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Produire le mouvement : la cellule musculaire et l'origine de l'ATP
Structure de la cellule musculaire striée (myofibrilles, sarcomère, actine-myosine), mécanisme de la contraction, rôle du calcium, respiration et fermentation, sources d'ATP (programme de Terminale spécialité SVT)
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Exercice 1 — La fibre musculaire, une cellule qui se raccourcit
/ 5 pts- Une myofibrille d'une fibre du quadriceps mesure 2,8 cm au repos ; ses sarcomères y mesurent 2,24 µm, avec une bande A de 1,54 µm. Calculer le nombre de sarcomères placés en série dans cette myofibrille.
- Lors d'une contraction, chaque sarcomère mesure 1,98 µm. Calculer le raccourcissement de la myofibrille, en centimètres puis en pourcentage de sa longueur de repos.
- Calculer la longueur totale des bandes I d'un sarcomère au repos puis pendant la contraction.
- Un élève affirme : « la bande A garde la même longueur, donc la myosine ne participe pas à la contraction ». Expliquer l'erreur.
- Expliquer, à l'échelle moléculaire, comment le sarcomère se raccourcit sans qu'aucun filament ne raccourcisse.
Exercice 2 — Le calcium, déclencheur de la contraction
/ 5 pts- On injecte dans une fibre isolée de l'aequorine, protéine qui émet de la lumière en présence d'ions Ca²⁺, puis on stimule la fibre à t = 0. La luminescence apparaît à 2 ms, est maximale à 8 ms et disparaît vers 45 ms ; la tension de la fibre apparaît à 6 ms, est maximale à 52 ms et revient à zéro vers 150 ms. Décrire la chronologie des deux phénomènes.
- Montrer que ces résultats sont compatibles avec un rôle déclencheur du Ca²⁺, et préciser leur limite.
- Préciser l'origine des ions Ca²⁺ détectés et l'événement qui provoque leur libération.
- Expliquer le rôle des ions Ca²⁺ à l'échelle des myofilaments.
- Expliquer pourquoi le relâchement de la fibre nécessite, lui aussi, de l'ATP.
Exercice 3 — Respiration ou fermentation ? Cellules musculaires en culture
/ 5 pts- Des cellules musculaires en culture sont placées en normoxie (21 % de O₂) ou en hypoxie (1 % de O₂). On mesure leurs échanges, en nmol·min⁻¹ pour 10⁶ cellules :
Identifier, en justifiant, la voie métabolique dominante dans chaque condition.Condition Glucose consommé O₂ consommé Lactate produit Normoxie 7,5 42,0 1,0 Hypoxie 28,9 2,4 57,0 - Écrire les équations-bilans des deux voies.
- Montrer que la totalité du glucose consommé en normoxie est expliquée par les deux voies.
- Calculer la quantité d'ATP régénérée par minute dans chaque condition (36 ATP par glucose respiré, 2 par glucose fermenté) et comparer.
- Expliquer pourquoi les cellules en hypoxie produisent du lactate et consomment davantage de glucose.
Exercice 4 — Fibres lentes, fibres rapides et entraînement
/ 5 pts- Caractéristiques de deux types de fibres du muscle vaste externe :
Identifier, en justifiant, la voie de régénération de l'ATP dominante dans chaque type de fibre.Caractéristique Type I Type II Volume occupé par les mitochondries (% du volume de la fibre) 7,2 2,6 Myoglobine abondante rare Activité de la citrate synthase, enzyme du cycle de Krebs (u.a.) 46 13 Activité de la lactate déshydrogénase, qui réduit le pyruvate en lactate (u.a.) 110 370 Durée avant fatigue lors de stimulations répétées plus de 1 h environ 90 s - Expliquer la différence de résistance à la fatigue entre les deux types de fibres.
- Dans ce muscle, les fibres de type I représentent 24 % des fibres chez un sprinteur et 81 % chez un marathonien. Relier ces compositions aux disciplines pratiquées.
- Après 10 semaines d'entraînement en endurance, le volume mitochondrial des fibres augmente de 35 %. Prévoir et expliquer l'effet sur la lactatémie mesurée à une même vitesse de course.
- Expliquer en quoi l'abondance de myoglobine favorise la voie dominante des fibres de type I.
Ce contrôle d' Terminale en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Produire le mouvement : la cellule musculaire et l'origine de l'ATP » : 4 exercices, 180 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — La fibre musculaire, une cellule qui se raccourcit/ 5 pts
- Exercice 2 — Le calcium, déclencheur de la contraction/ 5 pts
- Exercice 3 — Respiration ou fermentation ? Cellules musculaires en culture/ 5 pts
- Exercice 4 — Fibres lentes, fibres rapides et entraînement/ 5 pts
Notions évaluées
L'essentiel, La cellule musculaire : une structure spécialisée permettant son propre raccourcissement, Mécanisme de la contraction : actine, myosine, ATP et calcium, Origine de l'ATP nécessaire à la contraction de la cellule musculaire, Réserves énergétiques et adaptation à l'effort, Méthodes.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés.
- Se tester avec le QCM (24 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 180 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Produire le mouvement : la cellule musculaire et l'origine de l'ATP » ?
- 180 minutes pour 4 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 180 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme d' de terminale ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Produire le mouvement : la cellule musculaire et l'origine de l'ATP » du programme officiel d' en terminale, soit L'essentiel, La cellule musculaire : une structure spécialisée permettant son propre raccourcissement, Mécanisme de la contraction : actine, myosine, ATP et calcium, Origine de l'ATP nécessaire à la contraction de la cellule musculaire.
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