Cinquième – Sciences de la Vie et de la Terre –

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Cinquième – Sciences de la Vie et de la Terre –
Nous avons montré que pour fonctionner l’organisme a des besoins : besoin de dioxygène
(O2), besoin de glucose (sucre).
Nous avons montré que le fonctionnement de l’organisme produit du dioxyde de carbone
(CO2).
Nous avons également montré que les besoins de l’organisme varient en fonction de l’activité
physique.
On peut donc poser le problème général suivant :
Comment apporter à l’organisme tout ce dont il a besoin pour fonctionner ?
Pour répondre à cela nous étudierons donc :
*la respiration
*la digestion
*la circulation
LA RESPIRATION
Approvisionnement du sang en O2 et élimination du CO2.
I-Les mouvements respiratoires permettent le renouvellement de l’air dans les poumons.
Activité : découverte des mouvements respiratoires/mouvements de l’air.
Cela permet de mettre en relation les mouvements de la cage thoracique avec les mouvements
de l’air.
Résumé :
*l’activité des muscles respiratoires met en mouvement la cage thoracique.
*ce sont les mouvements de la cage thoracique qui entraînent l’entrée ou la sortie d’air
des poumons.
*il y a deux types de mouvements respiratoires :
+ inspiration
1 inspiration suivie d’1expiration = 1 cycle respiratoire
+expiration
*lors de l’inspiration il y a une entrée d’air dans les poumons.
*lors de l’expiration il y a une sortie d’air des poumons.
II- Le renouvellement de l’air permet d’apporter à l’organisme l’O2 dont il a besoin.
A-Composition de l’air.
On compare la composition de l’air inspiré et de l’air expiré.
Les résultats sont donnés dans le tableau suivant :
Air inspiré (100 ml)
Air expiré (100ml)
Diazote ( N2 )
79 ml
79 ml
Dioxygène ( O2 )
21ml
16 ml
Dioxyde de carbone ( CO2 )
0.03 ml
4.5 ml
Activité (Co) : Comparer pour chaque gaz la quantité présente dans l’air expiré par rapport à
la quantité présente dans l’air inspiré.
*il y a autant d’azote dans l’air expiré que dans l’air inspiré.
*il y a moins d’O2 ( -5ml ) dans l’air expiré que dans l’air inspiré.
*il y a plus de CO2 ( +4.47 ml ) dans l’air expiré que dans l’air inspiré.
On peut alors poser le problème suivant :
Problème : Comment expliquer la disparition de l’O2 et l’apparition de CO2 ?
Hypothèse (Ra) : l’O2 serait utilisé par l’organisme et le CO2 serait produit par l’organisme
au cours de son fonctionnement.
Conséquence vérifiable (Ra) : si l’hypothèse est valable on doit montrer la consommation
d’O2 par l’organisme et la production de CO2 par celui-ci a cours de son fonctionnement.
B-L’organisme utilise le éléments de l’air.
Pour vérifier notre hypothèse, en accord avec sa conséquence vérifiable, on compare la
composition du sang à l’entrée et à la sortie d’un muscle.
*muscle au repos
Sang entrant ( 100 ml )
Sang sortant ( 100 ml )
Dioxygène ( O2 )
20 ml
15 ml
Dioxyde de carbone ( CO2 )
50 ml
54 ml
Sang entrant ( 100 ml )
Sang sortant ( 100 ml )
Dioxygène ( O2 )
22 ml
4 ml
Dioxyde de carbone ( CO2 )
42 ml
62 ml
*muscle en activité
Résumé :
*pour fonctionner l’organisme utilise l’O2 de l’air.
*le fonctionnement de l’organisme produit du CO2.
*le CO2 est rejeté hors de l’organisme au moment de l’expiration.
*la consommation d’O2 et la production de CO2 varient en fonction de l’activité de
l’organisme.
III-Les structures du poumon permettent aux gaz de passer de l’air dans le sang pour
faire face aux besoins de l’organisme.
On sait que l’organisme utilise l’O2 de l’air et qu’il rejette son CO2 dans l’air .
