biologie moleculaire

Le fer joue un rôle indispensable au cours de la respiration puisqu'il fixe le dioxygène au niveau de l'hémoglobine.
Les déficits en fer entraînent des anémies, marquées notamment par une oxygénation insuffisante des tissus.
Au contraire lorsqu'il se trouve en excès dans l'organisme, le fer devient toxique pour les cellules en favorisant l'apparition de radicaux libres détruisant le foie, le coeur ou encore le pancréas comme dans l'hémochromatose héréditaire, maladie autosomale récessive très fréquente en France.

L'hémoglobine est une protéine de transport du dioxygène dans le sang alors que la myoglobine est une protéine de stockage du dioxygène dans les muscles.

1.1 Schématiser et légender la molécule d'hémoglobine en précisant la localisation du fer ainsi que son état d'oxydation.
1.2 Combien de molécules de dioxygène une molécule d'hémoglobine peut-elle fixer au maximum ? Justifier la réponse.
1.3 Le schéma représente les pourcentages de saturation en dioxygène de l'hémoglobine et de la myoglobine en fonction des pressions partielles de dioxygène.

 

 

1.3.1 Déterminer les pourcentages de saturation de l'hémoglobine en dioxygène à la
PO₂ tissulaire (5 kPa) et à la PO₂ alvéolaire (12,5 kPa).

1.3.2 A partir de ces valeurs, calculer le pourcentage de dioxygène qui est libéré au

1.3.3 Déterminer les pourcentages de saturation de la myoglobine en dioxygène à la
PO₂ tissulaire et à la PO₂ alvéolaire.

1.3.4 A partir de ces valeurs, expliquer pourquoi la myoglobine ne convient pas comme protéine de transport du dioxygène.

La régulation du taux de fer dans l'organisme passe par un contrôle de son absorption au niveau des cellules de l'intestin. L'hormone de régulation du fer appelée hepcidine a été récemment découverte à l'institut Cochin de Paris.
L'hepcidine est un peptide de 25 acides aminés synthétisé au niveau du foie.

2.1 Le schéma illustre les deux modes d'action possibles des hormones.

Dresser la liste des légendes qui correspondent à la numérotation (11 légendes).

2.2 Parmi ces deux modes d'action, lequel est adopté par l'hepcidine ? Justifier la réponse.

2.3 Le rôle de l'hepcidine a été étudié à partir de différents lots de souris produisant des taux d'hepcidine différents. Une partie des résultats de cette étude est résumée ci-dessous

-les souris possédant un gène intact et fonctionnel de l'hepcidine ne présentent pas de surcharge en fer ;
-des souris dont le gène de l'hepcidine est détruit présentent une accumulation du fer notamment au niveau du foie et du pancréas.

2.3.1 Analyser les résultats de ces expériences et conclure en expliquant comment
l'hepcidine agit sur l'absorption du fer au niveau des cellules de l'intestin.

2.3.2 Quelles seraient les conséquences physiologiques d'une suractivation
expérimentale du gène de l'hepcidine ?

2.4 Un excès de fer dans l'organisme a également un effet diabétogène : l'accumulation intracellulaire de fer provoque un dysfonctionnement des hépatocytes et des cellules b du pancréas pouvant entrainer un dibète insulinodépendant.

2.4.1 Sur la copie, reporter les lettres et numéros figurant sur le schéma suivant en précisant leur signification.

2.4.2 Donner l'effet d'une injection d'insuline sur la glycémie d'un sujet sain.

2.4.3 Rappeler les effets métaboliques de l'insuline au niveau des cellules du foie.

2.4.4 Expliquer pourquoi on peut retrouver du glucose dans l'urine des sujets diabétiques alors que cette substance est absente dans l'urine des sujets non diabétiques.

 

1 Sur la copie, reporter les numéros du document 2 en précisant leur signification et donner un titre au document.
À l'aide des numéros, préciser la ou les localisation(s) anatomique(s) des différentes parties de cette cellule.

 

2.1 Le potentiel de repos est aussi appelé potentiel de membrane. À quelle(s) cellule(s) est réservé le terme potentiel de repos?

2.2 Pour enregistrer le potentiel de repos, on dispose d'un axone géant de calmar et du montage présenté dans le document suivant.

 

2.2.1 Quel est l'intérêt de travailler sur un axone géant de calmar ?

2.2.2 Préciser la position des deux électrodes réceptrices A et B pour l'enregistrement du potentiel de repos.

2.2.3 Quelle est la valeur de ce potentiel de repos?

2.3 Pour comprendre l'origine du potentiel de repos, on réalise les expériences présentées dans le document suivant.

 

 

2.3.1 Interpréter chaque expérience.

2.3.2 A partir de ces expériences et à l'aide des connaissances acquises, expliquer l'origine ionique du potentiel de repos.

 

Pour enregistrer un potentiel d'action, deux électrodes excitatrices sont ajoutées au dispositif . Une excitation unique et supraliminaire est imposée. On obtient le résultat présenté dans le document suivant.

 

3.1 Définir le terme supraliminaire.

3.2 Sur la copie, reporter et nommer les différentes phrases numérotées de 1 à 5 du document.

3.3 Expliquer les phénomènes ioniques du potentiel d'action.

 

 

4.1 Analyser ce tableau. Quels sont les facteurs intervenant sur la vitesse de l'influx nerveux ?

4.2 La sclérose en plaques est une affection démyélinisante des fibres de la substance blanche des centres nerveux. Sa pathogénie est complexe et il semble qu'il intervienne un processus d'auto-immunisation d'origine génétique et lié à la présence de molécules du système HLA. Les troubles qui en résultent peuvent être aussi bien sensitifs que moteurs.

4.2.1 Définir les termes soulignés.

4.2.2 Les troubles de cette maladie confirment-ils les conclusions du document 5 ? Justifier la réponse.