Fonctionnement de l`organisme et besoins en énergie
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Nom : Prénom : Classe : Année 2013-14 Cours de Sciences de la Vie et de la Terre Partie I FONCTIONNEMENT DE L'ORGANISME ET BESOINS EN ÉNERGIE M. VIORA Page 1 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 1 : De quoi les organes ont besoin pour fonctionner ? 1. Mesure ExAO du dioxygène et du dioxyde de carbone en présence d'un morceau de muscle frais (doc a p 46) Schématiser le montage 2. Analyse de la courbe obtenue (doc b p 46) • Observation (description de la courbe) Il y a …............d'O2 en début d'expérience (t=0 min) et …..........à la fin. Il y a …............de CO2 en début d'expérience et …................à la fin. • Interprétation (ce que montre la courbe) Le dioxygène (O2)…................ ce qui montre que le muscle en …............... Le dioxyde de carbone (CO2)…........ ce qui montre que le muscle en ….............. • Conclusion (réponse à la problématique de départ) Un muscle (organe) a besoin de …................................ pour fonctionner. 3. Discussion : -montage témoin à réaliser : -résultat attendu : Analyser les documents c et d p47 pour montrer les échanges entre muscle et sang. • Observation : intégrer les données mesurées sur le schéma du muscle • Interprétation : • Conclusion : compléter le schéma du muscle muscle Page 2 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter les phrases p2 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 1 » et faire les activités proposées La leçon Les organes effectuent en permanence des échanges avec le sang : ils y prélèvent des nutriments (glucose, acides aminés ou acides gras) et du dioxygène (=O2) ; ils y rejettent des déchets dont le dioxyde de carbone (=CO2 ). Les exercices Tâche complexe : Vous êtes chargé de contrôler la fraîcheur des viandes vendues en rayon boucherie. Proposer un protocole simple, discuter ses limites Page 3 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 2 : pourquoi est-on essoufflé et transpire-t-on lors d'un effort ? Mesurer sa -fréquence cardiaque (électrocardiogramme ou prise de pouls) -fréquence respiratoire (spirométrie ou comptage chronométré) -température corporelle (thermomètre) dans trois situations (repos/effort/récupération) Repos Effort Récupération Fréquence cardiaque (en battements/minute) bpm bpm bpm Fréquence respiratoire (en cycles par minute) cpm cpm cpm °C °C °C Température corporelle (en °Celsius) Analyse des résultats obtenus • Observation La fréquence cardiaque.......................................................................................................... La fréquence respiratoire........................................................................................................ La température corporelle...................................................................................................... • Interprétation La fréquence cardiaque.......................................................................................................... La fréquence respiratoire........................................................................................................ La température corporelle...................................................................................................... • Conclusion Lors d'un effort,....................................................................................................................... Page 4 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 2 » et faire les activités proposées La leçon La consommation de nutriments et de dioxygène, le rejet de dioxyde de carbone par les organes varient selon leur activité (ils augmentent lorsque l'activité augmente). Cela s’accompagne de modifications au niveau de l’organisme (augmentation de la température, des rythmes cardiaque et respiratoire). Les exercices 2p56 calcul des quantités de gaz échangées 3p56 calcul de fréquence cardiaque sur un électrocardiogramme 6p58 action de l'EPO Tâche complexe : La fréquence cardiaque maximale à ne pas dépasser est 220-âge. Expliquer pourquoi les personnes âgées ne montent pas les escaliers en courant. Page 5 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 3 : D'où vient notre énergie ? Qu'est-ce qu'une calorie ? À l'aide des documents b