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EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENER

EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENERGIE SVT/PC BIOF Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 1 2020/2021 Exo 1 : PC session normale 2009 Parmi les substances utilisées dans le dopage certains sportifs spécialisés dans les longues distances, comme le marathon, utilisent une substance appelée EPO. Afin de montrer comment cette substance améliore les performances de ces sportifs, on propose les données suivantes : Le muscle squelettique comprend deux types de fibres musculaires, le nombre de chaque type est différent selon la spécialité du sportif. La figure (a) du document 1, présente quelques caractéristiques des fibres dominantes chez les coureurs de longues distances (les fibres 1) et chez ceux de vitesse (les fibres 2). La figure (b) du document 1 montre le rôle des enzymes musculaires LDH et MDH. Les caractéristiques des fibres Les fibres dominantes chez les coureurs de longues distances (fibres 2) Les fibres dominantes chez les coureurs de vitesse (fibres 2) Moyenne du nombre des capillaires entourant les fibres Forte Faible Concentration de l'enzyme LDH Faible Forte Concentration de l'enzyme MDH Forte Faible Nombre des mitochondries Grand Petit Figure (a) Figure (b) Document 1 Le document 2 présente un cas d'utilisation de la substance EPO dans le domaine médical. Dans le cadre du traitement des personnes atteintes par l’hépatite, le médecin conseille le patient de prendre la ribavirine. Cette substance cause des effets secondaires parmi lesquels l'anémie due à une diminution du nombre des globules rouges. Pour éviter cet effet secondaire le patient prend la substance EPO à côté de la ribavirine. Document 2 1. En exploitant les données du document 1 : a. Déterminez le rôle de chacun des enzymes musculaires LDH et MDH en précisant l‘endroit où ils agissent dans la cellule. b. Déduisez la nature des réactions productrices d’énergie chez les coureurs des longues distances et chez les coureurs de vitesse. 2. En se basant sur les données du document 2 et sur les données précédentes, expliquez comment la substance EPO agit sur les performances des coureurs de longues distances. Exo 2 : PC session rattrapage 2009 L'utilisation de certains antibiotiques, comme l'oligomycine, provoque une fatigue musculaire chez la personne traitée. Afin de comprendre la cause de cette fatigue générale on propose l'exploitation des données expérimentales suivantes : Expérience 1 : Un muscle de la cuisse d'une grenouille est placé dans un milieu expérimental approprié, puis injecté d'une quantité importante d'oligomycine. Le muscle est ensuite excité. Le tableau du document 1 présente le dosage de I'ATP dans le muscle avant et après l'excitation. Etat du muscle La substance dosée Résultat du dosage en mg/g (mg d'ATP dans chaque g de muscle frais) Réponse du muscle à excitation Avant la contraction Après la contraction Muscle non injecté par l'oligomycine ATP 1,35 1,35 Le muscle reste contracté au cours de l'excitation Muscle injecté par une quantité importante d'oligomycine ATP 1,35 0 Le muscle cesse de se contracter malgré son excitation Document 1 Expérience 2 : après la préparation d'un milieu approprié contenant de l'acide pyruvique et du dioxygène, on y ajoute successivement : - Au temps t1, des mitochondries ; - Au temps t2, une quantité importante d'ADP et de Pi. - Au temps t3, une quantité importante d'oligomycine, peu de temps après t2. Le document 2 présente les résultats du dosage du dioxygène dans ce milieu en fonction du temps. EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENERGIE SVT/PC BIOF Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 2 2020/2021 1. En se basant sur l'analyse des résultats du document 2 et sur vos connaissances, proposez une hypothèse expliquant l'effet de l'oligomycine dans l'expérience 1. Expérience 3 : pour déterminer le lieu d'action de l'oligomycine au niveau de la mitochondrie, on isole des mitochondries par la technique de centrifugation et on les traite par des ultrasons, qui permettent la formation de vésicules garnies par des sphères pédonculées sur leurs faces externes. Une partie de ces vésicules a subi par la suite un traitement qui enlève les sphères pédonculées. Ensuite les deux types de sphères sont placés dans un milieu expérimentale Contenant du dioxygène, des composés réduits RH2 (transporteur d'hydrogène) et de l’ADP et Pi, Le tableau du document 3 expose les résultats de l'expérience. Document 3 Les paramètres mesurés Le milieu expérimental contient des vésicules à sphères pédonculées Le milieu expérimental contient des vésicules sans sphères pédonculées En absence d'oligomycine En présence d'oligomycine Réoxydation de RH2 Oui Oui Oui Production d'ATP Oui Non Non 2. En se