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ATP : origine de l’énergie de la contraction
Hydrolyse de l’ATP et régénération par la phosphocréatine ; glycolyse, cycle de Krebs et chaîne respiratoire localisés dans la cellule ; fermentation lactique ; rendement des deux voies ; part de chaque voie selon l’effort, fibres, entraînement, oxygénation et récupération ; un produit dopant, les stéroïdes anabolisants.
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Combien de molécules de pyruvate la glycolyse forme-t-elle à partir d’un glucose ?
- A. 1
- B. 2
- C. 3
- D. 6
Réponse
B. 2 — Glucose (6 carbones) → 2 pyruvate (3 carbones chacun). 3 est le nombre de carbones d’un pyruvate, 6 celui du glucose.
Quel est le produit final de la fermentation dans la fibre musculaire ?
- A. Du lactate
- B. De l’éthanol
- C. Du dioxyde de carbone
- D. De l’urée
Réponse
A. Du lactate — La fibre réalise une fermentation lactique : le pyruvate est réduit en lactate, sans CO₂. L’éthanol est le produit de la fermentation alcoolique des levures.
Quel organite régénère l’essentiel de l’ATP d’une fibre pendant un effort de plusieurs heures ?
- A. Le noyau
- B. L’appareil de Golgi
- C. Le ribosome
- D. La mitochondrie
Réponse
D. La mitochondrie — La respiration s’achève dans les mitochondries, où se forme l’essentiel de l’ATP : un effort long repose presque entièrement sur elle.
Combien d’ATP la fermentation lactique régénère-t-elle par glucose ?
- A. 0
- B. 12
- C. 2
- D. Environ 36
Réponse
C. 2 — Seulement les 2 ATP de la glycolyse ; environ 36 correspond à la respiration.
Quelle réaction libère l’énergie directement utilisée par les têtes de myosine ?
- A. pyruvate + NADH,H⁺ → lactate + NAD⁺
- B. ATP + H₂O → ADP + Pi
- C. O₂ + 4 e⁻ + 4 H⁺ → 2 H₂O
- D. créatine + ATP → phosphocréatine + ADP
Réponse
B. ATP + H₂O → ADP + Pi — L’hydrolyse de l’ATP fournit l’énergie de la contraction ; les autres réactions servent à régénérer l’ATP ou à reconstituer les réserves.
Le bilan C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O est celui :
- A. de la respiration
- B. de la fermentation lactique
- C. de la glycolyse
- D. de l’hydrolyse de l’ATP
Réponse
A. de la respiration — Consommation de dioxygène et oxydation complète du glucose en CO₂ et en eau : c’est la respiration.
D’où vient le glucose dégradé par une fibre musculaire à l’effort ?
- A. De la phosphocréatine de la fibre
- B. De la myoglobine de la fibre
- C. Des filaments de myosine de la fibre
- D. Du glycogène et du glucose du sang
Réponse
D. Du glycogène et du glucose du sang — La fibre puise dans sa réserve de glycogène et prélève du glucose dans le sang ; la phosphocréatine sert à reformer l’ATP, la myoglobine stocke du dioxygène.
À quoi sert la phosphocréatine dans la fibre musculaire ?
- A. À stocker le dioxygène dans la fibre
- B. À apporter le glucose par le sang
- C. À reformer l’ATP en une seule réaction
- D. À libérer le calcium du réticulum
Réponse
C. À reformer l’ATP en une seule réaction — Phosphocréatine + ADP → créatine + ATP : une régénération immédiate de l’ATP pendant les premières secondes d’un effort intense.
Le rendement de la respiration est d’environ 38 %. Que devient l’essentiel du reste de l’énergie du glucose ?
- A. Il reste dans le lactate
- B. Il est dissipé en chaleur
- C. Il part dans le CO₂ rejeté
- D. Il forme de la phosphocréatine
Réponse
B. Il est dissipé en chaleur — L’énergie non récupérée dans l’ATP est dissipée en chaleur, d’où l’échauffement du muscle. C’est la fermentation qui laisse l’essentiel de l’énergie dans le lactate.
Que permettent surtout les stéroïdes anabolisants pris pour se doper ?
- A. Augmenter la masse et la force musculaires
- B. Augmenter le nombre de globules rouges du sang
- C. Augmenter le nombre de mitochondries des fibres
- D. Augmenter la glycémie pendant l’effort
Réponse
A. Augmenter la masse et la force musculaires — Ils stimulent la synthèse des protéines des fibres, qui grossissent. Augmenter les globules rouges est l’effet de l’EPO, vue en 3ᵉ.
