécule d'éthanol

Organite etsubstrat de la respiration cellulaire

(A) Levures cultivées en milieu anaérobie (en absence de dioxygène) et (B) en milieu aérobie (avec dioxygène)

Rechercher des arguments qui permettent de dire que les mitochondries sont les organites de la respiration cellulaire.

Des levures déficientes en mitochondries

Rechercher des arguments qui permettent de dire que les mitochondries sont les organites de la respiration cellulaire.

Portion de cytoplasme d'une fibre musculaire

Rechercher des arguments qui permettent de dire que les mitochondries sont les organites de la respiration cellulaire.

Les effets de l'entrainnement

Rechercher des arguments qui permettent de dire que les mitochondries sont les organises de la respiration cellulaire.

Pour les humains, on observe le même phénomène ! Pour être performant, il faut s'entraîner !

La fermentation lactique

  • Les cellules musculaires peuvent utiliser deux voies métaboliques différentes : la respiration en conditions aérobies et la fermentation lactique en conditions anaérobies.
  • La fermentation lactique est la transformation de glucose (un sucre) en acide lactique. Une molécule de glucose peut être transformée en deux molécules d’acide lactique. Cette transformation permet de libérer un peu d’énergie, par exemple pour la contraction musculaire, sans que l’on ait besoin d’oxygène. On parle alors de voie métabolique anaérobie.
  • Chez l’humain, la transformation de glucose en acide lactique se produit dans les cellules musculaires durant des efforts physiques de type sprint (par exemple un 800 mètres), quand la contraction intense des muscles nécessite beaucoup d’énergie. Cette dépense d’énergie a néanmoins un prix. L’accumulation de l’acide lactique induit en effet une fatigue musculaire qui limite la durée de tels efforts.

Caractériser les deux voies métaboliques utilisées par les cellules musculaires.

Vers les ECE

Expérience ExAO sur des mitochondries isolées

Le pyruvate ou l'acide pyruvique:

Résultats obtenus

Le pyruvate ou l'acide pyruvique:

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Les étapes de la respiration cellulaire et de la fermentation lactique


Les cellules musculaires peuvent utiliser deux voies métaboliques différentes: la respiration en conditions aérobies et la fermentation lactique en conditions anaérobies.
La fermentation lactique est la transformation de glucose (un sucre) en acide lactique. Une molécule de glucose peut être transformée en deux molécules d’acide lactique. Cette transformation permet de libérer un peu d’énergie, par exemple pour la contraction musculaire, sans que l’on ait besoin d’oxygène. On parle alors de voie métabolique anaérobie.
Chez l’humain, la transformation de glucose en acide lactique se produit dans les cellules musculaires durant des efforts physiques de type sprint (par exemple un 800 mètres), quand la contraction intense des muscles nécessite beaucoup d’énergie. Cette dépense d’énergie a néanmoins un prix. L’accumulation de l’acide lactique induit en effet une fatigue musculaire qui limite la durée de tels efforts.

Schéma BILAN à compléter

À partir de l'exploitation des diapositives suivantes, compléter ce schéma bilan (dernière page du TP24).

La respiration cellulaire se déroule en plusieurs étapes:

la glycolyse dans le hyaloplasme
le cycle de Kreps dans la mitochondrie

1ère étape: la glycolyse

Compléter votre schéma bilan fascicule page 33: la glycolyse

2nde étape: le cycle de Krebs

Compléter votre schéma bilan fascicule page 33: le cycle de Krebs dans la matrice mitochondriale

Du CO2 est produit et libéré hors de la mitochondrie: c'est un déchet de la respiration cellulaire.

Localisation d'une synthèse d'ATP

À partir des années 1960, il a été possible d’isoler des particules submitochondriales (avec ou sans sphères pédonculées) à partir de la membrane interne des mitochondries. Différentes expériences ont permis de comprendre où se fait la synthèse de l’ATP.

Exploiter cette expérience pour connaître le rôle des sphères pédonculées: ce sont des ATP synthétases

Des réactions d'oxydoréduction associées à la production d'ATP

Lors de la production d’ATP dans les mitochondries, des composés réduits NADH, H+ ainsi que du dioxygène sont nécessaires à cette production.

Le rôle des protons lors de la formation d'ATP.

Les composés NADH, H+ produits lors du cycle de Krebs cèdent leurs protons H+ et les stockent dans l'espace intermembranaire de la mitochondrie; il se crée alors un gradient de protons correspondant à de l'énergie.

Ces protons en ressortant de cet espace et en passant pas l'ATPsynthétase permettent la production d' ATP

Compléter votre schéma bilan fascicule page 33: Accumulation de protons cédés par le NADH , H+ et sortie de ces protons par l'ATP synthétase.

Lors de cette sortie, les ions H+ s'associent au dioxygène consommé par respiration pour produire de l'eau.

Une vidéo pour vous autocorriger

L'acide pyruvique, une molécule commune à deux voies métaboliques

Compléter votre schéma bilan sur la fermentation lactique.

Ouf !

Mission accomplie !