SPECIALITE

PARTIE II - Exercice 2 (6 points)
Diversité et complémentarité des métabolismes

Métabolisme des hématies
À partir de la mise en relation des documents proposés, associée à vos
connaissances, déterminez les mécanismes par lesquels les hématies des
vertébrés renouvellent l'ATP nécessaire à leur fonctionnement.
Bac blanc 2003-2








PARTIE II - Exercice 2

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|DOCUMENT 1 |
|Quelques données sur les hématies de l'Homme et du Poulet |
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|? Les hématies (ou globules rouges) des vertébrés sont plus riches en ions |
|K+ et plus pauvres en ions Na+ que le milieu dans lequel elles baignent (le|
|plasma). Ces différences de concentration sont créées et entretenues grâce |
|au fonctionnement, consommateur d'ATP, de « pompes sodium-potassium » |
|situées au sein des membranes cellulaires. Tout arrêt du fonctionnement de |
|ces pompes entraîne une baisse de concentration intracellulaire des ions K+|
|et une hausse de celle des ions Na+. |
|? Les hématies humaines fonctionnelles sont de simples « poches |
|d'hémoglobine » qui ne possèdent pas d'organites. En particulier elles ne |
|contiennent pas de mitochondries. En revanche, les hématies fonctionnelles |
|de Poulet possèdent des mitochondries. |


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|DOCUMENT 2 |
|Effet de la conservation des hématies au froid |
|Concentrations intracellulaires d'ions Na+ et K+ dans les hématies avant et|
|après stockage à 4°C pendant 7 jours dans du plasma. |
| | |Hématies humaines |Hématies de Poulet | |
| | |Na+ |K+ |Na+ |K+ | |
| |Après stockage au|72 |88 |64 |93 | |
| |froid | | | | | |
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|Concentrations exprimées en mmol.L-1. |




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|DOCUMENT 3 |
|Action de divers métabolites sur les hématies |
|Concentrations d'ions Na+ et K+ dans des hématies d'abord conservées à 4°C |
|pendant 7 jours dans du plasma puis placées à 37°C dans un milieu ayant les |
|mêmes concentrations en ions Na+ et K+ que le plasma plus un métabolite ou |
|non. |
| | | |Hématies Humaines |Hématies de Poulet | |
| | |Composition du milieu à 37°C|Na+ |K+ |Na+ |K+ | |
| |b |Milieu minimum + glucose |35 |126 |36 |124 | |
| |c |Milieu minimum + glucose |95 |68 |77 |85 | |
| | |+ inhibiteur de la glycolyse| | | | | |
| |d |Milieu minimum + pyruvate |92 |63 |34 |129 | |
| |e |Milieu minimum + pyruvate |93 |64 |43 |117 | |
| | |+ inhibiteur de la glycolyse| | | | | |
| |
|Concentrations exprimées en mmol.L-1 et mesurées après 18 h d'incubation |
|dans le milieu. |
|* Les hématies de Poulet ont des « réserves » de glucose que ne possèdent |
|pas les hématies humaines. |


Hatier p. 80.