p50, d p51, relier -l'activité physique et la dépense énergétique : -la production de chaleur et la dépense énergétique : Compléter le tableau ci-dessous Ce qui quitte le sang et entre dans le muscle Ce qui est produit au niveau du muscle • • • • • Puis Compléter le schéma ci-dessous (on peut s'aider du doc e p51) en y plaçant : -le sang arrivant / le sang partant -le trajet des nutriments (flèche verte), du dioxygène (flèche rouge), du dioxyde de carbone (flèche bleue) -la production d'énergie sous forme de chaleur/de mouvement Colorier en rouge le sang riche en O2 et en bleu le sang riche en CO2 L'équation bilan de la réaction chimique du métabolisme est donc : …. …. Page 6 sur 25 +.... +.... → métabolisme → …. +... +..... → moteur → …. +... +..... http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter le tableau et le schéma p6 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 3 » et faire les activités proposées La leçon Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui ont lieu dans un organe. L’énergie libérée au cours de la réaction chimique entre les nutriments et le dioxygène est utilisée pour le fonctionnement des organes et transférée en partie sous forme de chaleur, ce qui explique l'augmentation de température déjà constatée. Les exercices 7p58 rôle du frisson 4p57 différents nutriments comme sources d'énergie Tâche complexe : Les adeptes du jogging prétendent que leur activité leur permet de « brûler des calories ». Discuter cette expression. Page 7 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 4 : D'où vient le dioxygène que l'on respire ? Où va-t-il ? Compléter le schéma ci-dessous avec les mots suivants (voir docs e p 63 et f p 65) -trachée, -bronche, -alvéole pulmonaire, -CO2, -O2, -fosses nasales, -capillaire sanguin Observer une coupe de poumons au microscope (doc d p 65) et décrire : -l'aspect général du poumon : -la structure des alvéoles pulmonaires (parois, vascularisation) Page 8 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter le schéma p8 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 4 » et faire les activités proposées La leçon Le dioxygène utilisé en permanence par les organes provient de l’air. L’air pénètre dans le corps humain par le nez ou la bouche ; il est conduit jusqu’aux alvéoles pulmonaires par les voies respiratoires : la trachée, puis les bronches, et enfin les bronchioles qui se ramifient dans les poumons jusqu'aux sacs alvéolaires constitués de plusieurs alvéoles pulmonaires. Au niveau des alvéoles pulmonaires, du dioxygène passe de l’air dans le sang à travers leurs parois très fines. Les exercices 1p69 étude du rythme respiratoire 2p70 structure de l'appareil respiratoire 4p71 conséquences respiratoires d'une fibrose 6p72 schématisation des échanges alvéolaires 7p72 mise en évidence du transport sanguin d'O 2 par expériences historiques Tâche complexe : Notre poumon n'est pas un simple sac rempli d'air ; justifier sa structure particulière, en la reliant à la fonction de cet organe. Page 9 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 5 : Qu'est-ce qui peut empêcher la respiration normale ? Enquête classe : au moins un de tes parents fume (en ta présence) tu es atteint(e) d'asthme ou d'une autre maladie respiratoire -Recenser le nombre de oui/oui, non/non, oui/non, non/oui -Construire le diagramme circulaire à l'aide du tableur Excel (voir fiche d'utilisation) Compléter le schéma en y plaçant au bon endroit les 4 étiquettes suivantes (voir h p 61) NICOTINE Activation du circuit de la récompense dans le cerveau ADDITIFS Disparition des cils bronchiaux: le nettoyage des bronchioles devient impossible GOUDRONS Imperméabilise les alvéoles : les échanges gazeux deviennent impossibles MONOXYDE DE CARBONE Prend la place de l'O2 dans les globules rouges : les organes sont asphyxiés Page 10 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter le schéma p10 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 5 » et faire les activités proposées La leçon Des substances nocives (comme les goudrons ou le monoxyde de carbone que l'on trouve dans les cigarettes, ou certaines particules allergènes), plus ou moins abondantes dans l'environnement, peuvent perturber le fonctionnement de l'appareil respiratoire. Elles favorisent l’apparition de certaines maladies (bronchites, asthme, cancers). Les exercices 3p70 action de la cigarette sur les bronches 5p71 corrélation entre tabagisme et cancer Tâche complexe : En novembre 2012, M. Viora a subi de violents maux de tête lorsqu'il a rallumé sa chaudière à gaz. Proposer une explication. Page 11 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 6 : Que deviennent les aliments que l'on mange ? Légender le schéma suivant en y plaçant (aide doc c p 75) -l'intestin grêle, -l'œsophage, -le gros intestin (= côlon), -l'estomac. puis y ajouter les temps de transit (doc d p75) Analyser l'expérience de digestion in vitro proposée en classe pour définir le mot digestion. Observation : au début tests eau iodée glucose à la fin tests eau iodée glucose Interprétation Conclusion Analyser le doc c p77 pour définir le rôle de l'estomac (voir aussi l'exercice 6p88) obs int ccl Analyser le doc d p77 pour définir le rôle des dents obs int Page 12 sur 25 ccl http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Légender le schéma de l'appareil digestif p12 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 6 » et faire les activités proposées La leçon Les organes utilisent en permanence des nutriments qui proviennent de la digestion des aliments. La transformation de la plupart des aliments consommés en nutriments s'effectue dans le tube digestif (estomac, intestin) sous l’action d’enzymes digestives qui coupent les grosses molécules en molécules plus petites. Grosses molécules (dans les aliments) Nutriments (après digestion) Glucide : Amidon (sucre lent) Glucose, Saccharose (sucre rapide) Protide : Protéine Acides aminés (20 différents) Lipide : Triglycéride Acides gras + glycérol Ces transformations chimiques complètent l’action mécanique des dents. Les exercices 2p86 structure de l'appareil digestif 3p86 étude historique de la digestion par Spallanzani 6p88 observations historiques de Beaumont Tâche complexe : Beaucoup d'animaux (oiseaux, poissons) avalent leurs proies sans les mâcher. Comment font-ils pour digérer leurs aliments ? Page 13 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 7 : Que deviennent les nutriments issus de la digestion ? Compléter le schéma suivant (aide e p 79) 1. Colorer en rouge les vaisseaux sanguins arrivant dans la microvillosité, en bleu ceux qui repartent. 2. Représenter par des flèches vertes le trajet des nutriments à travers les parois de l'intestin (sur schéma central et schéma de droite) 3. Ce processus est nommé ABSORPTION : à compléter sur le schéma. Observation microscopique de lame d'intestin : repérer les villosités, les vaisseaux sanguins dans la villosité, les microvillosités (si grossissement suffisant) Absorption in vitro Compléter le schéma de gauche en plaçant l'amidon, l'eau et en indiquant les résultats des tests pour mettre en évidence ces substances au début / à la fin de l'expérience. Que peut-on conclure sur l'absorption de l'amidon ? Compléter le schéma de droite en plaçant le glucose, l'eau et en indiquant les résultats des tests pour mettre en évidence ces substances au début / à la fin de l'expérience. Que peut-on conclure sur l'absorption du glucose ? Page 14 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter les schémas de l'intestin p14. 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 7 » et faire les activités proposées La leçon Comme ce sont des petites molécules, les nutriments passent dans le sang à travers la paroi très fine des villosités au niveau de l'intestin grêle : c'est l'absorption intestinale. La structure de la paroi intestinale (une seule épaisseur de cellules entre la lumière et le sang, nombreux replis augmentant la surface d'échange, vascularisation importante...) favorise le passage des molécules de la lumière du tube digestif vers le sang. Les exercices 2p86 structure de l'appareil digestif 5p87 absorption intestinale au niveau des villosités 7p88 suivi graphique de la disparition des nutriments Tâche complexe : L'allergie au gluten (protéine du blé) appelée aussi maladie cœliaque provoque la destruction des villosités intestinales. Quelles peuvent être les conséquences de cette maladie ? À quels symptômes peut-on s'attendre ? Page 15 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 8 : Comment savoir si l'on mange correctement ? En fonction de mon âge, de mon poids et