Diversité et complémentarité des métabolismes – Tale S – Spé SVT B.BOCK – Lycée Rotrou – Dreux (28)

TP 9 : L’ATP molécule indispensable à la vie cellulaire (2)

Objectifs méthodologiques :

- réaliser des observations microscopiques - faire un dessin d'observation

- faire des calculs simples - interpréter des expériences

L’ATP est à l’origine des mouvements des chloroplastes dans certaines cellules végétales (cyclose) Problématique : Quelle est l’importance de cette molécule dans la vie cellulaire ?

1/ L’hydrolyse des liaisons phosphate de L'ATP libère localement de l'énergie :

L'hydrolyse de L'ATP en ADP, catalysée par une enzyme (ATP hydrolase ou ATP ase), libère entre 30,5 et 50 kJ mole-1, selon les conditions du milieu (température, pH) et les concentrations en ATP, ADP et Pi. Entourez les constituant d’une molécule d’ATP et écrivez les réactions d’hydrolyse et de synthèse d’ATP. Repassez en rouge la liaison phosphate qui est rompue lors de l’hydrolyse. Calculez le poids d’une mole d’ATP sachant que la formule compacte est :

C10H16N5O13P3 2/ L’utilisation dans les synthèses cellulaires Précisez pour chacun des 2 exemples (doc.1) les conditions nécessaires à la réalisation de ces activités cellulaires et indiquez le rôle de la molécule d’ATP. Écrivez les réactions chimiques impliquées 3/ L’utilisation de l’ATP et l’activité cellulaire Expliquez en quoi l’ATP est indispensable aux fonctions vitales. (doc. 2) 4/ Calculez la quantité d’ATP nécessaire quotidienne dans votre cas. Qu’en déduisez-vous ? (doc. 3)

Document 1 : l’ATP dans les réactions métaboliques

(source : Nathan 2002).

Document 2 : Le rôle de l’ATP dans le maintient du potentiel de repos

(source : Nathan 2002).

Diversité et complémentarité des métabolismes – Tale S – Spé SVT B.BOCK – Lycée Rotrou – Dreux (28)

Document 3 : Dépenses énergétiques journalières

Âge Dépense journalière

de 1 à 3 ans 5700 kJ/jour

de 4 à 6 ans 7600 kJ/jour Enfants

de 7 à 9 ans 9200 kJ/jour

Hommes Femmes

de 10 à 12 ans 10900 kJ/jour 9800 kJ/jour

de 13 à 15 ans 12100 kJ/jour 10400 kJ/jour Adolescents

de 16 à 19 ans 12800 kJ/jour 9700 kJ/jour

Activité physique réduite 8800 kJ/jour 7500 kJ/jour

Activité physique normale 11300 kJ/jour 8400 kJ/jour Adultes

Activité importante 12500 kJ/jour 9200 kJ/jour 5/ L’ATP et la contraction musculaire. a/ Observez au microscope optique des fibres musculaires striée et réalisez un dessin d’observation légendé (membrane cytoplasmique, cytoplasme, noyau, disque clair, disque sombre, strie Z, sarcomère, myofibrille). Pourquoi parle-t-on de fibre musculaire, de cellule plurinucléée, de la présence d’une double striation ? b/ Observation au microscope électronique. (voir électronographie) : De quoi sont constituées les myofibrilles ? (p. 219)

c/ A partir du doc. 1 p. 222, expliquez quelles sont les conditions nécessaires à la contraction musculaire.

d/ Décrivez, à partir du doc 2 p 222, les étapes où intervient l’ATP. Quelles sont ses actions ?

Conclusion : Récapitulez les phénomènes aboutissant au raccourcissement du sarcomère.

6/ Les voies de régénération de l’ATP dans la cellule musculaire :

Avec un muscle isolé de grenouille, on fait les expériences suivantes: a. Le muscle est excité électriquement et se contracte en pendant 3 minutes. On dose avant et après contraction, glycogène, acide lactique, ATP et phosphocréatine. Les résultats sont exprimés en milligrammes par gramme de muscle frais

Avant contraction Après contraction glycogène acide lactique ATP phosphocréatine

1,62

1,5 2

1,5

1,21

1,95 2

1,5

b. On empoisonne le muscle par l'acide iodo-acétique, qui bloque la glycolyse. Le muscle se contracte néanmoins dans les mêmes conditions que précédemment. On dose les composés suivants avant et après contraction

Avant contraction Après contraction glycogène acide lactique ATP phosphocréatine

1,62

1,5 2

1,5

1,62

1,5 2

0,5

c. Au muscle empoisonné par l'acide iodo-acétique, on ajoute un inhibiteur d'une enzyme (la phosphocréatine-kinase) qui catalyse la réaction suivante: ADP + phosphocréatine créatine + ATP Le muscle se contracte, normalement d'abord, puis s’arrête. On dose les mêmes composés que précédemment avant et après la contraction.

Avant contraction Après contraction glycogène acide lactique ATP phosphocréatine

1,62

1,5 2

1,5

1,62

1,5 0

1,5

Après avoir analysé chaque expérience, expliquez d’où vient l’énergie permettant de renouveler l’ATP. ?

Mots clés : réaction endergonique, réaction exergonique, phosphocréatine, sarcomère, recyclage