On sait que ces gaz sont véhiculés par le sang.
On peut donc poser le problème suivant :
Problème : comment expliquer le passage des gaz de l’air dans le sang ?
Hypothèse (Ra) : il existerait un lien indirect entre l’air et le sang dans les poumons.
Conséquences vérifiables (Ra) : si l’hypothèse est valable alors :
*on doit montrer la présence de structures qui conduisent l’air dans les poumons.
*on doit montrer la présence de structures qui conduisent le sang dans les poumons.
*on doit montrer la présence de structures spécialisées dans les échanges gazeux entre
l’air et le sang.
Pour vérifier notre hypothèse et dans le cadre des conséquences vérifiables, on réalise une
observation et une dissection d’un ensemble trachée/poumons d’agneau ou de porc (en
fonction de l’arrivage en boucherie !).
On constate que :
*les deux poumons sont reliés à un même « tuyau » : la trachée.
*quand on souffle dans la trachée les deux poumons se gonflent.
La trachée permet donc de conduire l’air de l’extérieur jusque dans les deux poumons.
Cela implique que la trachée se divise en deux troncs : 1 pour chaque poumon.
*la trachée est constituée d’anneaux cartilagineux et est de ce fait toujours ouverte.
*on peut repérer et sentir sa propre trachée en posant un doigt juste au dessus de la
partie supérieure du sternum (on sent les anneaux cartilagineux en faisant glisser le doigt de
bas en haut).
La dissection (principalement en coupes transversales) permet d’observer :
*la présence de « tuyaux » toujours ouverts de même structure que la trachée : les
bronches.
*les bronches présentent de nombreuses ramifications (mises en évidence par
l’introduction de sondes).
Les bronches, toujours ouvertes et de même structure que la trachée, conduisent l’air.
*la présence d’un autre type de « tuyaux », certains aplatis d’autre un peu ouverts, qui
contiennent un peu de sang.
Ce sont des vaisseaux sanguins qui conduisent le sang dans les poumons.
On peut alors proposer un schéma simplifié des voies aériennes.
La question se pose alors : au niveau de quelles structures sont réalisés les échanges
air/sang ?
La simple dissection ne permet pas l’observation fine du tissu pulmonaire.
Il est donc nécessaire de travailler sur un document issu d’une observation de tissu
pulmonaire en MEB.
Ce document permet de mettre en évidence des structures particulières : les alvéoles
pulmonaires.
On travaille sur deux autres documents :
*caractéristiques physiques des alvéoles pulmonaires
*compositions comparées de l’air alvéolaire et du sang entrant/sortant au niveau des
alvéoles.
On déduit de ces observations que les échanges entre l’air et le sang se font au niveau des
alvéoles pulmonaires.
On peut donc schématiser les échanges gazeux de la manière suivante ( cliquez sur le schéma
pour déclencher l’animation).
CO2 rejeté à
l’expiration
O2 apporté à
l’inspiration
Alvéole pulmonaire
Sang entrant riche
CO2
O2
Sang sortant riche
en O2
en CO2
CO2
O2
Capillaire sanguin
Les échanges gazeux entre l’air et le sang au niveau des alvéoles pulmonaires.
Résumé :
*le poumon est un tissu spongieux.
*il comporte des voies qui conduisent l’air (les bronches et les bronchioles) et des
voies qui conduisent le sang (les vaisseaux sanguins).
*les bronchioles se terminent par des structures spécialisées : les alvéoles pulmonaires.
*c’est au niveau des alvéoles pulmonaires qu’ont lieu les échanges gazeux entre l’air
et le sang.
*les caractéristiques de la paroi des alvéoles pulmonaires permettent de définir les
alvéoles pulmonaires comme une surface d’échanges.
La respiration permet donc d’apporter à l’organisme l’O2 dont il a besoin pour
fonctionner et d’évacuer les CO2 qu’il produit lors de son fonctionnement.
IV-Santé de l’appareil respiratoire
Le tabac….
Activités 1(In) 2(Ra) 3(Ra) 4(Ra) 5(Co) pg 117 manuel 5° BELIN
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