TP n° 3 Le métabolisme énergétique et les besoins des cellules

TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde Enseignement commun
Page 1
N. COHEN
TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND
TP n°
3
LE METABOLISME ENERGETIQUE ET LES
BESOINS DES CELLULES MUSCULAIRES
Durée :
1 h
SVT
biologie
THEME 1 : CORPS HUMAIN ET SANTE
Nom :
Prénom :
Date :
Introduction :
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.
Problématique :
Quels sont les besoins des cellules musculaires ? Quel est leur métabolisme ?
Objectifs :
Analyser des documents, utiliser un tableur, raisonner, compléter un schéma bilan.
Matériel :
Ordinateur avec Excel.
I. 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 der-
nier est un polymère (une longue chaîne constituée d’unités
répétées) de formule (C6H10O5)n?
Document 2 : performance et réserves de glycogène chez trois individus au cours d’une même course
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 mus-
culaires 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.
 300
Temps (heures)
Vitesse coureur 1
(km/h)
Vitesse coureur 2
(km/h)
Vitesse coureur 3
(km/h)
0
12
12
12
0,5
12
12
12
1
12
12
12
1,5
12
12
12
2
12
12
11,8
2,5
12
12
9
3
12
11
5,5
3,5
12
9
5
4
7
4,9
4,5
4,9
5
5

TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde Enseignement commun
Page 2
N. COHEN
TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND
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 mo-
lécule 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
Perdue sous forme de __________
BILAN DE LA RESPIRATION POUR UNE CELLULE MUSCULAIRE EN ACTIVITE
Pour __________________

TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde Enseignement commun
Page 3
N. COHEN
TP classe de seconde – LPO LOUIS ARMAND
III. LA CIRCULATION SANGUINE DANS L’ORGANISME.
Document 3 : la circulation sanguine dans l’organisme
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 (docu-
ment 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. LES BESOINS EN DIOXYGENE DES CELLULES MUSCULAIRES – ACTIVITE A FINIR HORS TP.
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 ?
Poumons
Cœur
Circulation pulmonaire
Circulation générale
Distance de la course
Augmentation du temps de course
par rapport au niveau de la mer
100 m
200 m
400 m
800 m
1500 m
3000 m
5000 m
10 000 m
42 000 m (marathon)
2/10e s
2/10e s
2/10e s
3/10e s
4 s
55 s
62 s
150 s
1 100 s