1 Les fibres musculaires des muscles striés squelettiques sont des
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1.3 Sciences de la vie Energie et cellule vivante CONSOMMATION ET REGENERATION D’ATP DANS LES CELLULES MUSCULAIRES Rappels secondes Les fibres musculaires des muscles striés squelettiques sont des structures spécialisées dans la contraction. Les cellules musculaires rendent possible un mouvement en transformant l’énergie chimique des molécules organiques en énergie mécanique. Un exercice musculaire demande de l’énergie et s’accompagne d’une augmentation de la ventilation, donc de l’apport en dioxygène. Ce dioxygène est un élément permettant la synthèse d’ATP. . Problématique Quels sont les mécanismes cellulaires de la contraction musculaire ? Comment intervient l’ATP dans la conversion de l’énergie chimique en énergie mécanique ? I. LES CELLULES MUSCULAIRES : DES CELLULES SPECIALISEES Activité 1 Des cellules spécialisées dans la contraction Livre p50/51 > La contraction des muscles squelettiques permet un mouvement volontaire. Lors de sa contraction, un muscle raccourcit. C’est en réalité l’ensemble de ses cellules qui interviennent dans ce raccourcissement. Les cellules musculaires présentent lors de leur observation au microscope une alternance de bandes sombres et claires. C’est cette particularité qui leur confère le nom de muscles striés. Cette alternance est due à l’organisation des myofibrilles. Les myofibrilles sont constituées d’éléments fonctionnels contractiles qui se répètent : les sarcomères. Chaque sarcomère est composé de myofilament d’actine et de myosine. Lors de la contraction la longueur des sarcomères diminue grâce au coulissement des filaments d’actines sur ceux de myosines. Les myofibrilles sont reliées à la membrane plasmique des fibres musculaires grâce à d’autres protéines. Un raccourcissement des sarcomères entraine donc un raccourcissement des myofibrilles et donc de la fibre musculaire. II. UTILISATION DE L’ATP LORS DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE Activité 2 Utilisation ATP > Lors de la contraction musculaire, de l’énergie chimique sous forme d’ATP est convertie en énergie mécanique au niveau de chaque sarcomère. Cette conversion est permise par les propriétés des filaments d’actines et de myosines. > Cycle de contraction : 1. activation d’une tête de myosine, provoquée par l’hydrolyse d’une molécule d’ATP ; 2. fixation de la tête de myosine sur l’actine (formation complexe actinemyosine – le calcium est indispensable) ; 3. retour de la tête de myosine à la position de repos (coup de rame) ; 4. séparation actine/myosine, permise par la fixation d’une nouvelle molécule d’ATP sur la myosine. > Si l’ATP n’est pas régénéré, les têtes de myosines ne se détachent pas de l’actine et la myofibrille reste contractée. (origine de la rigidité cadavérique). DOSSIER 1.3 > CONSO ET REGENERATION D’ATP DANS LES CELLULES MUSCULAIRES 1 III. LA REGENERATION DE L’ATP DANS UNE CELLULE MUSCULAIRE Activité 3 Régénération ATP Livre p54/55 > La concentration en ATP dans les cellules musculaires est très faible (à peine suffisant pour assurer 1 seconde d’effort) et ne varie quasiment pas pendant l’effort. L’ATP est donc régénéré au fur et à mesure de sa consommation. > Les principales voies de production d’ATP mettent en jeu l’oxydation de molécules organiques comme le glucose qui peut avoir deux origines : le glucose prélevé dans le sang le glucose stocké dans les cellules sous forme de glycogène > Cette oxydation peut se faire par plusieurs voies : oxydation partielle du glucose par la fermentation lactique o production de 2 ATP o pas de consommation de dioxygène o active dès le début de l’effort oxydation complète du glucose par la respiration mitochondriale o production 36 ATP o consommation de dioxygène nécessaire o active après quelques minutes d’effort voie de la phosphocréatine : o utilisée en tout début d’effort o n’utilise qu’indirectement l’oxydation du glucose pour constitution du stock de phosphocréatine. la > Selon l’intensité et la durée de la contraction et selon le type de fibre musculaire, l’une ou l’autre des voies de régénération de l’ATP va être privilégiée. >> Notion de couplage énergétique entre l’énergie chimique contenue dans les molécules organiques ET l’énergie mécanique Rendu possible grâce au couple ADP/ATP. DOSSIER 1.3 > CONSO ET REGENERATION D’ATP DANS LES CELLULES MUSCULAIRES 2 DOCUMENTS Doc 1 > Comparaison simple des 2 types de fibres musculaires Type de cellules musculaires Type I Type 2 Mitochondries Nombreuses Peu nombreuses Voie métabolique principale Respiration Fermentation Sport approprié Endurance Sport de force Doc 2 > Pourcentage de la dépense énergétique totale couvert par chacun des types de métabolismes en fonction de l’activité sportive Doc 3 > Cycle de Cori : recyclage partiel du lactate par neoglucogenèse réalisée par le foie. DOSSIER 1.3 > CONSO ET REGENERATION D’ATP DANS LES CELLULES MUSCULAIRES 3 Doc 4 > Quelques données sur l’ATP Doc 5 > Organisation du muscle DOSSIER 1.3 > CONSO ET REGENERATION D’ATP DANS LES CELLULES MUSCULAIRES 4
