La thermodynamique du métabolisme humain

Résumé du document

Exercices corrigés détaillés sur la thermodynamique du métabolisme humain. Document de cinq pages comprenant cinq exercices.

Extraits

[...] La chaleur dégagée est donc voisine de : Energie totale dépensée travail mécanique– métabolisme basal = 35 12 8 = 15 KJ Dans quel sens varierait la dépense si ce travail était effectué en une minute (ah là, c'est un vrai sportif En une minute le métabolisme basal est de 4 KJ ( / 24 / 60). Or il a fait le même effort donc le travail mécanique et l'énergie totale dépensée est la même, il aura donc dépensé (35-12-4) 19 KJ, soit plus qu'en deux minutes. Quelle quantité de sucre faudrait-il pour compenser cette dépense ? [...]

[...] On sait que : - 1 g de glucide - 1 g de protéines - 1 g de lipides Pour les glucides : Pour les protéines : Pour les lipides : 4,1 Kcal 4,2 Kcal 9,5 Kcal KJ KJ KJ 17 x 1,62 = x 0,45 = x 0,37 = 15 Dépense énergétique totale : ε = 28 + 8 + 15 L'expérience montre que l'on obtient une bonne approximation en multipliant la par 20,2 KJ quelque soit le nutriment Ex : 21 KJ de G x 0,830 O2/g : KJ de P x 1 O2 : KJ de L x 2 O2 : 40 KJ.g.lip Les lipides sont 2-3 fois plus énergétiques que les P et les ils consomment aussi deux fois plus d'O2 Plus c'est énergétique, plus il y a consommation d'O2 Exercice 5 : Quel est le rendement en ATP quand chacun des substrats suivants est complètement oxydé en CO2 par un homogénat de de mammifère ? [...]

[...] ED 1 thermodynamique 21 novembre 2005 Exercice 1 : Isomérisation de la DiOH-acétone-P en 3 PGA Acétone Glycérol DiOH-acétone-P 3PGA Cette réaction peut-elle être spontanée ? Si : - T=25°C = 298°K - pH = 7 [3PGA] = 2.104 M [DHAP] = 3.104 M K = 3PGA / DHAP = 0,0475 R = 1.98 .10-3 Kcal.mol-1 = -RT log K 0.0475 = 1,8 Kcal.mol-1 = + RT log [3PGA]/[DHAP] Or [3PGA]/[DHAP] = = 1,8 2,5 = - 0,7 Kcal.mol-1 Réaction exergonique donc spontanée Logique car c'est une réaction de la glycolyse, avant le cycle de Krebs Exercice 2 : Calculer la perte de poids d'un individu durant les premiers jours d'un jeune total si l'on maintient son activité normale métabolisme d'entretient) de KJ et s'il perds 40 g de glycogène et 100 g de protéines Métabolisme basal : KJ/jour = Kcal/jour Métabolisme à l'équilibre thermique de 30°C ED thermo 21/11/05 KTL 1 Réservé uniquement aux muscles cardiaques et respiratoires Métabolisme d'entretient : On sait que : - 1 g de glucide - 1 g de protéines - 1 g de lipides KJ/jour = Kcal/jour 4,1 Kcal 4,2 Kcal 9,5 Kcal KJ KJ KJ Le jeûne total conduit à la dégradation de 200 à 250 de graisse environ par jour auquel s'ajoute une petite quantité de glycogène (30 à 40 g/jour) et de protides (100 g/jour). [...]

[...] = 1,8 g de sucre Exercice 4 : Quel nombre de molécules d'ATP peut-on synthétiser à partir d'ADP en oxydant complètement (dans le foie) une mole (46g) d'alcool éthylique ? l'alcool rentre dans le cycle de Krebs en même temps que l'acetylCoA Alcool oxydé en aldéhyde puis en acide CH3-CH2OH CH3-CHO CH3-CHO + 2 H H2O + 3 ATP) acétaldéhyde instable) CH3-CO ScoA + 2 H H2O + 3 ATP) On a au total 18 ATP/mol d'éthanol ou 0.39 ATP/g de glycerol QR : quotient respiratoire (rapport CO2/O2) en volume de l'anhydride carbonique exhalé à l'O consommé On met un rat dans une cage métabolique (on mesure tout), calculer le QR correspondant au catabolisme d'une mol de glucose et de tripalmitine (c'est un triglycéride) ED thermo 21/11/05 KTL 3 C6H12O6 + 6O2 6 H2O + 6CO C51H98O6 + 145O2 98 H2O + 102 CO2 QR = 1 QR = O,7 Pour déterminer quelle est la proportion de catabolisé pendant un temps donné, on mesure : - La quantité d'O2 consommé = mL) - La quantité de CO2 exhalé = mL) - La quantité de N excrété dans les urines (72 mg) Calculer le quotient respiratoire, sachant que - Les P contiennent en moyenne de N - 1 g de protides utilise 1 L d'O2 et dégage 0,78 L de CO2 - 1 g de glucides utilise 0.83 L d'O2 - 1 g de lipides utilise 2 L d'O2 QR = / = 0,874 Toujours compris entre 0,7 (le plus faible, les lipides) et 1 (le plus fort, le glucose) Quelle est la quantité de chacune des catégories catabolisées ? [...]

[...] Nécessité de garder le taux d'eau constant car : - Chez l'adulte le plasma se renouvelle totalement tous les 7 jours - Chez le bébé le plasma se renouvelle tous les 2 jours Sans boire, un adulte meurt en 7 jours et un bébé en deux. Il se déshydrate 4 fois plus vite Exercice 3 : Calculer la dépense énergétique correspondant à l'ascension, par un homme de 60 Kg, d'un immeuble de six étages (20 en travail mécanique et en énergie totale dépensée. [...]