TP : ATP et contraction musculaire

 

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 Pb I- Comment les cellules musculaires se procurent- elles l’énergie dont elles ont besoin ?

1. I) La source d’énergie dans les cellules musculaires, à court terme questions p 56-57

• Les réserves intracellulaires d’ATP ne permettent une contraction que durant quelques secondes.
• Il doit y avoir donc des mécanismes biochimiques qui renouvellent l’ATP.
• Dans les fibres musculaires, l’ATP est régénéré à très court terme, par hydrolyse de la phosphocréatine en créatine.
• Cette hydrolyse est couplée avec la production d’ATP à partir d’ADP, ce qui  ne permet une contraction musculaire que de quelques dizaines de secondes.
• La fermentation lactique fournit dès les premières secondes des molécules d’ATP dans les fibres musculaires.
• Ceci permet des efforts brefs et intenses, mais entraîne l’accumulation, dans les fibres musculaires et dans le sang, d’acide lactique qui serait à l’origine de la fatigue musculaire.
• Cette fermentation correspond à une dégradation anaérobie du glycogène musculaire et d’une partie du glucose sanguin arrivant dans les muscles.
• Le faible rendement de la fermentation lactique ne permet pas de poursuivre un effort à long terme.

2) La source d’énergie dans les cellules musculaires, à long terme

• Après un quelques secondes, la dégradation des glucides a lieu par voie aérobie.
• La respiration permet de produire davantage d’ATP que la fermentation lactique.
• Cette voie métabolique est à l’origine des contractions de plus longue durée et permet également de régénérer l’ATP après un effort.

Bilan :

Selon l’intensité et la durée de l’effort, la fermentation lactique et la respiration vont fournir l’ATP  nécessaire à la contraction musculaire

 

Pb II- quelle est l’organisation des cellules musculaires?

II- la structure des cellules musculaires.  Questions p 58-59

• − Les muscles striés (présentant des stries) squelettiques (qui permettent le mouvement du squelette) sont constitués d’un ensemble de cellules musculaires appelées fibres musculaires disposées parallèlement. La contraction des muscles squelettiques se fait grâce au raccourcissement des cellules musculaires qui les constituent.
• − Les fibres musculaires sont des cellules géantes très allongées (pouvant atteindre plusieurs centimètres de long) qui renferment dans leur cytoplasme plusieurs noyaux et mitochondries ainsi que de nombreuses myofibrilles.

Bilan

• Les myofibrilles sont des structures cylindriques et parallèles, qui présentent au microscope une alternance de bandes sombres et de bandes claires, ce qui donne l’aspect strié à la fibre
• Les myofibrilles sont des structures contractiles de nature protéique.
• Elles sont constituées d’une succession d’unités fonctionnelles, les sarcomères.

III – comment l-ATP permet elle la contraction des fibres musculaires

– Animations

 

III – Conversion énergétique et contraction musculaire.  Q p60-61

• − Chaque sarcomère, délimité par les stries Z, contient des myofilaments fins d’actine et des  myofilaments épais de myosine disposés parallèlement. Lors de la contraction musculaire, les sarcomères raccourcissent, bien que la  longueur des myofilaments ne varie pas :
• – il y a glissement des myofilaments fins d’actine le long des myofilaments épais de myosine. À l’échelle moléculaire, la contraction musculaire se fait donc par déplacement relatif des protéines  qui forment les myofilaments.
• − La contraction d’une fibre musculaire correspond à un glissement des myofilaments d’actine le long des myofilaments de myosine grâce à la formation de ponts d’union entre actine et myosine et la présence d’ATP.
• Chaque molécule de myosine possède une zone globulaire appelée « tête de myosine » capable de basculer et de s’accrocher à de l’actine selon une succession cyclique d’étapes constituant le cycle de contraction.