de ma taille, mon Indice de Masse Corporelle peut être positionné dans une grille de référence (voir f et g p 81) Reporter le point dans son carnet de santé, à la bonne page (garçon/fille) ! Mes besoins énergétiques (doc a p 80) au repos sont de En fonction de mon niveau d’activité, mes besoins énergétiques (doc b p 80) sont de En fonction de mon activité physique, mes dépenses énergétiques (doc e p 81) sont de En notant mes menus et les quantités mangées à chaque repas, je peux calculer mes apports énergétiques et les comparer à mes besoins énergétiques (c p 80) Placer sur la pyramide alimentaire les 8 étiquettes suivantes : Apport d'énergie, plaisir ossification Augmentation des dépenses énergétiques, évite de « rouiller » Réserves d'énergie ; acides gras essentiels (cellules nerveuses) Énergie, eau, vitamines Sucres lents ; apports énergétiques de longue durée Hydratation Protéines (constituants des muscles) Page 16 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Mesurer son poids et sa taille. 2. Compléter le schéma de la pyramide avec les étiquettes 3. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 8 » et faire les activités proposées La leçon Des apports énergétiques supérieurs aux besoins de l’organisme favorisent certaines maladies comme le diabète ou des troubles comme l'obésité (mesuré par l'IMC en fonction de l'âge). On peut agir contre le sur-poids en améliorant la qualité des apports (éviter le grignotage ou les aliments très énergétiques tels que sucres et graisses) et en augmentant les besoins par une activité physique plus intense. Si les apports sont au contraire inférieurs aux besoins, on parle de sous-nutrition. Un trouble comme l'anorexie aboutit à la sous-nutrition et peut aussi avoir des conséquences graves. Les exercices 4p87 évolution de la prévalence de l'obésité infantile Tâche complexe : une élève de 12 ans, pesant 55 kg et mesurant 1,58 m, se trouve trop grosse et décide de faire un régime sans féculents, sans graisses, sans lait (le lait contient du gras) mais hyperprotéiné (elle ne mange plus que de la viande en grandes quantités). Discuter ces choix. Page 17 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 9 : à quoi servent les reins ? Expliquer ce qui se passe dans le rein en utilisant le doc d p 93 Sur le schéma ci-dessous, placer : • des flèches rouges montrant par où arrive le sang à filtrer • des flèches jaunes par où repart l'urine issue de la filtration • le lieu où a lieu la FILTRATION • une flèche indiquant « vers la vessie » Le rein vu en coupe longitudinale (doc g p 93) Page 18 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter le schéma du rein p18 2. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 9 » et faire les activités proposées La leçon Les déchets produits lors du fonctionnement de la cellule passent dans le sang. Ils sont éliminés : - dans l’urine fabriquée par les reins par filtration du sang, pour la plupart des déchets (tels que l’urée). - dans l’air expiré au niveau des poumons pour le dioxyde de carbone; Les exercices 1p97 mise en évidence du rôle des reins par Galien 2p98 rejet de dioxyde de carbone en fonction de l'effort 3p98 mise en évidence des échanges gazeux respiratoires par Lavoisier 4p99 comparaison sang et urine 5p99 calculs rénaux 6p100 dialyse Tâche complexe : Un enfant veut voir si son pipi sera blanc quand il boit du lait. Constatant que ça n'est pas le cas, vous lui expliquez pourquoi. Page 19 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 10 : à quoi sert le sang ? Structure de l'appareil circulatoire (voir doc e p 107) 1 : Compléter les cases à l’aide des mots suivants : muscle, alvéole pulmonaire, dioxyde de carbone, dioxygène, glucose, absorption intestinale, poumon, intestin, cerveau. 2 : Repasser en rouge les flèches représentant les échanges d’oxygène, en bleu les flèches représentant les échanges de dioxyde de carbone, en vert les flèches représentant les échanges de glucose. 3 : Colorier en rouge le sang riche en oxygène, en bleu le sang pauvre en oxygène ou riche en dioxyde de carbone. 