TP-TD Renouveler l’ATP pour fonctionner

Introduction : La contraction musculaire nécessite l’utilisation d’une très grande quantité d’ATP.

Cet ATP doit donc être renouvelé sans cesse, sans quoi, la cellule musculaire se bloque.

Problème : Quelles sont les voies métaboliques permettant la régénération de l’ATP dans les cellules musculaires ? D’où provient l’énergie nécessaire à sa formation ?

Objectifs : 

  • Suivre un protocole expérimental permettant de mettre en évidence la réaction d’oxydoréduction de la glycolyse
  • Suivre un protocole ExAO permettant de mettre en évidence les caractéristiques de la respiration puis de la fermentation.

1ère partie : Mise en évidence de la glycolyse

1- Analyser les résultats expérimentaux du doc. 1 afin d’expliquer que la quantité d’ATP ne varie pas lors de la contraction du muscle témoin et identifier d’où provient l’énergie nécessaire à sa régénération.

 Document 1: Expériences sur un muscle d’amphibien

Lors de la contraction musculaire, des molécules d’ATP sont hydrolysées, fournissant de l’énergie. La consommation d’ATP peut atteindre 0,5 kg.min-1.

On a stimulé électriquement un muscle d’amphibien et on a mesuré les quantités de glycogène (polymère de glucoses) et d’ATP dans ce muscle.

La même expérience a aussi été réalisée en ajoutant un inhibiteur de la synthèse d’ATP. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous :

2- Suivre le protocole de mise en évidence de l’utilisation du glucose par oxydoréduction :

Rappels

Au cours d’une réaction d’oxydoréduction, il se produit toujours un échange d’électrons entre deux réactifs :

  • l’accepteur d’électrons : c’est le réactif qui gagne des électrons. Il est également nommé oxydant puisqu’il cause l’oxydation du second réactif et il est réduit au cours de la réaction.
  • le donneur d’électrons : c’est le réactif qui perd des électrons. Il est également nommé réducteur puisqu’il cause la réduction de l’autre réactif et il est oxydé au cours de la réaction.

 Protocole expérimental :

(Les 2 premières étapes ont été faite au préalable au labo)

1- Eplucher le navet et découper 2 tranches d’environ 5 mm d’épaisseur puis en petits cubes de 2 mm de côté environ de façon à libérer facilement les molécules  contenues dans le cytoplasme.

2- Les répartir en deux lots égaux puis plonger un des deux lots dans l’eau bouillante pendant 5 minutes pour tuer les cellules et conserver l’autre intact.

3- Subdiviser encore chaque lot en 2 et placer chaque lot de cubes dans un tube à essai puis noter les tubes selon le tableau ci-dessous.

4- Recouvrir chaque lot d’eau.

5- Ajouter du glucose (2,5g) là où c’est demandé dans le tableau, puis placer à la chaleur (bain marie) ou à température ambiante.

6- Ajouter dans chaque lot du bleu de méthylène pour obtenir une coloration bleu clair. 

=> Le bleu de méthylène est un indicateur d’oxydoréduction, il est bleu à l’état oxydé et incolore à l’étatréduit.

ATTENTION :  Conseil : Commencer par une goutte puis agiter. Plus la couleur sera claire et plus vite l’expérience se déroulera et sera réussie. Il faut donc éviter de mettre trop de colorant car cela peut-être un facteur d’échec.

3- Consignez vos résultats dans le tableau puis interprétez.

ExpériencesTube 1Tube 2Tube 3Tube 4
Cubes de navetfraisfraisébouillantésébouillantés
Ajout de glucose (2.5g)nonouinonoui
Résultats du test au bleu de méthylène



2ère partie : Utiliser le glucose pour produire de l’ATP – Type ECE

Mise en situation et recherche à mener
Les levures sont des organismes eucaryotes unicellulaires. Pour réaliser leurs fonctions vitales, elles ont besoin d’énergie et doivent donc synthétiser en permanence de l’ATP, à condition d’être dans un milieu contenant des substances nutritives comme le glucose. 
On veut mettre en évidence les différentes voies métaboliques leur permettant de produire de l’ATP à partir du glucose dans diverses conditions environnementales .

Ressources :

A- Levures vues en MEB

d’après www.micropia.nl

B- Métabolisme anaérobie : fermentations

C- Respiration cellulaire

L’oxydation complète d’une molécule de glucose au cours de la respiration cellulaire peut se traduire par l’équation bilan suivante :


Matériel et protocole d’utilisation du matériel

Liste de matériel :

  • Chaîne EXAO
  • Sondes O2, CO2 et éthanol
  • Suspension de levures bien oxygénées
  • Solution de glucose
  • Bandelettes glucose

Afin de mettre en évidence les différentes voies métaboliques permettant aux levures de produire de l’ATP dans diverses conditions environnementales, réaliser les mesures à l’aide du montage EXAO

Activité complémentaire :

  • A l’aide des documents de référence de l’ECE et des documents suivants, déterminer quelle voie est la plus efficace et laquelle est la plus rapide.

Document 1 : Résultats d’expériences réalisés par Pasteur en 1861 chez les levures

Document 2 :Différentes voies métaboliques pour régénérer l’ATP lors d’une activité physique (dans les cellules musculaires humaines).

       Documents 3 : La voie alactique 

Les réserves d’ATP dans une cellule sont infimes. Il existe cependant dans les fibres musculaires une autre molécule, la phosphocréatine* (PCr), possédant une liaison phosphate à haut potentiel énergétique. L’énergie libérée par l’hydrolyse de la phosphocréatine n’est pas directement utilisée par le muscle mais permet de reconstituer de l’ATP:

Ce système est instantané et ne nécessite aucune structure cellulaire particulière. Il permet de subvenir aux besoins immédiats, mais, en moins de 30 s, les stocks d’ATP et de phosphocréatine s’épuisent.

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