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  • Thme n1 TP n1 : La cellule musculaire et lATP

    L'ATP (adnosine-triphosphate) est une molcule riche en nergie qui libre son nergie en

    se convertissant en ADP (adnosine-diphosphate).

    Structure de lATP :

    L'ATP est une molcule constitue d'adnine

    lie un ribose qui, lui, est attach une chane

    de trois groupements phosphate.

    Comment lATP produit de lnergie :

    Le mcanisme consiste au transfert d'un

    groupement phosphate sur une autre molcule

    et l'ATP devient alors l'adnosine-diphopshate (ADP).

    Fabrication de lATP :

    Mais une cellule possde trs peu d'ATP. Et comme

    elle en consomme en permamence, elle doit

    constamment en fabriquer (synthtiser) et c'est

    notamment la respiration cellulaire qui fournit

    l'nergie ncessaire pour la fabrication de l'ATP

    en permettant une phosphorylation (addition

    d'un phosphate l'ADP).

    Rvision Spcialit S.V.T

  • Un muscle stri est constitu de cellules musculaires

    comportant un important matriel contractile.

    Celui-ci se compose de nombreuses myofibrilles,

    structures tubulaires allonges d'un diamtre de 1

    2 m, constitues de myofilaments (filaments fins

    constitus d'actine associs de la tropomyosine et

    de la troponine, et filaments pais constitus de myosine).

    Ces myofilaments sont disposs selon une organisation

    gomtrique en trois dimensions extrmement rigoureuse.

    La base de l'organisation des myofibrilles est le sarcomre.

    Vus en coupe longitudinale (Figure 1A) des filaments fins

    sont attachs de part et d'autre d'un matriel protique

    (le disque Z) comprenant en particulier de l'-actinine,

    probable protine d'ancrage des filaments d'actine.

    Ils sont tous aligns paralllement, faisant face, sans les

    toucher, d'autres filaments fins eux-mmes attachs

    un autre disque Z. Entre deux disques Z, et dans les espaces

    laisss entre les filaments fins, on trouve les filaments pais

    constitus par de nombreuses molcules de myosine

    attaches.

    L'espace entre deux disques Z est appel sarcomre.

    Vue en coupe transversale (Figure 1B), l'organisation se rvle

    extrmement rgulire avec une disposition pentagonale.

    De nombreux sarcomres sont aligns les uns la suite des

    autres pour former une myofibrille.

    La contraction musculaire correspond un raccourcissement des sarcomres d au

    glissement relatif des filaments d'actine et de myosine : les deux disques Z dlimitant un

    sarcomre se rapprochent l'un de l'autre. Ce phnomne se produisant simultanment pour

    tous les sarcomres de la cellule, il en rsulte un raccourcissement global de la cellule

    musculaire selon l'axe longitudinal.

    Cellules musculaires stries

  • Thme n1 TP n2 : La respiration cellulaire

    Nous constatons quavant linjection de glucose, la concentration en O2 dans le milieu varie

    trs peu (une lgre baisse due des ractions doxydations imprvisibles dans le milieu) .

    Rapidement aprs linjection de glucose, la quantit dO2 dans le milieu diminue. Nous

    pouvons donc en dduire que les levures ont consomm du dioxygne, et que cette

    consommation de O2 ne peut se faire quen prsence de glucose. 3)- Le mme type

    dexprience peut tre ralis en utilisant une sonde CO2 en plus de la sonde O2 : le rsultat

    obtenu est reprsent par le graphique ci-contre.

    Les mesures donnes par la sonde CO2 indiquent

    que paralllement la diminution de O2 dans le

    milieu, il se produit une augmentation de la quantit

    de CO2. On en dduit que les levures rejettent du CO2

    et que ce rejet de CO2 est li la consommation de

    O2 et de glucose. 4)- En dduire lquation bilan

    des transformations chimiques intervenant au cours

    de la respiration cellulaire. En admettant quau cours

    de la respiration il y a plus deau produite que deau

    consomme, lquation bilan est la suivante :

    C6H12O6 + 6O2 + 6H2O -> 6CO2 + 12H2O

    Le rle des mitochondries

    La courbe obtenue avec des mitochondries seules ressemble beaucoup celle obtenue en TP avec des cellules

    entires. Cependant, il faut constater quici linjection de glucose nentrane pas de diminution brutale du taux de

    O2. Donc il ny a pas de respiration et donc les mitochondries sont incapables dutiliser le glucose. Par contre,

    linjection de pyruvate ou acide pyruvique au temps t2 entrane la chute du taux de O2 qui signifie que la respiration

    se droule. Les mitochondrie sont donc incapables dutiliser le glucose directement mais peuvent utiliser le pyruvate.

    On peut donc en dduire que lorsque les cellules sont entires, le glucose subit une transformation en pyruvate, qui

    lui sera utilis par les mitochondries.