Au début d’un effort, la consommation de dioxygène reste un moment inférieure aux besoins. Comment appelle-t-on cet écart ?
- A. La récupération
- B. La dette de glycogène
- C. Le rendement
- D. Le déficit en dioxygène
Réponse
D. Le déficit en dioxygène — C’est le déficit en dioxygène, couvert par des voies qui n’ont pas besoin de O₂. La récupération désigne la période qui suit l’effort.
Comment la fibre musculaire dispose-t-elle de l’ATP dont elle a besoin ?
- A. Elle le stocke pour les efforts longs
- B. Elle le fabrique seulement au repos
- C. Elle le régénère en permanence
- D. Elle le reçoit tout fait du sang
Réponse
C. Elle le régénère en permanence — Il n’y a pas de stockage de l’ATP : la quantité présente ne couvre que quelques secondes d’effort intense, il est régénéré sans cesse.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Une fibre dégrade 4 glucose et régénère 76 ATP (36 par glucose respiré, 2 par glucose fermenté). Combien en a-t-elle respiré ?
- A. 1
- B. 2
- C. 3
- D. 4
Réponse
B. 2 — Avec 2 glucose respirés et 2 fermentés : 72 + 4 = 76 ATP. Avec 1 seul respiré : 36 + 6 = 42 ; avec 3 : 108 + 2 = 110 ; avec 4 : 144.
On retient 38 ATP par glucose respiré, 30 kJ par mole d’ATP et 2 850 kJ par mole de glucose. Le rendement de la respiration vaut :
- A. 40 %
- B. 4 %
- C. 96 %
- D. 1,3 %
Réponse
A. 40 % — 38 × 30 = 1 140 kJ récupérés ; 1 140 ÷ 2 850 = 0,40, soit 40 %. Le reste est dissipé en chaleur.
Une fibre dégrade 0,6 µmol de glucose par fermentation lactique. Quelle quantité d’ATP a-t-elle régénérée ?
- A. 0,3 µmol
- B. 0,6 µmol
- C. 21,6 µmol
- D. 1,2 µmol
Réponse
D. 1,2 µmol — 2 ATP par glucose : 0,6 × 2 = 1,2 µmol. 21,6 µmol correspondrait à une respiration (0,6 × 36).
Du cyanure bloque la chaîne respiratoire d’une fibre musculaire. Quelle conséquence immédiate ?
- A. La glycolyse s’arrête totalement
- B. Le lactate n’est plus produit
- C. Le dioxygène n’est plus consommé
- D. Le calcium n’est plus libéré
Réponse
C. Le dioxygène n’est plus consommé — Le O₂ n’est consommé qu’au bout de la chaîne : bloquée, elle n’en consomme plus. La glycolyse continue et la production de lactate augmente.
Par respiration, une fibre a consommé 12 molécules de dioxygène. Combien de molécules de CO₂ a-t-elle rejetées par cette voie ?
- A. 6
- B. 12
- C. 2
- D. 72
Réponse
B. 12 — Le bilan C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O donne autant de CO₂ que de O₂ : 12 O₂, soit 2 glucose, donc 12 CO₂.
Pendant une heure de course lente, la lactatémie d’un coureur reste stable à 2 mmol/L. On peut en conclure que :
- A. le lactate est éliminé au rythme où il est produit
- B. aucune de ses fibres ne réalise de fermentation
- C. son foie stocke tout le lactate sans le transformer
- D. sa respiration s’est arrêtée pendant la course
Réponse
A. le lactate est éliminé au rythme où il est produit — Une concentration stable signifie que production et élimination s’équilibrent, pas qu’il n’y a pas de production.
Si l’on retient 32 ATP par glucose respiré, la respiration régénère, pour une même quantité de glucose :
- A. 18 fois plus d’ATP que la fermentation
- B. 30 fois plus d’ATP que la fermentation
- C. 64 fois plus d’ATP que la fermentation
- D. 16 fois plus d’ATP que la fermentation
Réponse
D. 16 fois plus d’ATP que la fermentation — 32 ÷ 2 = 16. Le rapport 18 ne vaut que pour 36 ATP par glucose : on recalcule avec les valeurs de l’énoncé.
Pendant la récupération, la phosphocréatine de la fibre est reconstituée. Quelle réaction le permet ?
- A. phosphocréatine + ADP → créatine + ATP
- B. créatine + ADP → phosphocréatine + ATP
- C. créatine + ATP → phosphocréatine + ADP
- D. phosphocréatine + ATP → créatine + ADP
Réponse
C. créatine + ATP → phosphocréatine + ADP — L’ATP fourni par la respiration cède son phosphate à la créatine : créatine + ATP → phosphocréatine + ADP. La réaction inverse, phosphocréatine + ADP → créatine + ATP, est celle de l’effort, qui régénère l’ATP.
