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Exercices corrigés SVT 2BAC : Consommation de la matière organique et flux d'énergie — I Love SVT

Exercices corrigés Sujets d'examens nationaux

Consommation de la matière organique et flux d'énergie

Respiration cellulaire, fermentation lactique et production d'ATP au niveau du muscle : des exercices rédigés, avec une correction pour chaque question.

2Exercices
8Questions
9Documents

Exercice 1 : Examen national 2017, Session normale · 2BAC SVT

Mise en situation

Les cellules produisent l'ATP, nécessaire pour effectuer un effort physique, à travers des voies métaboliques aérobies et anaérobies. Chez certaines personnes, la perturbation de l'une de ces voies est à l'origine de nombreux symptômes tels que l'accumulation de l'acide lactique, la fatigabilité… Pour comprendre la relation entre ces symptômes et la nature de la perturbation métabolique, on propose les données suivantes.

Données 1

Les voies de production de l'ATP

Le document 1 représente les réactions métaboliques principales de production de l'ATP au niveau cellulaire.

1

En s'appuyant sur le document 1, déterminez le devenir de l'acide pyruvique (pyruvate) au niveau cellulaire, puis calculez le bilan énergétique (le nombre de molécules d'ATP) de la dégradation d'une molécule d'acide pyruvique à l'intérieur de la mitochondrie.

Remarque : à l'intérieur de la mitochondrie, l'oxydation de 1 NADH,H+ donne 3 ATP et l'oxydation de 1 FADH2 donne 2 ATP.

0,75 pt
Document 1 : réactions métaboliques de production de l'ATP, de la glycolyse au cycle de Krebs et à la phosphorylation oxydative
Glycolyse, fermentation et respirationDocument 1
Données 2

Effet d'un traitement par l'INTI

Dans le cadre du traitement de certaines maladies virales par l'INTI (inhibiteur de la transcriptase inverse), des examens biochimiques ont montré que ce traitement peut causer une perturbation de la production d'énergie au niveau mitochondrial, ce qui est à l'origine de plusieurs symptômes tels que la fatigabilité et le changement de la concentration plasmatique de l'acide lactique. Le document 2 représente les résultats de la mesure de la concentration de l'acide lactique produit par les cellules, la valeur du pH sanguin et des schémas des mitochondries chez une personne traitée par l'INTI et chez une autre personne non traitée par cette substance.

SujetTaux sanguin d'acide lactique au repospH du sangSchémas des mitochondries
Personne non traitée par l'INTI1 mmol/LNormalMitochondrie à crêtes nombreuses, riche en protéines de la chaîne respiratoire
Personne traitée par l'INTISupérieur à 5 mmol/LAcideMitochondrie à crêtes peu nombreuses, pauvre en protéines de la chaîne respiratoire
Quelques protéines de la chaîne respiratoire de la membrane interne mitochondrialeDocument 2
2

En vous basant sur le document 2, comparez les résultats obtenus chez la personne traitée par l'INTI et chez la personne non traitée par cette substance. Déduisez la voie métabolique influencée par cette substance.

1 pt
Données 3

Le syndrome de MELAS

Le syndrome de MELAS est une myopathie mitochondriale ; parmi ses symptômes, une accumulation de l'acide lactique et une fatigabilité excessive suite à un exercice musculaire. Le schéma du document 3 représente la nature du dysfonctionnement observé au niveau mitochondrial dans le cas du syndrome de MELAS.

Document 3 : chaîne respiratoire de la membrane interne mitochondriale avec le complexe CI non fonctionnel
Complexe CI de la chaîne respiratoire non fonctionnelDocument 3
3

En se basant sur le document 3, expliquez le mécanisme de la synthèse d'ATP au niveau de la membrane interne de la mitochondrie, puis montrez l'effet du dysfonctionnement sur ce mécanisme chez une personne atteinte du MELAS.

0,5 pt
Synthèse

Relier les données

4

En exploitant les données précédentes, montrez que la voie métabolique dominante dans les deux cas (traitement par l'INTI et syndrome de MELAS) est la fermentation lactique, puis expliquez les symptômes observés dans ces deux cas.

0,75 pt

Exercice 2 : Examen national 2016, Session normale · 2BAC PC

Mise en situation

Afin d'étudier l'effet du manque d'exercices sportifs et du tabagisme (usage du tabac) sur les réactions responsables de la libération de l'énergie au niveau du muscle squelettique strié, on propose l'étude des données suivantes.

