Exercices: Muscle et conversion d’énergie
SVT – 2ème BAC Sciences de la Vie et de la Terre
Exercice 1: Structure du sarcomère
Observer ce schéma de sarcomère au microscope électronique :
Identifier les bandes A, I et H ainsi que les filaments d’actine et de myosine.
Correction
Bande A : Zone centrale sombre (myosine)
Bande I : Zones claires latérales (actine seule)
Filaments épais : Ligne horizontale bleue (myosine)
Filaments fins : Lignes verticales rouges (actine)
Exercice 2: Cycle de contraction
Classer dans l’ordre les étapes du cycle des cross-bridges :
A. Détachement de la myosine
B. Power stroke
C. Fixation du calcium
D. Formation actomyosine
Correction
Ordre correct : C → D → B → A
1. Fixation Ca²⁺ → 2. Formation complexe → 3. Basculement → 4. Détachement
Exercice 3: Sources d’ATP
Relier chaque type d’effort à sa principale source d’énergie :
Efforts
- Sprint 100m
- Marathon
- Haltérophilie
Sources
- Créatine phosphate
- Glycolyse anaérobie
- Respiration aérobie
Correction
Sprint : Glycolyse anaérobie (production rapide mais lactate)
Marathon : Respiration aérobie (efficace mais nécessite O₂)
Haltérophilie : Créatine phosphate (énergie immédiate mais limitée)
Exercice 4: Dette d’oxygène
Après un effort intense, un athlète présente :
- Fréquence respiratoire élevée
- Température corporelle augmentée
- Production de lactate
Expliquer ces observations en lien avec le métabolisme musculaire.
Correction
Fréquence respiratoire : Compensation de la dette d’O₂ (recyclage lactate, resynthèse ATP)
Température : 75% de l’énergie libérée sous forme de chaleur
Lactate : Produit de la glycolyse anaérobie lors d’effort intense
Exercice 5: Fibres musculaires
Comparer les fibres musculaires de type I et IIb selon :
Fibres I (lentes)
- Vitesse contraction
- Couleur
- Résistance fatigue
Fibres IIb (rapides)
- Vitesse contraction
- Couleur
- Résistance fatigue
Correction
Fibres I : Lentes – rouges (myoglobine) – résistantes
Fibres IIb : Rapides – blanches – fatigables
Exercice 6: Couplage excitation-contraction
Un médicament bloque les canaux à calcium du réticulum sarcoplasmique.
Prévoir les conséquences sur la contraction musculaire en expliquant le mécanisme.
Correction
Conséquence : Paralysie musculaire
Mécanisme : Sans Ca²⁺, la tropomyosine bloque les sites de fixation sur l’actine → impossibilité de formation des ponts actomyosine
Exercice 7: Rendement musculaire
Un muscle consomme 80 kJ d’énergie chimique pour produire 20 kJ de travail mécanique.
Calculer le rendement énergétique. Sous quelle forme est dissipée l’énergie perdue ?
Correction
Rendement : (20/80)×100 = 25%
Énergie perdue : 60 kJ sous forme de chaleur (75%)
Exercice 8: ATP musculaire
Les réserves d’ATP d’un muscle ne permettent que 2-3 secondes de contraction.
Expliquer comment le muscle maintient sa contraction pendant plusieurs minutes.
Correction
Grâce à trois systèmes de régénération :
1. Créatine phosphate : Recharge rapide de l’ATP (10-15 sec)
2. Glycolyse anaérobie : Production rapide mais limitée (2 min)
3. Respiration aérobie : Production durable mais nécessite O₂
Exercice 9: Adaptation à l’entraînement
Chez un cycliste professionnel, on observe :
- Augmentation de la densité mitochondriale
- Capillarisation musculaire accrue
- Concentration en myoglobine élevée
Expliquer l’avantage de chaque adaptation pour la performance.
Correction
Mitochondries : Production aérobie accrue d’ATP
Capillaires : Meilleur apport en O₂/nutriments
Myoglobine : Réserve d’O₂ intramusculaire
Exercice 10: Problème synthèse
Un muscle de 100g consomme 120 mL O₂/min au repos et 2000 mL pendant l’effort.
1. Calculer la consommation spécifique (mL O₂/min/100g).
2. Expliquer cette variation en lien avec le métabolisme énergétique.
Correction
1. Consommation spécifique : 2000 mL/min/100g (déjà donné)
2. Explication : L’effort active la respiration aérobie pour produire plus d’ATP (1 glucose + 6O₂ → 38 ATP). La consommation d’O₂ augmente avec l’intensité de la contraction.