Sur une électronographie agrandie 15 000 fois, une mitochondrie mesure 30 mm de long. Quelle est sa longueur réelle ?
- A. 0,2 µm
- B. 2 µm
- C. 20 µm
- D. 2 mm
Réponse
B. 2 µm — 30 mm = 30 000 µm ; 30 000 ÷ 15 000 = 2 µm, l’ordre de grandeur d’une mitochondrie. Sans conversion, 30 ÷ 15 000 = 0,002 mm : « 2 mm » confond 0,002 mm et 2 mm.
Avec 30,5 kJ par mole d’ATP et 36 ATP par glucose, l’énergie récupérée par la respiration de 0,5 mole de glucose vaut :
- A. 549 kJ
- B. 1 098 kJ
- C. 30,5 kJ
- D. 61 kJ
Réponse
A. 549 kJ — 0,5 × 36 = 18 moles d’ATP ; 18 × 30,5 = 549 kJ. 1 098 kJ correspond à une mole entière de glucose.
En présence de suffisamment de dioxygène, les NADH,H⁺ formés par la glycolyse sont surtout réoxydés :
- A. par la réduction du pyruvate en lactate
- B. par l’ATP synthase de la matrice
- C. par l’hydrolyse de la phosphocréatine
- D. par la chaîne respiratoire
Réponse
D. par la chaîne respiratoire — Leurs électrons rejoignent la chaîne respiratoire, jusqu’au dioxygène. La réduction du pyruvate en lactate prend le relais quand le O₂ manque ou ne suffit plus.
Où sont oxydés les acides gras qu’utilisent les fibres pendant un effort long ?
- A. Dans le cytosol, par la fermentation lactique
- B. Dans le réticulum, avec la phosphocréatine
- C. Dans les mitochondries, par la respiration
- D. Dans le sang, avant d’entrer dans les fibres
Réponse
C. Dans les mitochondries, par la respiration — Les acides gras sont oxydés dans les mitochondries ; c’est pourquoi un poison de la chaîne respiratoire empêche aussi leur utilisation.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Quelle affirmation sur la fermentation lactique est exacte ?
- A. Elle oxyde totalement le glucose en CO₂
- B. Elle peut fonctionner dans une fibre bien oxygénée
- C. Elle se déroule dans la matrice mitochondriale
- D. Elle fournit plus d’ATP par glucose que la respiration
Réponse
B. Elle peut fonctionner dans une fibre bien oxygénée — Lors d’un effort intense, la glycolyse produit plus de pyruvate que les mitochondries n’en oxydent : la fermentation fonctionne même en présence de dioxygène. Elle reste dans le cytosol, dégrade incomplètement le glucose et rapporte 2 ATP par glucose.
Sur des électronographies, les mitochondries du muscle cardiaque ont des crêtes bien plus nombreuses que celles d’une fibre rapide. Qu’en déduit-on ?
- A. Plus de surface pour la chaîne respiratoire
- B. Une glycolyse plus active dans la matrice
- C. Un stock d’ATP plus important dans les crêtes
- D. Plus de fermentation dans la mitochondrie
Réponse
A. Plus de surface pour la chaîne respiratoire — Les crêtes augmentent la surface de la membrane interne, qui porte la chaîne respiratoire et l’ATP synthase : le cœur, qui se contracte sans arrêt, régénère son ATP surtout par respiration. La glycolyse et la fermentation ont lieu dans le cytosol, et l’ATP n’est pas stocké.
Pourquoi la respiration ne peut-elle pas couvrir seule un effort maximal de 10 s ?
- A. Elle s’arrête dès que l’effort commence
- B. Elle ne fonctionne qu’en l’absence de O₂
- C. Elle n’utilise que des acides gras
- D. Son débit d’ATP met du temps à augmenter
Réponse
D. Son débit d’ATP met du temps à augmenter — Elle comporte de nombreuses étapes et dépend d’un apport de dioxygène qui n’augmente que progressivement ; la phosphocréatine et la fermentation fournissent l’ATP immédiatement.
Une substance rend la membrane interne perméable aux protons. Quelle conséquence attend-on ?
- A. Le O₂ n’est plus consommé et l’ATP formé augmente
- B. La glycolyse s’arrête faute de pyruvate
- C. Le O₂ reste consommé, mais peu d’ATP est formé
- D. Le cycle de Krebs se déplace dans le cytosol
Réponse
C. Le O₂ reste consommé, mais peu d’ATP est formé — La chaîne respiratoire continue de réduire le O₂, mais le gradient de protons n’est plus maintenu : l’ATP synthase ne forme presque plus d’ATP, l’énergie part en chaleur.
Un stéroïde anabolisant est injecté pour faire grossir les muscles. Pourquoi agit-il aussi sur la peau, le foie ou les testicules ?
- A. Il s’accumule d’abord dans ces organes
- B. Toute cellule dotée de ses récepteurs répond
- C. Le foie le transforme en glucose sanguin
- D. Il multiplie les mitochondries de ces organes
Réponse
B. Toute cellule dotée de ses récepteurs répond — Transporté par le sang, il atteint tous les organes et agit sur toutes les cellules qui possèdent des récepteurs de la testostérone (peau, foie, cœur, testicules ou ovaires, os en croissance) : d’où des effets indésirables loin du muscle visé.
Les 2 ATP de la fermentation lactique sont formés :
- A. pendant la glycolyse, dans le cytosol
- B. lors de la réduction du pyruvate en lactate
- C. dans la matrice, par le cycle de Krebs
- D. sur la membrane interne, par l’ATP synthase
Réponse
A. pendant la glycolyse, dans le cytosol — Ils viennent de la glycolyse ; la réduction du pyruvate en lactate ne forme pas d’ATP, elle régénère le NAD⁺.
Pour un effort maximal d’environ 75 s :
- A. la respiration ne fournit encore aucun ATP
- B. la phosphocréatine fournit encore l’essentiel de l’ATP
- C. la fermentation lactique fournit encore presque tout l’ATP de la fibre
- D. la respiration fournit autant d’ATP que les voies sans O₂ réunies
Réponse
D. la respiration fournit autant d’ATP que les voies sans O₂ réunies — Vers 75 s d’effort maximal, la part de la respiration égale celle de la phosphocréatine et de la fermentation réunies ; au-delà, elle domine.
La fermentation lactique transforme le glucose en lactate sans rejeter de CO₂. Pourquoi ?
- A. Le CO₂ formé reste piégé dans le lactate
- B. La glycolyse consomme alors le CO₂
- C. Les 6 carbones du glucose restent dans les lactates
- D. La myoglobine des fibres fixe aussitôt tout le CO₂ produit
Réponse
C. Les 6 carbones du glucose restent dans les lactates — Glucose → 2 lactate (C₆H₁₂O₆ → 2 C₃H₆O₃) : les 6 carbones restent dans le lactate, aucune décarboxylation n’a lieu ; le CO₂ n’est jamais formé.
Une fibre fermente 1 glucose et en respire 1 autre. Combien de molécules de dioxygène consomme-t-elle ?
- A. 12
- B. 6
- C. 0
- D. 3
Réponse
B. 6 — Seul le glucose respiré consomme du dioxygène : 6 O₂. La fermentation n’en consomme pas.
Une fibre lente et une fibre rapide reçoivent la même stimulation brève et très intense. Laquelle accumule le plus de lactate ?
- A. La fibre rapide, pauvre en mitochondries
- B. La fibre lente, riche en mitochondries
- C. Aucune des deux, l’effort étant trop bref
- D. Les deux autant, à stimulation égale
Réponse
A. La fibre rapide, pauvre en mitochondries — La fibre rapide, pauvre en mitochondries, régénère une grande part de son ATP par fermentation lactique ; la fibre lente oxyde davantage son pyruvate dans ses mitochondries.
Quel rôle joue le dioxygène que la myoglobine des fibres lentes cède aux mitochondries ?
- A. Il oxyde le lactate du sang dans le cytosol
- B. Il reforme directement la phosphocréatine
- C. Il fournit l’oxygène du CO₂ rejeté
- D. Il est l’accepteur final des électrons
Réponse
D. Il est l’accepteur final des électrons — Au bout de la chaîne respiratoire, le dioxygène reçoit les électrons et il est réduit en eau. L’oxygène du CO₂ rejeté vient du glucose et de l’eau, pas du dioxygène.
Des fibres reçoivent du glucose dont le carbone est radioactif, en présence de dioxygène. Où retrouve-t-on la radioactivité ?
- A. Dans l’eau formée par la chaîne respiratoire
- B. Dans le dioxygène qui reste dans le milieu
- C. Dans le pyruvate, puis dans le CO₂ rejeté
- D. Uniquement dans l’ATP formé
Réponse
C. Dans le pyruvate, puis dans le CO₂ rejeté — Le carbone du glucose passe dans le pyruvate (glycolyse), puis il est libéré sous forme de CO₂ dans la matrice. L’eau formée contient de l’hydrogène et de l’oxygène, pas de carbone.
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