corrigé du TP spécialité ATP et contraction musculaire

L'ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire.

I- Quelques manifestations de la vie cellulaire.

1° Proposez un schéma dynamique illustrant la cyclose.

Pour voir le mouvement de cyclose : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/mouvements/img-anim/elodeb320.mov

 Votre cellule doit être entièrement légendée et de taille suffisante.

Quelles informations permettent de penser que ce phénomène nécessite une dépense d'énergie de la part des cellules ?

Les phénomènes passifs ne nécessitent pas d'énergie et se font en suivant des lois physiques ; ils ne s'arrêtent pas à la mort des cellules. Au contraire les phénomènes actifs peuvent se faire même contre les lois physiques, de ce fait ils nécessitent de l'énergie et s'arrêtent à la mort des cellules.

Le fait que la cyclose soit ralentie par une privation de dioxygène ou par des inhibiteurs de la respiration cellulaire (source d'énergie) et au contraire accélérée par une élévation de température ou par l'addition d'ATP montre que c'est un mécanisme qui nécessite de l'énergie. Le fait que la cyclose cesse à la mort des cellules confirme que c'est bien un mécanisme actif

En observant attentivement les photographies a et b, dites comment varient les dimensions d'un muscle qui se contracte.

Le muscle relâché a une longueur de 33 mm et un diamètre de 8 mm ; le muscle contracté a une longueur de 30 mm et un diamètre de 9 mm. La contraction correspond donc à un raccourcissement du muscle et à une augmentation de son diamètre.

Remarque la contraction ne change pas le volume du muscle mais seulement sa forme ; il est donc abusif de dire qu'un muscle qui se contracte augmente de volume.

Quelle substance parait indispensable à la contraction du muscle ?

Lorsque la synthèse d'ATP est bloquée, le muscle ne se contracte plus ; l'ATP est donc la source d'énergie indispensable à la contraction des muscles.

Le glycogène est qualifié de macromolécule de réserve. Justifiez cette expression. D'après vos connaissances, quelle est l'origine du glucose apporté par le sang ?

Le glycogène est un polymère du glucose (revoir la régulation de la glycémie) de formule (C₆H₁₀O₅)_n Il est présent dans le foie et dans les muscles. Après le repas le glucose produit par la digestion des aliments est stocké dans le foie sous forme de glycogène ; entre les repas le glycogène est hydrolysé et le glucose libéré passe dans la circulation sanguine.

Seuls les animaux et les champignons possèdent du glycogène. C'est une des raisons pour lesquelles actuellement les champignons ne sont plus classés avec les plantes : il y 3 sortes d'êtes vivants : les animaux, les champignons et les plantes.

Les plantes contiennent un autre polymère du glucose : l'amidon.

2°  Extraction du glycogène.

II- Les fibres musculaires striées, des cellules très spécialisées.

1°) Observez et dessinez des fibres musculaires.

La cellule musculaire appelée fibre musculaire est une cellule de grande taille, de forme allongée, dont la longueur atteint plusieurs centimètres. Les cellules musculaires contiennent plusieurs noyaux, de nombreuses mitochondries et un réticulum (dit sarcoplasmique) particulièrement développé. Ce réticulum entoure les éléments contractiles appelés myofibrilles. Ces éléments sont constitués de structures répétitives les sarcomères, eux-mêmes formés par des myofilaments épais composés de molécules de myosine et des myofilaments fins composés de molécules d'actine

2°) Sur Internet trouver des images d'ultra structure de fibres musculaires (= cellule musculaire) les imprimer et les légender.

La cellule musculaire striée squelettique

sarcolemme lame basale microfibrilles de réticuline fibrilles de collagène microfilaments de myosine microfilaments d'actine sarcomère strie Z:Z bandes claires isotropes I bandes sombres anisotropes A bande H ligne M - myofibrilles - cellule satellite - centriole Les sarcomères de toutes les myofibrilles d'une fibre musculaire sont au même niveau ; c'est ce qui donne un aspect strié à la fibre musculaire. Remarque : l'image est légendée avec des numéros ; ce qu'il ne faut jamais faire dans un devoir ou dans un TP.

