Examens UNITÉ 1

EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENERGIE SVT/PC BIOF
Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 1 2020/2021
Exo 1 : PC session normale 2009
Parmi les substances utilisées dans le dopage certains sportifs spécialisés dans les longues
distances, comme le marathon, utilisent une substance appelée EPO. Afin de montrer comment
cette substance améliore les performances de ces sportifs, on propose les données suivantes :
Le muscle squelettique comprend deux types de fibres musculaires, le nombre de chaque type
est différent selon la spécialité du sportif. La figure (a) du document 1, présente quelques
caractéristiques des fibres dominantes chez les coureurs de longues distances (les fibres 1) et
chez ceux de vitesse (les fibres 2). La figure (b) du document 1 montre le rôle des enzymes
musculaires LDH et MDH.
Les caractéristiques des fibres
Les fibres dominantes chez les
coureurs de longues distances
(fibres 2)
Les fibres dominantes
chez les coureurs de
vitesse (fibres 2)
Moyenne du nombre des
capillaires entourant les fibres
Forte
Faible
Concentration de l'enzyme LDH
Faible
Forte
Concentration de l'enzyme MDH
Forte
Faible
Nombre des mitochondries
Grand
Petit
Figure (a)
Figure (b)
Document 1
Le document 2 présente un cas d'utilisation de la substance EPO dans le domaine médical.
Dans le cadre du traitement des personnes atteintes par l’hépatite, le médecin conseille le
patient de prendre la ribavirine. Cette substance cause des effets secondaires parmi lesquels
l'anémie due à une diminution du nombre des globules rouges. Pour éviter cet effet secondaire
le patient prend la substance EPO à côté de la ribavirine. Document 2
1. En exploitant les données du document 1 :
a. Déterminez le rôle de chacun des enzymes musculaires LDH et MDH en précisant
l‘endroit où ils agissent dans la cellule.
b. Déduisez la nature des réactions productrices d’énergie chez les coureurs des longues
distances et chez les coureurs de vitesse.
2. En se basant sur les données du document 2 et sur les données précédentes, expliquez
comment la substance EPO agit sur les performances des coureurs de longues distances.
Exo 2 : PC session rattrapage 2009
L'utilisation de certains antibiotiques, comme l'oligomycine, provoque une fatigue musculaire
chez la personne traitée. Afin de comprendre la cause de cette fatigue générale on propose
l'exploitation des données expérimentales suivantes :
Expérience 1 : Un muscle de la cuisse d'une grenouille est placé dans un milieu expérimental
approprié, puis injecté d'une quantité importante d'oligomycine. Le muscle est ensuite excité.
Le tableau du document 1 présente le dosage de I'ATP dans le muscle avant et après
l'excitation.
Etat du muscle
La
substance
dosée
Résultat du dosage en mg/g
(mg d'ATP dans chaque g de
muscle frais)
Réponse du muscle à
excitation
Avant la
contraction
Après la
contraction
Muscle non injecté par
l'oligomycine
ATP
1,35
1,35
Le muscle reste
contracté au cours de
l'excitation
Muscle injecté par une
quantité importante
d'oligomycine
ATP
1,35
0
Le muscle cesse de se
contracter malgré son
excitation
Document 1
Expérience 2 : après la préparation d'un milieu approprié contenant de l'acide pyruvique et du
dioxygène, on y ajoute successivement :
- Au temps t1, des mitochondries ;
- Au temps t2, une quantité importante d'ADP et de Pi.
- Au temps t3, une quantité importante d'oligomycine, peu de temps après t2.
Le document 2 présente les résultats du dosage du dioxygène dans ce milieu en fonction du
temps.

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Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 2 2020/2021
1. En se basant sur l'analyse des résultats
du document 2 et sur vos
connaissances, proposez une
hypothèse expliquant l'effet de
l'oligomycine dans l'expérience 1.
Expérience 3 : pour déterminer le lieu
d'action de l'oligomycine au niveau de la
mitochondrie, on isole des mitochondries
par la technique de centrifugation et on les
traite par des ultrasons, qui permettent la
formation de vésicules garnies par des
sphères pédonculées sur leurs faces externes. Une partie de ces vésicules a subi par la suite un
traitement qui enlève les sphères pédonculées. Ensuite les deux types de sphères sont placés
dans un milieu expérimentale Contenant du dioxygène, des composés réduits RH2 (transporteur
d'hydrogène) et de l’ADP et Pi, Le tableau du document 3 expose les résultats de l'expérience.
Document 3
Les paramètres
mesurés
Le milieu expérimental contient des
vésicules à sphères pédonculées
Le milieu expérimental
contient des vésicules
sans sphères pédonculées
En absence
d'oligomycine
En présence
d'oligomycine
Réoxydation de RH2
Oui
Oui
Oui
Production d'ATP
Oui
Non
Non
2. En se basant sur les résultats de l’expérience :
a. Précisez le site d'action de I ‘oligomycine. Justifiez votre réponse.
b. Proposez, en justifiant votre réponse, une explication de la cause de la fatigue
musculaire suite à l'utilisation d'une quantité importante d'oligomycine.
Exo 3 : SVT session normale 2009
On remarque que l'athlète spécialisé en courses de longues distances ne peut pas réaliser de
grandes performances dans les courses de vitesse et vice-versa. Pour expliquer cette différence
on propose les données suivantes :
Dans le muscle strié squelettique, on distingue deux types de fibres musculaires (cellules
musculaires) : des fibres de type A et des fibres de type B. La figure (a) du document 1 présente
le schéma de l'observation microscopique d'une coupe transversale au niveau d'un muscle strié
squelettique et la figure (b), du même document, montre le grossissement d'une partie des
cellules A et B.
Le document 2 résume deux voies métaboliques de dégradation du glucose au niveau de la
cellule musculaire.
Document 1 Document 2
Le tableau du document 3 présente quelques caractéristiques des cellules musculaires A et B.
Caractéristiques
Cellules de type A
Cellules de type B
Quantité de myoglobine (protéine fixant
le dioxygène)
Forte
Faible
Quantité de glycogène
Forte
Forte
Quantité de l'enzyme F
Faible
Forte
Quantité de l'enzyme E
Forte
Faible
Nombre de cellules selon le type de muscle
Nombre important dans les
cellules des athlètes de
longues distances
Nombre important
dans les cellules des
athlètes de vitesse
Document 3
1. A partir du document 1, déterminez les caractéristiques des cellules musculaires de type
A et celles des cellules de type B.
2. A partir du document 2, déterminez les caractéristiques des deux voies métaboliques de
dégradation du glucose au niveau des cellules musculaires.
3. En se basant sur les données des documents 1,2 et 3, expliquez les différences observées
dans les performances entre les athlètes de vitesse et ceux de longues distances.
Document 2

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Exo 4 : SVT session rattrapage 2009
L'utilisation de certains antibiotiques cause des effets secondaires telle que la sensation de
fatigue suite à la production insuffisante de l'énergie nécessaire aux différents mouvements
musculaires. Afin d'expliquer ce phénomène, on présente les données suivantes :
• Le tableau du document 1 présente les résultats du dosage de quelques composés organiques
dans un muscle frais de grenouille, avant et après la contraction, et ceci dans le cas normal et
dans le cas où le muscle est injecté par une quantité importante d'oligomycine.
Document 1
Avant la
contraction
Après la
contraction
1er cas : expérience
témoin (cas normal)
Glycogène en (mg dans 1.08 chaque
g de muscle frais)
1,08
0,8
ATP (en unités arbitraires)
1,35
1,35
Réponse du muscle : le muscle se contracte pendant toute la durée de
l'excitation
2ème cas : après
l'injection d'une
quantité importante
d'oligomycine
Glycogène en (mg dans chaque g de
muscle frais)
1,08
1,08
ATP (en unités arbitraires)
1,35
0
Réponse du muscle : le muscle arrête de se contracter malgré son excitation
1. En utilisant les données du document 1, expliquez les résultats obtenus dans les cas 1 et 2.
• Pour mettre en évidence le mécanisme responsable de la production d'ATP nécessaire à la
contraction musculaire, une expérience est réalisée sur des vésicules mitochondriales. Le
document 2 résume les conditions et les résultats de cette expérience.
Le traitement des mitochondries par les ultrasons conduit à leur éclatement et à la formation
de vésicules fermées portant des sphères pédonculées en contact avec un milieu expérimental
contenant l'oxygène, des transporteurs réduits RH2 et de l'ADP + Pi. Le pH du milieu
expérimental est supérieur au DH interne des vésicules.
Conditions expérimentales
Résultats
Vésicules mitochondriales portant des sphères
pédonculées.
Synthèse d'ATP et réoxydation des composés RH2
Vésicules mitochondriales sans sphères
pédonculées.
Pas de synthèse d'ATP mais réoxydation des
composés RH2
Vésicules mitochondriales sans sphères
pédonculées. On ajoute des sphères isolées au
milieu.
Synthèse d'ATP et réoxydation des composés RH2
Figure B
Document 2
VB : en absence de composés réduits RH2 il n'y a pas de synthèse d'ATP.
2. En se basant sur les figures du document 2 et sur vos connaissances, écrivez les
principales réactions qui se déroulent au cours de la synthèse d'ATP dans ce milieu
expérimental.
La figure (a) du document 3 résume le mécanisme qui conduit à la synthèse d'ATP au niveau
de la membrane interne mitochondriale. La figure (b) du même document présente le mode
J'action de l'oligomycine au cours de ce mécanisme.
Des études ont montré que
l'oligomycine se fixe sur le canal
qui permet le passage des
protons H+ au niveau des sphères
pédonculées, ce qui entrave le
passage de ces protons vers la
matrice.
Figure (b)
Document 3
Figure (a)