|Éléments de correction |
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|Document 1. |
|Purement informatif, il n'appelle pas d'exploitation particulière. Ses |
|données sont seulement mises en relation avec celles des autres documents. |
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|Document 2 et mise en relation doc. 1- doc. 2 |
|( ( Le froid entraîne une diminution de l'activité enzymatique mais ne |
|détruit pas les enzymes (connaissance de 1°S). |
|Au froid, l'augmentation de la concentration intracellulaire de Na+ et la |
|diminution de celle de K+ traduisent l'arrêt de la production d'ATP |
|(document 1). |
|Chez l'homme et le Poulet la production d'ATP dépend de réactions |
|enzymatiques (bilan). Chez l'Homme et le Poulet les concentrations de Na+ |
|et de K+ sont du même ordre de grandeur. |
| |
|Document 3 et mise en relation doc. 1-doc. 2-doc. 3 |
|( ( Glucose (a et b) concentrations ioniques comparées au doc.2. |
|Sans glucose les hématies ne produisent pas d'ATP. |
|Les hématies de Poulet sont moins sensibles au manque d'ATP que les |
|hématies humaines car elles possèdent des réserves de glucose. |
|Le glucose est le substrat énergétique commun permettant de produire de |
|l'ATP. |
|( ( Glycolyse (a et c) |
|Un inhibiteur de la glycolyse empêche l'utilisation du glucose. |
|Le Poulet ne peut pas utiliser ses réserves de glucose. |
|La glycolyse permet d'oxyder le glucose en pyruvate avec production d'ATP. |
|( ( Pyruvate (d et e) |
|Les hématies de Poulet peuvent utiliser le pyruvate pour produire de l'ATP |
|grâce aux mitochondries. Ells ne sont pas sensibles à l'inhibiteur de la |
|glycolyse si on leur fournit du pyruvate. |
|Les hématies humaines en sont incapables. |
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|Détermination du mécanisme |
|( ( Les hématies humaines fermentent |
|Transforment le glucose en acide pyruvique (glycolyse) dans le hyaloplasme.|
| |
|La glycolyse libère de l'ATP. |
|Le pyruvate n'est pas utilisé comme substrat énergétique, il y a |
|fermentation. |
|( ( Les hématies de Poulet respirent |
|Transforment le glucose en acide pyruvique (glycolyse) dans le hyaloplasme.|
| |
|La glycolyse libère de l'ATP. |
|Les mitochondries utilisent l'acide pyruvique et produisent à nouveau de |
|l'ATP, il y a respiration. |




Spécialité SVT
Éléments de correction du bac blanc n°2


L'ATP (adénosine triphosphate) est un intermédiaire énergétique
indispensable au fonctionnement des pompes sodium-potassium de la membrane
des hématies. Ces pompes entretiennent un déséquilibre dans la répartition
des ions de part et d'autre de la membrane. Un déficit en ATP entraîne un
arrêt du fonctionnement des pompes et laisse s'installer une égalité de
concentration ionique (doc. 1).



Mise en relation des documents

1. Rôle de la température
à 37°C les mesures de concentrations en ions Na+ et K+ représentent les
valeurs témoins (doc. 2). Elles sont du même ordre de grandeur chez l'Homme
et le Poulet.
à 4°C l'augmentation de la concentration intracellulaire des ions Na+ (de
19 à 72 mmol.L-1 chez l'Homme et passage de 18 à 64 mmol.L-1 chez le
Poulet) et la diminution de celle des ions K+ (passage de 138 à 88 mmol.L-1
chez l'Homme et de 150 à 93 mmol.L-1 chez le Poulet) traduisent un arrêt ou
un ralentissement du fonctionnement pompes sodium-potassium. Cet événement
peut être attribué à un arrêt ou un ralentissement de la fourniture d'ATP
aux pompes.
On sait que les basses températures ralentissant la vitesse des réactions
enzymatiques sans pour autant les dénaturer (à la différence d'une trop
forte température).
On peut en conclure que :
- le froid (4°C) inhibe la production d'ATP ;
- la production d'ATP est catalysée par des enzymes ;
- le retour à une température optimale (37°C) permet la reprise de
l'activité enzymatique (doc. 3).



2. Rôle des métabolites
Une expérience scientifique reposant sur des mesures doit toujours
comparer une situation témoin (= de référence) et une situation
expérimentale différant par un seul paramètre.


Comparaison 3a et 3b
Chez l'Homme le manque de glucose dans le milieu extracellulaire provoque
un arrêt du fonctionnement des pompes sodium-potassium (la situation a est
comparable à la situation à 4°C du document 2).
Le phénomène ne s'observe pas chez le Poulet (maintien du déséquilibre