3° Précisez à partir des différentes données recueillies, le lien qui existe, à l'échelle moléculaire, entre l'ATP et la contraction de la fibre musculaire.

La contraction d'une fibre musculaire est due, au niveau de chaque sarcomère, non pas au raccourcissement des myofilaments mais à leur coulissage les uns par rapport aux autres.

Le glissement des filaments de myosine le long des filaments d'actine est dû au changement de conformation des têtes de la molécule de myosine. Cette modification moléculaire est permise, en présence de calcium, par libération d'énergie associée à l'hydrolyse des molécules d'ATP en ADP + Pi  (adénosine diphosphate + Phosphate inorganique = ion phosphate H₂PO₄^-)

III La contraction musculaire : approche cellulaire et moléculaire.

Allez voir les animations sur la contraction musculaire :

http://neurobranches.chez.tiscali.fr/systnerv/muscle/muscle3.html

http://prevost.pascal.free.fr/theorie/muscle/contraction.htm

http://www.chups.jussieu.fr/polys/histo/histoP1/POLY.Chp.9.2.html

http://www.infogym.com/fr/html/article.php?sid=162

http://www.ccdmd.qc.ca/ri/contraction/

Comment interagissent les myofilaments lors de la contraction musculaire?

La contraction de la myofibrille striée répond à la modification des liaisons (ponts d'union) unissant les filaments d'actine et de myosine. Il en résulte une progression des filaments d'actine entre les filaments de myosine, entraînant un raccourcissement du sarcomère, donc de la myofibrille, donc du muscle. La modification structurale des liens unissant myosine et actine est associée à une hydrolyse de l'ATP musculaire, réaction étroitement dépendante de la présence d'ions Ca⁺⁺.

Quel rôle joue l'ATP au cours de la contraction ?

Le contact actine-myosine déclenche l'activation de l'ATP-ase (actine-dépendante) de la myosine qui catalyse l'hydrolyse de l'ATP (ATP donne ADP + énergie) et entraîne la fixation de l'actine sur la myosine et le changement de conformation de la tête de myosine, responsable du déplacement du filament d'actine et donc de la contraction de la myofibrille (la disposition de la tête de myosine sur le filament d'actine fait un angle d'environ 90° ; le détachement du phosphate de la tête de myosine s'associe à la libération d'énergie entraînant la fixation plus forte de la myosine sur l'actine et une rotation de 45° de la tête de myosine qui entraîne un déplacement d'environ 10 nanomètres ; la libération de l'ADP laisse la tête de myosine ancrée à l'actine).

 L'hydrolyse de l'ATP est donc à l'origine de la libération d'énergie nécessaire à la contraction.

Comment l'ATP est-il régénéré ?

L'ATP est régénéré par phosphorylation (page 223). Cette réaction nécessite à nouveau de l'énergie qui est fournie par la respiration. Revoir la feuille LES CARBURANTS DE L'EFFORT

Comments

[Michouille55]

tais-toi rentre a la maison de suite c'est l'heure de la gamelle

[Dudouille55]

Que d'la frappe l'article. Tout est faux !! Je n'ai pu avoir mon bac.. cours en totale désaccord avec le sujet!!!!!

[petitedoctoresse]

c'est trés plaisant cette partie du programme!

La gestion de l'Atp, son hydrolyse, sa regénération, l'actine qui n'est pas trés indispensable à la contraction musculaire mais qui a un impact quant à la quantité de contraction! La myosine, l'ATP et les ions ca2+ qui, contrairement à l'actine, s'imposent!

Mais j'ai vu que la plupart des exercices, on nous parle des glandes thyroidiennes, qui, je ne sais exactement par quel mécanisme ils luttent contre le froid!

Si vous pouvez m'en apprendre un peu plus, je vous en serez reconnaissant!

[lsbf]

coucou jadore la sience et votre article ma beaucoup plus ! =) mais comme je suis en 6eme je ne sais pas tout donc je madresse a vous . je doit faire un exposer sur l'énerge Musculaire . malheureusement je ne sais pas ou on trouve cette energie ni comment lhomme l'utilise . =( alors je m'adresse a vous en souhaitent que vous pourrez maider

merci beaucoup a l'avance .

[d]

il est bien ce site