Données 1

Le manque d'exercice physique

Le manque d'exercices sportifs chez l'Homme augmente sa fatigabilité. Pour expliquer l'origine de cette fatigabilité, une comparaison de certaines caractéristiques des mitochondries a été effectuée chez deux personnes, l'une entraînée par un exercice physique de puissance donnée et l'autre non entraînée. Le document 1 résume les résultats obtenus, alors que le document 2 donne les résultats de la comparaison de la production d'acide lactique et de la consommation du dioxygène chez ces deux personnes.Remarque : le phénomène de la fatigue musculaire est lié à la baisse des réserves d'ATP au niveau des fibres musculaires.

Personne entraînéePersonne non entraînée
Volume total des mitochondries par rapport au volume de la cellule musculaire11 %5 %
Activité des enzymes mitochondrialesImportanteFaible
Caractéristiques des mitochondriesDocument 1
Acide lactique produit (mmol/L)Consommation du dioxygène (L/min)122,565,5Personnenon entraînéePersonneentraînée
Acide lactique et dioxygèneDocument 2
1

En exploitant les données des documents 1 et 2, expliquez l'augmentation de la fatigabilité observée chez la personne non entraînée.

1 pt
Données 2

Tabagisme et endurance

Pour mettre en évidence l'effet du tabagisme sur l'effort musculaire, un groupe d'élèves fumeurs a été soumis à un test d'endurance. Ce test consiste à courir avec une vitesse qui croît progressivement de 1 km/h toutes les deux minutes jusqu'à la fatigue totale. Ceci permet de déterminer la vitesse maximale aérobie (VMA), exprimant le volume maximal de dioxygène consommé par l'individu testé. Le document 3 représente les résultats, en unités arbitraires, obtenus chez ce groupe d'élèves comparés à un groupe témoin composé d'élèves non-fumeurs.

2

En utilisant le document 3, comparez l'endurance des élèves fumeurs à celle des élèves non-fumeurs.

0,5 pt
VMA (U.A)11,512,513,514,515,516,5Non-fumeursFumeurs
Vitesse maximale aérobieDocument 3
Données 3

Le monoxyde de carbone

La fumée de la cigarette contient le monoxyde de carbone (CO), qui se fixe sur le même site de fixation du dioxygène au niveau de l'hémoglobine. Le document 4 présente les résultats de mesure de la quantité du monoxyde de carbone transporté dans le sang et de la quantité du dioxygène fixé sur l'hémoglobine chez des élèves fumeurs et des élèves non-fumeurs. Le document 5 montre le site de fixation du monoxyde de carbone au niveau de la chaîne respiratoire.Remarque : l'hémoglobine est une protéine qui se trouve dans les globules rouges. Cette protéine joue un rôle important dans le transport du dioxygène vers les cellules.

Quantité du dioxygène (mL/g d'hémoglobine)Quantité du monoxyde de carbone (mL/100 mL de sang)
Non-fumeurs1,3280,280
Fumeurs1,2102,200
Dioxygène et CO dans le sangDocument 4
Document 5 : chaîne respiratoire, le CO se fixe sur le transporteur T6 et arrête le transfert d'électrons
Site de fixation du CODocument 5
3

À l'aide des documents 4 et 5, expliquez comment agit le monoxyde de carbone sur le fonctionnement de la chaîne respiratoire et sur les réactions de libération d'énergie au niveau des mitochondries chez les élèves fumeurs.

1,5 pt
Données 4

Les crampes musculaires

Les fumeurs se plaignent souvent de crampes musculaires. Pour expliquer l'origine de ces crampes, on a mesuré, chez des élèves fumeurs et d'autres non-fumeurs, la concentration sanguine de l'acide lactique et le pH sanguin au niveau du sang veineux partant du muscle, avant et après un exercice physique. Les résultats de ces mesures sont présentés dans le document 6.

Avant l'effort musculaireAprès l'effort : non-fumeursAprès l'effort : fumeurs
L'acide lactique au niveau du sang veineux50 mg/L150 mg/L500 mg/L
pH du sang veineux7,407,387,35
Acide lactique et pH du sang veineuxDocument 6
4

En exploitant le document 6 et en vous basant sur vos réponses précédentes, expliquez la faible endurance et les crampes musculaires fréquentes chez les élèves fumeurs.

2 pts
Contenu protégé, consultable en ligne sur ilovesvt.com