basant sur les résultats de l’expérience : a. Précisez le site d'action de I ‘oligomycine. Justifiez votre réponse. b. Proposez, en justifiant votre réponse, une explication de la cause de la fatigue musculaire suite à l'utilisation d'une quantité importante d'oligomycine. Exo 3 : SVT session normale 2009 On remarque que l'athlète spécialisé en courses de longues distances ne peut pas réaliser de grandes performances dans les courses de vitesse et vice-versa. Pour expliquer cette différence on propose les données suivantes : Dans le muscle strié squelettique, on distingue deux types de fibres musculaires (cellules musculaires) : des fibres de type A et des fibres de type B. La figure (a) du document 1 présente le schéma de l'observation microscopique d'une coupe transversale au niveau d'un muscle strié squelettique et la figure (b), du même document, montre le grossissement d'une partie des cellules A et B. Le document 2 résume deux voies métaboliques de dégradation du glucose au niveau de la cellule musculaire. Document 1 Document 2 Le tableau du document 3 présente quelques caractéristiques des cellules musculaires A et B. Caractéristiques Cellules de type A Cellules de type B Quantité de myoglobine (protéine fixant le dioxygène) Forte Faible Quantité de glycogène Forte Forte Quantité de l'enzyme F Faible Forte Quantité de l'enzyme E Forte Faible Nombre de cellules selon le type de muscle Nombre important dans les cellules des athlètes de longues distances Nombre important dans les cellules des athlètes de vitesse Document 3 1. A partir du document 1, déterminez les caractéristiques des cellules musculaires de type A et celles des cellules de type B. 2. A partir du document 2, déterminez les caractéristiques des deux voies métaboliques de dégradation du glucose au niveau des cellules musculaires. 3. En se basant sur les données des documents 1,2 et 3, expliquez les différences observées dans les performances entre les athlètes de vitesse et ceux de longues distances. Document 2 EXAMENS NATIONAUX UNITÉ 1 : CONSOMMATION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ET FLUX D’ENERGIE SVT/PC BIOF Pr. MOHAMMED ELMEKNASSIA 3 2020/2021 Exo 4 : SVT session rattrapage 2009 L'utilisation de certains antibiotiques cause des effets secondaires telle que la sensation de fatigue suite à la production insuffisante de l'énergie nécessaire aux différents mouvements musculaires. Afin d'expliquer ce phénomène, on présente les données suivantes : • Le tableau du document 1 présente les résultats du dosage de quelques composés organiques dans un muscle frais de grenouille, avant et après la contraction, et ceci dans le cas normal et dans le cas où le muscle est injecté par une quantité importante d'oligomycine. Document 1 Avant la contraction Après la contraction 1er cas : expérience témoin (cas normal) Glycogène en (mg dans 1.08 chaque g de muscle frais) 1,08 0,8 ATP (en unités arbitraires) 1,35 1,35 Réponse du muscle : le muscle se contracte pendant toute la durée de l'excitation 2ème cas : après l'injection d'une quantité importante d'oligomycine Glycogène en (mg dans chaque g de muscle frais) 1,08 1,08 ATP (en unités arbitraires) 1,35 0 Réponse du muscle : le muscle arrête de se contracter malgré son excitation 1. En utilisant les données du document 1, expliquez les résultats obtenus dans les cas 1 et 2. • Pour mettre en évidence le mécanisme responsable de la production d'ATP nécessaire à la contraction musculaire, une expérience est réalisée sur des vésicules mitochondriales. Le document 2 résume les conditions et les résultats de cette expérience. Le traitement des mitochondries par les ultrasons conduit à leur éclatement et à la formation de vésicules fermées portant des sphères pédonculées en contact avec un milieu expérimental contenant l'oxygène, des transporteurs réduits RH2 et de l'ADP + Pi. Le pH du milieu expérimental est supérieur au DH interne des vésicules. Conditions expérimentales Résultats Vésicules mitochondriales portant des sphères pédonculées. Synthèse d'ATP et réoxydation des composés RH2 Vésicules mitochondriales sans sphères pédonculées. Pas de synthèse d'ATP mais réoxydation des composés RH2 Vésicules mitochondriales sans sphères pédonculées. On ajoute des sphères isolées au milieu. Synthèse d'ATP et réoxydation des composés RH2 Figure B Document 2 VB : en absence de composés réduits RH2 il n'y a pas de synthèse d'ATP. 2. En se basant sur les figures du document 2 et sur vos connaissances, écrivez les principales réactions qui se déroulent au cours de la synthèse d'ATP dans ce milieu expérimental. La figure (a) du document 3 résume le mécanisme qui conduit à la synthèse d'ATP au niveau de la membrane interne mitochondriale. La figure (b) du même document présente le mode J'action de l'oligomycine au cours uploads/s1/examens-unite-1-elmeknassia 1 .pdf