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3. En considérant votre réponse à la question 2 et en exploitant les données du document
3 et vos connaissances, montrez comment l'oligomycine ne permet pas le
renouvellement de l'ATP et bloque les réactions de transformation du glycogène au
niveau de la cellule musculaire et par la suite cause la sensation de fatigue.
Exo 5 : SVT session rattrapage 2010
La levure est un être vivant unicellulaire qui peut vivre normalement si on le cultive dans un
milieu approprié. Après la culture de deux souches de levure A et B, on a remarqué que les
cellules de la souche A se multiplient plus rapidement que les cellules de la souche B. Pour
expliquer la différence observée on présente les données suivantes :
 Les souches A et B sont cultivées dans deux milieux de culture contenant une quantité
suffisante d'oxygène et de glucose. Le document 1 présente l'évolution de la concentration
'oxygène (O2) et de la concentration du dioxyde de carbone (CO2) dans le milieu de culture
pour chaque souche de levure. Il faut noter que la concentration du glucose a diminué dans s
deux milieux à la fin de l'expérience.
Document 1
Le document 2 présente les
schémas de deux cellules de
levure observées par
microscope électronique. La
figure (a) est une cellule de la
souche A, la figure (b) est une
cellule de la souche B.
Document 2
1. En exploitant les données des documents 1 et 2, déterminez la voie métabolique utilisée
par chacune des souches A et B.
Le document 3 résume les actions essentielles de deux voies métaboliques de production
d'énergie.
2. En exploitant les données du document 3 et les données précédentes, expliquez la
différence observée en ce qui concerne la vitesse de croissance entre les souches de levure
A et B.
Exo 6 : PC session normale 2010
I- L'activité musculaire exige la présence continue des molécules d'ATP qui approvisionnent
la cellule musculaire en énergie nécessaire à sa contraction. Afin de déterminer les voies de
régénération de ces molécules dans la cellule musculaire, on propose les données suivantes :
• Le document 1 présente la concentration d'ATP dans le muscle, et la quantité d’énergie
équivalente, ainsi que la consommation d’énergie au cours d'un effort musculaire chez une
personne qui pèse 70Kg.
Concentration d'ATP
dans les muscles (en
mmol)
Quantité d'énergie
équivalente à cette
concentration (Kj)
Quantité d'énergie
consommée au cours de
l'effort musculaire (Kj)
De 120 à 180
De 5,1 à 7,5
35
Document 1
Document 2
Document 3

EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENERGIE SVT/PC BIOF
Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 5 2020/2021
1. En exploitant les données du document 1, montrez l'importance d'un renouvellement
continu des molécules d'ATP dans les muscles.
• La figure (a) du document 2
montre l'évolution de l'acide
lactique, de la phosphocréatine
et des molécules d'ATP, au
cours d'une course de 100m. La
figure (b) du même document
montre l'évolution de la
consommation du dioxygène au
cours d'un effort musculaire de
longue durée.
2. Décrivez les résultats des
mesures représentés dans
les figues du document 2 et
déduisez les voies
métaboliques intervenants
dans la régénération d'ATP.
Document 2
II- les mitochondries jouent un rôle essentiel dans la synthèse d'ATP au niveau de la cellule.
Afin de déterminer les conditions de production d'ATP dans ces organites, on présente les
données suivantes :
Expérience 1 : on a préparé une suspension de mitochondries riche en composés réduits
FADH2, et NADH+H+ mais sans oxygène. La figure (a) du document 3 présente l'évolution
de la concentration de H+ et de la production d'ATP dans ce milieu, et ceci dans les conditions
suivantes : au temps t1 une solution riche en oxygène est ajoutée au milieu, au temps t2 une
substance FCCP est ajoutée au milieu. Cette substance s'intègre dans la membrane interne
mitochondriale et le rend perméable aux protons H+.
NB : La membrane externe mitochondriale est normalement perméable aux protons H+.
Expérience 2 : Des mitochondries sont placées dans un milieu riche en oxygène La figure (b)
du document 3 présente les résultats de l'évolution de la concentration d'oxygène après l'ajout
de quelques substances. Le document 4 montre les sites au niveau desquels agissent les
substances ajoutées dans la première et la deuxième expérience.
Document 3
Document 4
3. A partir de l'exploitation des données des documents 3 et 4 et en utilisant vos
connaissances, montrez la relation entre révolution de la concentration de H+ dans le
milieu et la production d'ATP entre t1 et t2 (figure (a) du document 3) et expliquez
l'évolution de la concentration d'oxygène.
Exo 7 : PC session rattrapage 2011
Afin d'étudier certains phénomènes biologiques producteurs d'énergie, on propose les données
expérimentales suivantes : - Des cellules de levure de bière (champignon microscopique) sont
cultivées en présence du glucose dans des conditions expérimentales différentes. Le document
1 résume les conditions et les résultats expérimentaux :