    De plus, cette transformation a lieu forcement en dehors de la mitochondrie, donc dans le hyaloplasme (en fait,

    lenveloppe des mitochondries est impermable au glucose mais pas au pyruvate).

  • Donc la transformation du glucose en CO2 nest pas directe puisquil y a au moins une tape

    intermdiaire, (appele glycolyse). Comme nous allons le voir dans la troisime partie du TP,

    la transformation du pyruvate en CO2 comporte elle-mme 2 tapes.

    Thme n1 TP n3 : Localisation cellulaire de la respiration

    Toutes les cellules ont besoin dnergie pour effectuer des biosynthses, pour alimenter des transports ou encore pour raliser des mouvements cellulaires. Elles utilisent lnergie chimique de molcules quelles prlvent dans lenvironnement ou quelles produisent par photosynthse.

    En milieu arobie, les levures respirent "normalement" c'est dire qu'elles dgradent la

    matire organique (exemple: le glucose) et utilisent de l'O2 pour aboutir du CO2, de l'eau et

    de l'nergie utilisable pour la cellule (en particulier de l'ATP). Ceci se droule pour une

    premire phase (la glycolyse) dans le cytoplasme, et ensuite (la respiration en elle-mme)

    dans les mitochondries.

    En milieu anarobie, des observations au microscope montrent que les mitochondries ne sont

    plus fonctionnelles, en particulier leurs crtes ont en partie disparu. En effet cause de

    l'absence d'O2 la respiration ne peut plus se faire .

    Sans O2 on a donc glycolyse + fermentation (c'est par exemple ce qui se passe pour la

    fermentation alcoolique, ou lactique).

    La respiration cellulaire est une dgradation complte du glucose en prsence d'oxygne,

    permettant une libration totale de son nergie.

    Au cours de la deuxime tape, le glucose, servant cette fois d'aliment, est "brl" en

    prsence d'oxygne dans les cellules danimaux et des plantes.

  • La respiration libre ainsi l'nergie mise en rserve

    dans le glucose (lors de la photosynthse). La plus

    grande partie de cette nergie est transfre dans

    une molcule nergtique utilisable par toutes les

    cellules : l'ATP.

    Et les dchets de la respiration sont le dioxyde de

    carbone et l'eau, qui sont justement les matires

    premires de la photosynthse dans les chloroplastes

    (= circuit ferm).

    Thme n1 TP n4 : Respiration et fermentation chez la levure

    Les tapes de la respiration

    La glycolyse

    La glycolyse signifie "dgradation du glucose".

    La glycolyse transforme le glucose en 2 acides

    pyruviques et permet la fabrication de 2 ATP.

    Pour rappel, la glycolyse a lieu l'extrieur de

    la mitochondrie, dans le cytosol (matrice du

    cytoplasme).

    Le cycle de Krebs

    Le cycle de Krebs comprend 8 tapes qui

    terminent le travail de la glycolyse en dgradant

    un driv de l'acide pyruvique (l'actyl-CoA) en

    dioxyde de carbone (CO2) et en produisant de l'ATP.

    Le cycle de Krebs a lieu dans la mitochondrie.

    La phosphorylation oxydative

    La phosphorylation oxydative produit prs de

    90% de l'ATP engendre par la respiration.

    Il s'agit donc de la production d'ATP par l'ajout

    d'un groupement phosphate l'ADP grce

    l'nergie libre lors du transport d'lectrons le

    long d'une chane de molcules (ractions

    d'oxydo-rduction).

  • La fermentation

    Beaucoup de cellules se passent d'oxygne (O2) pour "brler" leur compos organique. Donc

    au lieu de produire de l'ATP au moyen de la respiration, elles utilisent la fermentation.

    La fermentation est donc galement une dgradation du glucose mais incomplte

    permettant une libration partielle de son nergie sous forme d'ATP. La fermentation libre

    galement du CO2.

    Contrairement la respiration, la fermentation se fait sans oxygne et sans phosphorylation

    oxydative.

    Il existe deux types de fermentation :

    - la fermentation alcoolique : convertit le pyruvate en thanol

    - la fermentation lactique : convertit le pyruvate en lactate. Cette fermentation se produit

    dans les muscles la suite dun exercice exigeant.

    La fermentation correspond un

    processus que lon peut qualifier dincomplet car elle libre des dchets contenant encore de

    lnergie utilisable comme lalcool. La respiration est un processus plus

    complexe ncessitant en outre de

    loxygne. Au cours de la respiration, les molcules organiques sont oxydes

    totalement (un peu comme si elles

    taient brles) et leur nergie est

    rcupre par les cellules. Les dchets

    forms sont du dioxyde de carbone et

    de leau, molcules dont lnergie potentielle nest pas utilisable par les tres vivants.

    On observe que la quantit d'oxygne

    baisse faiblem