Cours Stage - Fonctionnement musculaire et ATP
Exercice d'application

Exercice : Énergie et cellules vivantes - Annale BAC

Le cytoplasme des cellules est plus riche en ions K+ et plus pauvre en ions Na+ que le milieu extracellulaire. Ces différences de concentrations participent au potentiel de repos membranaire de -70 mV de la cellule nerveuse.

À partir de l’exploitation des documents et de l’utilisation des connaissances, expliquer les mécanismes énergétiques qui assurent le maintien des différences de concentrations ioniques pour une cellule nerveuse.

 

Document 1 : Fonctionnement de la pompe sodium-potassium (représentation schématique) et concentrations intracellulaires en ions

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Concentrations Na+ K+ Intracellulaires
en mmol.l-1

      Na+                 K+         

Cellule témoin

18 180

Cellule en présence de digitaline (inhibiteur de l'hydrolyse de l'ATP)

75 83

La pompe permet d'échanger les ions sodium (Na+) issus du milieu intracellulaire avec les ions potassium (K+) issus du milieu extracellulaire dans un rapport précis (3 Na+/ 2 K+).

D’après biologie TD – Collection Tavernier – 1989

 

Document 2 : Effets du cyanure sur la consommation en dioxygène du neurone

On suit l’évolution de la teneur en dioxygène du milieu de culture dans lequel sont placés des neurones, avant et après ajout de cyanure. Ce dernier traverse facilement les membranes cellulaires.

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D’après SVT – Collection Duco - 2012

 

Document 3 : Effets du cyanure et de l’ATP sur des neurones de calmar

Caldwell et Keynes ont placé des neurones de calmar contenant des ions 24Na+ radioactifs dans de l’eau de mer. Ils ont mesuré la vitesse de sortie de ces ions dans trois conditions différentes :

-  eau de mer,

-  eau de mer additionnée de cyanure,

-  injection d’ATP dans le neurone en présence de cyanure

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1re injection d’ATP à 1,2 mmol.l-1

2e injection d’ATP à 6,2 mmol.l-1

De l’ATP ajouté à l’eau de mer mais non injecté dans le neurone n’a aucun effet.

D’après http://www.didier-pol.net/6SET696.html

 

Document 4 : Mesures de concentrations intracellulaires en ions Na+ et K+ pour un neurone dans différents milieux de culture.

Composition du milieu

Na+

en mmol.l-1

K+

en mmol.l-1

sans glucose

77

85

avec glucose

15

150

avec glucose
+ inhibiteur de la glycolyse

64

93

avec pyruvate

18

148

avec pyruvate
+ inhibiteur de la glycolyse

23

117

Rappel : le pyruvate est le produit final de la glycolyse

D’après http://ddata.over-blog.com/