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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)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 24 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 — 8 questions
Où sont stockés les ions Ca²⁺ libérés lors de la contraction ?
- A. Dans les noyaux de la fibre musculaire
- B. Dans le réticulum sarcoplasmique
- C. Dans la matrice mitochondriale
- D. Dans les stries Z du sarcomère
Réponse
B. Dans le réticulum sarcoplasmique — Le réticulum sarcoplasmique, qui enveloppe chaque myofibrille, stocke les ions Ca²⁺ et les libère lorsqu'un potentiel d'action musculaire parcourt la fibre.
Le sarcomère est la portion de myofibrille comprise entre :
- A. deux zones H
- B. deux bandes A
- C. deux mitochondries
- D. deux stries Z
Réponse
D. deux stries Z — Le sarcomère, unité contractile, est délimité par deux stries Z successives, sur lesquelles sont ancrés les filaments d'actine.
Quelle molécule les têtes de myosine hydrolysent-elles directement ?
- A. L'ATP
- B. Le glucose
- C. Le glycogène
- D. Le lactate
Réponse
A. L'ATP — Les têtes de myosine hydrolysent l'ATP (ATP → ADP + Pi) ; glucose et glycogène servent seulement à régénérer cet ATP.
Dans quel compartiment cellulaire se déroule la glycolyse ?
- A. La matrice mitochondriale
- B. La membrane interne mitochondriale
- C. Le cytosol
- D. Le réticulum sarcoplasmique
Réponse
C. Le cytosol — La glycolyse (glucose → 2 pyruvate) a lieu dans le cytosol ; elle est commune à la respiration et à la fermentation.
Quel est le produit final de la fermentation dans la fibre musculaire ?
- A. Du dioxyde de carbone
- B. De l'éthanol
- C. Du lactate
- D. Du glycogène
Réponse
C. Du lactate — La fibre musculaire réalise une fermentation lactique : le pyruvate est réduit en lactate, sans rejet de CO₂. L'éthanol est produit par la fermentation alcoolique des levures.
Quel est l'accepteur final des électrons de la chaîne respiratoire ?
- A. Le dioxygène
- B. Le pyruvate
- C. Le dioxyde de carbone
- D. Le NAD⁺
Réponse
A. Le dioxygène — Le dioxygène reçoit les électrons à la fin de la chaîne respiratoire et est réduit en eau : c'est pourquoi la respiration consomme du O₂.
Pendant la contraction, quelle partie du sarcomère garde sa longueur ?
- A. La bande claire I
- B. La zone H
- C. Le sarcomère entier
- D. La bande sombre A
Réponse
D. La bande sombre A — La bande A a la longueur des filaments de myosine, qui ne raccourcissent pas : elle reste constante, tandis que bandes I et zone H diminuent.
Combien d'ATP la fermentation lactique régénère-t-elle par glucose ?
- A. 0
- B. 2
- C. 12
- D. Environ 36
Réponse
B. 2 — La fermentation lactique ne régénère que les 2 ATP de la glycolyse ; environ 36 correspond à la respiration.
Niveau moyen — 8 questions
Un sarcomère passe de 2,34 µm à 2,08 µm ; sa bande A mesure 1,52 µm. Que devient la longueur totale des bandes I ?
- A. Elle reste constante, égale à 0,82 µm
- B. Elle passe de 1,52 à 0,56 µm
- C. Elle passe de 0,82 à 0,56 µm
- D. Elle passe de 0,41 à 0,56 µm
Réponse
C. Elle passe de 0,82 à 0,56 µm — I = sarcomère − A : 2,34 − 1,52 = 0,82 µm puis 2,08 − 1,52 = 0,56 µm. Les bandes I diminuent de 0,26 µm, autant que le sarcomère.
Pour régénérer 180 ATP par respiration (36 ATP par glucose), une fibre doit oxyder :
- A. 5 molécules de glucose
- B. 90 molécules de glucose
- C. 18 molécules de glucose
- D. 6 molécules de glucose
Réponse
A. 5 molécules de glucose — 180 / 36 = 5 molécules de glucose. Par fermentation, il en faudrait 180 / 2 = 90.
Un muscle isolé privé de dioxygène est stimulé ; on dose du lactate dans le milieu. Quelle conclusion est correcte ?
- A. Ses cellules respirent grâce au lactate
- B. Sa chaîne respiratoire fonctionne encore
- C. Son cycle de Krebs s'est accéléré
- D. Il régénère de l'ATP par fermentation
Réponse
D. Il régénère de l'ATP par fermentation — Sans O₂, la chaîne respiratoire et le cycle de Krebs sont arrêtés ; la production de lactate traduit une fermentation lactique dans le cytosol.
Des fibres démembranées sont placées dans une solution d'ATP sans Ca²⁺. On observe :
- A. une contraction lente mais durable des fibres
- B. aucune contraction, fibres souples
- C. une rigidité immédiate des fibres
- D. une contraction puis une rigidité
Réponse
B. aucune contraction, fibres souples — Sans Ca²⁺, les sites de l'actine restent masqués : aucun pont ne se forme, et l'ATP maintient les têtes détachées. Les fibres restent souples.
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 sous forme de 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. 1,2 µmol
- D. 21,6 µmol
Réponse
C. 1,2 µmol — 2 ATP par glucose : 0,6 × 2 = 1,2 µmol d'ATP. La valeur 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 dioxygène n'est plus consommé
- C. Le lactate n'est plus produit
- D. Le Ca²⁺ n'est plus libéré
Réponse
B. Le dioxygène n'est plus consommé — Le O₂ n'est consommé qu'au bout de la chaîne respiratoire : bloquée, elle n'en consomme plus. La glycolyse continue et la production de lactate augmente.
Un sarcomère de 2,20 µm présente une zone H de 0,30 µm. Quelle est la longueur d'un filament d'actine, de la strie Z au bord de la zone H ?
- A. 1,90 µm
- B. 1,10 µm
- C. 1,25 µm
- D. 0,95 µm
Réponse
D. 0,95 µm — Les deux filaments d'actine occupent 2,20 − 0,30 = 1,90 µm, soit 0,95 µm chacun. 1,90 µm est la longueur des deux filaments réunis.
Niveau difficile — 8 questions
Pendant la contraction, les filaments d'actine et de myosine :
- A. raccourcissent tous les deux
- B. raccourcissent pour la myosine seule
- C. s'allongent puis se replient
- D. gardent leur longueur et glissent
Réponse
D. gardent leur longueur et glissent — Selon le modèle du glissement, aucun filament ne change de longueur : c'est leur chevauchement qui augmente et raccourcit le sarcomère.
Dans la rigidité cadavérique, les muscles restent contractés car :
- A. le Ca²⁺ n'est plus libéré par le réticulum
- B. les têtes de myosine ne se détachent plus
- C. l'actine se dépolymérise progressivement
- D. le calcium reste fixé définitivement sur la myosine
Réponse
B. les têtes de myosine ne se détachent plus — Sans ATP, la tête de myosine fixée à l'actine ne peut pas s'en détacher : les ponts actomyosine deviennent permanents.
Quelle affirmation sur la fermentation lactique est exacte ?
- A. Elle oxyde totalement le glucose
- B. Elle se déroule dans la mitochondrie
- C. Elle régénère le NAD⁺ utile à la glycolyse
- D. Elle produit plus d'ATP par seconde et par glucose
Réponse
C. Elle régénère le NAD⁺ utile à la glycolyse — La réduction du pyruvate en lactate réoxyde le NADH,H⁺ en NAD⁺, ce qui permet à la glycolyse de continuer. La fermentation est rapide, mais produit moins d'ATP par glucose que la respiration.
Dans la contraction, le rôle des ions Ca²⁺ est de :
- A. démasquer les sites de fixation de la myosine
- B. fournir l'énergie du pivotement des têtes
- C. hydrolyser l'ATP à la place de la myosine
- D. raccourcir directement les filaments de myosine
Réponse
A. démasquer les sites de fixation de la myosine — Le Ca²⁺ est un déclencheur : il rend accessibles les sites de l'actine. L'énergie provient de l'ATP hydrolysé par la myosine.
Où le CO₂ issu de la respiration est-il produit ?
- A. Dans le cytosol, pendant la glycolyse
- B. Dans la matrice mitochondriale
- C. Sur la membrane interne, avec l'O₂
- D. Dans le réticulum sarcoplasmique
Réponse
B. Dans la matrice mitochondriale — Les décarboxylations ont lieu dans la matrice (formation de l'acétyl-CoA et cycle de Krebs). La membrane interne consomme le O₂, elle ne produit pas de CO₂.
À effort égal, pourquoi la fermentation épuise-t-elle plus vite le glycogène que la respiration ?
- A. Elle détruit le glycogène sans l'utiliser
- B. Elle ne fonctionne qu'à partir du lactate
- C. Elle consomme le glycogène pour produire du dioxyde de carbone
- D. Son rendement en ATP par glucose est bien plus faible
Réponse
D. Son rendement en ATP par glucose est bien plus faible — Avec 2 ATP par glucose contre environ 36, la fermentation doit dégrader environ 18 fois plus de glucose pour régénérer autant d'ATP.
Au cours d'un sprint de 6 s, l'ATP est d'abord fourni par :
- A. l'ATP en stock et la phosphocréatine
- B. la respiration des acides gras du tissu adipeux
- C. le cycle de Krebs seul
- D. le glucose du foie apporté par le sang
Réponse
A. l'ATP en stock et la phosphocréatine — Les premières secondes reposent sur le stock d'ATP et sur la phosphocréatine, qui régénère l'ATP en une seule réaction ; la respiration est trop lente à se mettre en route.
Une fibre très riche en mitochondries et en myoglobine est surtout :
- A. rapide et vite fatigable
- B. dépourvue de glycolyse
- C. lente et résistante à la fatigue
- D. spécialisée dans la fermentation lactique
Réponse
C. lente et résistante à la fatigue — Mitochondries et myoglobine caractérisent les fibres lentes (type I), qui régénèrent leur ATP par respiration et résistent à la fatigue. Elles réalisent aussi la glycolyse, première étape de la respiration.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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