La production d’ATP dans les cellules musculaires

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2014 | Académie : France métropolitaine
Corpus Corpus 1
La production d’ATP dans les cellules musculaires

Énergie et cellule vivante

svtT_1409_07_07C

Spécialité

40

France métropolitaine • Septembre 2014

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

L’entraîneur d’une équipe de natation souhaite comprendre d’où vient l’énergie utilisée par les muscles lors des courses de 100 mètres et de 1 500 mètres, afin d’adapter ses séances d’entraînement.

> Vous êtes chargé d’expliquer à l’entraîneur d’où provient l’énergie utilisée par les cellules musculaires dans ces deux types de course.

Vous devez lui rédiger un document explicatif, en utilisant les données des documents et vos connaissances. Situez les voies métaboliques 2 et 3 du document 1 sur le schéma ci-après.

Les voies métaboliques énergétiques dans une portion de cellule musculaire


 

Schéma à compléter

 DOCUMENT 1 
Les différentes voies métaboliques de régénération de l’ATP dans les cellules musculaires

Lors d’un effort, une cellule musculaire consomme de très nombreuses molécules d’ATP. Elle régénère ces molécules grâce à trois voies métaboliques décrites ci-dessous.

 

Voie 1 : anaérobie alactique

Voie 2 : anaérobie lactique

Voie 3 : aérobie

Substrats utilisés

Créatine phosphate + ADP

Glucose ou autres substrats + ADP

Glucose ou autres substrats + O2 + ADP

Produits formés

Créatine + ATP

Acide lactique + ATP

H2O + CO2 + ATP

 

D’après L’Exercice musculaire, C. Lacoste et D. Richard, Nathan Université, collection 128

 DOCUMENT 2 
Performances et données métaboliques chez des nageurs professionnels

Aux derniers Jeux olympiques d’été, le médaillé d’or du 1 500 m nage libre homme a mis 14 minutes 31 secondes pour parcourir la distance. Sa vitesse moyenne était donc de 103 m/min. Le médaillé d’or du 100 m nage libre a mis 47 secondes et 52 centièmes. Sa vitesse moyenne était donc de 125 m/min.

Contributions relatives de la voie aérobie et des voies anaérobies selon les types de course et selon les vitesses atteintes par des nageurs de niveau olympique

 

Distance de la course (en mètres)

Contribution relative en %

Voies anaérobies

Voie aérobie

100

90

10

200

60

40

400

40

60

800

17

83

1 500

10

90

 

D’après L’Exercice musculaire, C. Lacoste et D. Richard, Nathan Université, collection 128

 DOCUMENT 3 
Mise en jeu des trois voies métaboliques en fonction de la durée d’un exercice musculaire

On considère que l’effort maximal fourni lors d’un 100 m correspond à une dépense énergétique de 100 %.


 

D’après Cometti et al., 1989 - svt.ac-dijon.fr/schemassvt

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

  • Il faut partir du fait que l’ATP est la source d’énergie qui permet la contraction musculaire et que les réserves cellulaires d’ATP sont infimes, ne permettant d’entretenir la contraction que pendant une à deux secondes. Ce sont les mécanismes qui renouvellent l’ATP au cours de l’effort qui vont être envisagés.
  • Il n’est pas question d’étudier ici la façon dont les fibrilles musculaires (myofibrilles) utilisent cet ATP, même si le schéma à compléter pourrait le laisser penser.
  • Les documents fournissent beaucoup d’informations. L’apport des connaissances est cependant nécessaire si on ne veut pas risquer de paraphraser ces documents. Toutefois, il faut limiter cet apport à l’essentiel : les intermédiaires métaboliques principaux impliqués dans les mécanismes conduisant au renouvellement de l’ATP, en particulier le pyruvate issu de la glycolyse.

Mobiliser ses connaissances

  • La fibre musculaire utilise l’ATP fourni, selon les circonstances, par la fermentation lactique ou la respiration.
  • La mitochondrie joue un rôle essentiel dans la respiration.
  • L’oxydation du glucose fait intervenir la glycolyse.