4 : Les artères transportent le sang sortant du cœur, les veines le sang retournant au cœur. Placer 1. l’artère et 2. la veine pulmonaire, 3. l’artère aorte et 4. la veine cave qui va des organes au cœur. 5 : Construire un circuit permettant de modéliser le transport d'O 2 et de nutriments par le petit train, en utilisant le matériel mis à disposition. Page 20 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. compléter le schéma p20 suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 10 » et faire les activités proposées La leçon La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes. Le sang circule à sens unique dans des vaisseaux qui forment un système clos (=fermé). Ces vaisseaux s'appellent des artères quand ils transportent du sang sortant du cœur, des veines quand ils transportent du sang retournant au cœur, des capillaires quand ils sont très fins et ramifiés à l'intérieur d'un organe). Les exercices 4p113 problèmes circulatoires et caillot 5p113 comprendre une hémorragie 7p114 détection du THC dans le sang Tâche complexe : Lors d'un accident, un homme a l'artère carotide (entre le cœur et le cerveau) percée. Que peut-on faire ? Page 21 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 11 : Comment fonctionne le cœur ? Légender le cœur (on peut s'aider du doc e p105) en bas à droite. Sur les trois autres schémas, colorier en rouge le sang riche en O2, en bleu le sang pauvre en O2. Représenter son trajet par des flèches Page 22 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Légender le cœur. 2. Compléter le schéma du cycle cardiaque 3. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 11 » et faire les activités proposées La leçon Le sang est mis en mouvement par le cœur, muscle creux à 4 cavités (oreillettes droite et gauche, ventricules droit et gauche), cloisonné (cœur droit séparé du cœur gauche), fonctionnant de façon rythmique. Les exercices 1p111 Structure du système circulatoire 3p112 Circulation artificielle lors d'une opération à cœur ouvert 6p114 La maladie bleue Tâche complexe : Lors d'un arrêt cardiaque, on dispose de 3 à 5 minutes pour faire repartir le cœur. À quoi correspond ce délai ? Page 23 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com I. Séance 12 : C'est quoi l'hypertension ? Comment éviter l'attaque cardiaque ? Pour chacune des 4 étapes de la mesure, indiquer par < , > ou = les différences de pression entre l'artère et le brassard. Principe de mesure de la pression artérielle Le brassard comprime l’artère du bras, le sang ne passe plus (pression dans le brassard supérieure à la pression artérielle) : aucun bruit n’est perçu dans le stéthoscope p artère p brassard Le brassard continue de se dégonfler. Le sang passe de mieux en mieux et un bruit est toujours perçu par le stéthoscope p artère p brassard Le brassard est dégonflé lentement, le sang commence à passer dans l’artère: un bruit est perçu par le stéthoscope et la valeur de la pression artérielle doit être lue au même moment sur le cadran. La pression artérielle mesurée à cet instant est la pression artérielle maximale, dite systolique p artère Plus le brassard se dégonfle, moins le bruit est audible par le stéthoscope, jusqu’au moment où il disparaît : la pression artérielle est alors lue sur le cadran et définit la minima, c’est-à-dire la pression artérielle diastolique p artère Page 24 sur 25 p brassard p brassard http://svt5eviora.wordpress.com Avant la séance : 1. Compléter la figure p24 2. Remplir la première colonne du tableau p25 3. Suivre http://svt5eviora.wordpress.com consulter la page « Partie I /séance 12 » et faire les activités proposées La leçon Le bon fonctionnement du système cardio-vasculaire (cœur + vaisseaux) est favorisé par l'activité physique (le sport) ; une alimentation trop riche en sucres ou en graisses, la consommation de tabac, l’excès de stress sont à l'origine de maladies cardio-vasculaires telles que l'hypertension. Le système circulatoire peut alors s’obstruer (voir doc e p 103) et provoquer en aval un arrêt de la circulation sanguine appelé crise cardiaque ou infarctus. Augmentation de Causes Solutions pression par... Les exercices 2p112 Facteurs de risque de l'Accident Vasculaire Cérébral 8p115 Accident Vasculaire Cérébral, causes, conséquences Tâche complexe : Le stress est une réaction normale de l'organisme face au danger. Il se manifeste par une vasoconstriction (diminution du diamètre des vaisseaux sanguins). Quel est l'intérêt de ce mécanisme ? Quels sont les organes concernés ? Page 25 sur 25 http://svt5eviora.wordpress.com
