TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde 3 TP n° SVT Enseignement commun LE METABOLISME ENERGETIQUE ET LES biologie Durée : 1h BESOINS DES CELLULES MUSCULAIRES THEME 1 : CORPS HUMAIN ET SANTE Nom : Prénom : Introduction : Problématique : Objectifs : Matériel : I. Date : Le rythme cardiaque et la ventilation pulmonaire s’accélèrent à l’effort. C’est l’approvisionnement des muscles qui est ainsi favorisé. Nous nous intéressons ici aux besoins des cellules musculaires. Quels sont les besoins des cellules musculaires ? Quel est leur métabolisme ? Analyser des documents, utiliser un tableur, raisonner, compléter un schéma bilan. Ordinateur avec Excel. LA RESPIRATION DES CELLULES MUSCULAIRES. Chaque cellule respire pour fournir de l’énergie ; il en va de même pour les cellules musculaires. La respiration au sein des cellules n’est rien d’autre qu’une combustion de matière. C’est une dégradation complète (oxydation complète) d’un combustible (le glucose par exemple, de formule C6H12O6) grâce à un comburant (le dioxygène qui est un oxydant) ; elle produit des molécules exclusivement minérales qui sont évacuées (dioxyde de carbone et eau) et libère de l’énergie. 1. Cherchez à l’aide de votre livre et/ou d’Internet les réactifs et produits de la respiration cellulaire. Quels sont les déchets de la respiration ? Quels sont les besoins des cellules pour respirer ? 2. Sous quelle(s) forme(s) peut exister l’énergie dans l’Univers ? Sous quelle(s) forme(s) peut exister l’énergie dans le corps humain ? 3. Toute cette énergie produite par respiration cellulaire est-elle utilisable par l’organisme (y a-t-il des pertes énergétiques dans le corps) ? II. LES BESOINS EN GLUCOSE DES CELLULES MUSCULAIRES. Document 1 : coupe transversale de muscle avant (à gauche) et après contraction (à droite) ; le glycogène est coloré en noir 4. Déduisez du document 1 le rôle du glycogène dans la réalisation d’un effort. 5. Quelle molécule utilisable par respiration peut être produite par dégradation du glycogène sachant que ce dernier est un polymère (une longue chaîne constituée d’unités répétées) de formule (C6H10O5)n? 300 Document 2 : performance et réserves de glycogène chez trois individus au cours d’une même course Temps (heures) Vitesse coureur 1 (km/h) Vitesse coureur 2 (km/h) Vitesse coureur 3 (km/h) 0 0,5 1 1,5 2 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 11,8 2,5 3 3,5 4 4,5 5 12 12 12 12 11 9 7 9 5,5 5 4,9 4,9 5 N. COHEN Page 1 Trois coureurs réalisent un même marathon ; ils ont le même entraînement et les mêmes performances a priori mais ils présentent des réserves en glycogène différentes : le coureur 1 a de bonnes réserves musculaires en glycogène, le coureur 2 a des réserves moyennes et le coureur 3 a de faibles réserves en glycogène. Les coureurs arrivent respectivement au bout de 3h30, 4h et 5h. TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde Enseignement commun 6. Utilisez un tableur et tracez les courbes représentant la vitesse de course des trois sportifs en fonction du temps sur le même graphique. Imprimez puis exploitez la courbe obtenue en précisant l’importance de cette molécule par rapport au glucose circulant dans le sang. 7. Complétez les schémas ci-dessous concernant les besoins en matière organique d’une cellule musculaire au repos et en activité. __________ + _______ ________________ + ____ + ________ Réserves de _______________ Pour la vie de la cellule Perdue sous forme de __________ BILAN DE LA RESPIRATION POUR UNE CELLULE MUSCULAIRE AU REPOS __________ + _______ ________________ + ____ + ________ Réserves de _______________ Pour la vie de la cellule Pour __________________ Perdue sous forme de __________ BILAN DE LA RESPIRATION POUR UNE CELLULE MUSCULAIRE EN N. COHEN Page 2 ACTIVITE TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde III. LA CIRCULATION SANGUINE DANS L’ORGANISME. Enseignement commun Poumons Document 3 : la circulation sanguine dans l’organisme Circulation pulmonaire 8. Utilisez les couleurs de convention (rouge pour le sang riche en dioxygène et bleu pour le sang pauvre en dioxygène) pour compléter le schéma ci-contre (document 3). Concluez sur le sens de circulation à l’intérieur du corps. 9. Quelle hypothèse peut-on émettre pour expliquer l’absence de mélange de sans pauvre en dioxygène et riche en dioxygène à l’intérieur du cœur ? IV. Cœur Circulation générale LES BESOINS EN DIOXYGENE DES CELLULES MUSCULAIRES – ACTIVITE A FINIR HORS TP. Distance de la course 100 m 200 m 400 m 800 m 1500 m 3000 m 5000 m 10 000 m 42 000 m (marathon) Augmentation du temps de course par rapport au niveau de la mer 2/10e s 2/10e s 2/10e s 3/10e s 4s 55 s 62 s 150 s 1 100 s Les jeux olympiques d’été de 1968 se sont déroulés à Mexico, à une altitude de 2235 m. Les performances enregistrées ont fourni des données sur l’influence de l’altitude sur l’effort physique. Le tableau donne, pour les différentes épreuves olympiques de course à pied, l’augmentation du temps de course. Document 4 : pression partielle de dioxygène en fonction de l’altitude et VO2 max. 10. Commentez les performances enregistrées à Mexico. 11. Tracez, sur le document, les courbes de la pression partielle en dioxygène et de la consommation maximale (VO2 max) en dioxygène en fonction de l’altitude. Analysez-les. Quelle relation faites-vous entre les deux ? Expliquez l’évolution des performances sportives en fonction de l’altitude. 12. Question bonus : pouvez-vous calculer rigoureusement à l’aide du document 4 la pression partielle en dioxygène vers 6000 m d’altitude ? Sachant que nous ne pouvons faire passer de dioxygène dans notre sang à moins de 40 mmHg de pression partielle en O2 que pouvez-vous en conclure ? N. COHEN Page 3 TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND