Sommaire de la séquence 7
publicité
Sommaire de la séquence 7 Tu sais qu’un muscle a besoin pour fonctionner de dioxygène et de nutriments. L’utilisation des nutriments par les muscles permet la libération d’énergie mais elle entraîne également la production de déchets. Ce qui est valable pour un muscle l’est également pour tous les autres organes. Mais ces déchets ne peuvent pas rester indéfiniment dans l’organisme ; ils doivent être rejetés. Problématique : Comment l’organisme élimine-t-il les déchets du sang ? Nous traiterons ce problème en une courte séance. t Séance 1 L’élimination des déchets par l’organisme Tu as vu dans les séances précédentes que les échanges de substances (gaz, nutriments, déchets) entre les différents organes se faisaient par l’intermédiaire du sang. Mais ces organes ne sont pas les uns à côté des autres. Problématique : Comment la circulation du sang permet-elle de réaliser les transports de substances (dioxygène, nutriments, déchets) entre les organes ? t Séance 2 La circulation sanguine Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009 séance 1 — Séquence 7 Séance 1 L’élimination des déchets par l’organisme j e m’interroge Nous savons que les réactions chimiques qui se déroulent dans les organes entraînent la fabrication de déchets, comme le dioxyde de carbone. Ces déchets sont ensuite rejetés dans le sang. La teneur normale de dioxyde de carbone dans le sang arrivant aux organes est de 500 mL par litre de sang. Quand cette teneur dépasse 540 mL/L, des symptômes apparaissent : maux de tête, vomissements, évanouissements, sueurs froides, accélération des battements cardiaques, sensation d’angoisse voire de panique. Si la quantité dépasse 625 mL/L, la personne peut tomber dans le coma. Les déchets doivent donc être éliminés du sang. Notre question est donc : Quel(s) organe(s) permettent d’évacuer les déchets du sang ? Exercice 1 : [Ra - Formuler une hypothèse] On a vu l’aspect nocif du dioxyde de carbone quand sa quantité dans le sang est trop importante. Une accumulation de dioxyde de carbone dans le sang est observée chez les apnéistes (l’apnée est l’arrêt plus ou moins prolongé de la respiration). De la même façon l’urée est un autre déchet qui peut être toxique. L’urée est produite lors de la dégradation des protéines (celles de ton corps qui sont renouvelées et celles que tu manges). Mais il existe d’autres déchets qui ne sont pas toxiques ; par exemple, lorsque l’on mange des betteraves rouges, le colorant rouge naturel que contiennent les betteraves se retrouve dans les urines, ou encore lorsque ce sont des asperges qui nous ont été servies, l’urine a une odeur caractéristique qui est due à une substance volatile présente dans les asperges. à partir de tes connaissances sur l’organisme humain et les indications de ce texte, propose le nom des organes impliqués dans le rejet des déchets. [Produire un écrit organisé] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 5 Séquence 7 — séance 1 Exercice 2 : [C - Exploiter des résultats] Pour tester l’hypothèse selon laquelle l’élimination des déchets du sang se fait grâce aux reins, on a voulu vérifier si les reins étaient vascularisés de façon à évacuer ces déchets dans l’urine. Pour cela, on a injecté des matières plastiques de couleur rouge et bleue dans les vaisseaux sanguins d’un rein de porc (rouge dans l’artère et bleue dans la veine comme indiqué sur le schéma de gauche) et une matière plastique de couleur jaune dans l’uretère (c’est-à-dire le conduit du rein vers la vessie). Le schéma te permet de mieux visualiser l’organisation de ces éléments. En observant avec attention la photographie, quels éléments te permettent de conforter ou d’infirmer ton hypothèse ? [Sélectionner les informations utiles d’une photographie] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Exercice 3 : [C - Exploiter des résultats] Face à cette manipulation saugrenue d’injecter des matières plastiques dans les vaisseaux du rein, un élève de la classe proteste : « Ce n’est pas parce que le rein est riche en vaisseaux sanguins que les déchets du sang sont éliminés par cet organe ! Ça ne prouve rien ! » L’ensemble de la classe cherche alors à savoir comment être davantage certain de l’implication des reins dans le rejet des déchets sanguins et propose de réaliser des mesures des éléments composant le sang entrant et sortant des reins. Analyse de la composition des sangs entrant et sortant des reins Constituant (dans 1 L de sang) Sang entrant Sang sortant Eau 930 g 920 g Protéines 75 g 75 g Lipides 1,5 g 1,5 g 1g 1g 0,45 g 0g Glucides Déchets (urée, ...) 6 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e séance 1 — Séquence 7 Ces mesures nous permettent-elles de confirmer que le passage des déchets du sang a lieu au niveau des reins ? Justifie ta réponse. [Sélectionner les informations utiles d’un tableau] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 7 Séquence 7 — séance 1 Exercice 4 : [Ra - Faire preuve d’esprit critique] Dans la classe, le professeur demande aux élèves de proposer des protocoles pour tester l’implication des poumons dans l’élimination du dioxyde de carbone. Un élève, Adrian, suggère d’observer si les poumons sont richement irrigués en sang. Une camarade, Pauline, suggère de mesurer le taux de dioxyde de carbone contenu dans le sang arrivant et quittant les poumons. Le professeur leur fournit ce qu’ils demandent pour présenter les résultats de leur protocole d’observation et de mesure : les photos de coupe de poumon observée au microscope et une analyse des gaz du sang au niveau des poumons. Analyse de la composition des sangs entrant et sortant des poumons Gaz analysés (pour 100 mL de sang) Sang entrant Sang sortant Dioxygène 15 mL 20 mL Dioxyde de carbone 53 mL 49 mL 1 mL 1 mL Diazote Qui de Pauline ou d’Adrian a raison ? Explique en justifiant lequel de ces deux protocoles permet de confirmer l’hypothèse. [Sélectionner les informations utiles d’une photographie et d’un tableau] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. 8 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e séance 1 — Séquence 7 Exercice 5 : [C - Réaliser un schéma fonctionnel] Afin de représenter par un schéma fonctionnel, l’élimination des déchets du sang, complète les schémas ci-dessous. Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. j e retiens Le dioxyde de carbone du sang passe dans l’air au niveau des alvéoles pulmonaires. Il est donc rejeté à l’extérieur de l’organisme (lors de l’expiration) au niveau des poumons. Les autres déchets sont excrétés au niveau des reins ; les reins filtrent en permanence le sang et fabriquent ainsi l’urine. L’urine s’écoule du rein vers la vessie en passant par l’uretère. L’excrétion est la fonction qui consiste à rejeter les éléments inutiles ou toxiques pour l’organisme. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 9 Séquence 7 — séance 2 Séance 2 La circulation sanguine j e m’interroge Le sang circule en permanence dans tout notre corps ; qu’on se coupe au front, au doigt ou au pied, le sang coule. Nous venons de voir que des substances sont échangées avec le sang dans des organes dispersés dans l’organisme. On peut donc se demander comment l’organisation de l’appareil circulatoire permet d’assurer les échanges entre les différents organes, comment le sang est mis en mouvement et comment arriver à répartir les éléments qui sont transportés dans le sang. C’est ce que nous étudierons séance après séance. Avant tout, puisque que le sang circule dans tout l’organisme, on peut se demander : Comment le sang est-il mis en mouvement ? Exercice 6 : [I - Rechercher l’information utile] Tu sais évidemment que le cœur est à l’origine de la circulation du sang. Mais en tant que scientifiques, il faut le démontrer avec rigueur. Cette question, les savants puis les scientifiques se la sont posée il y a bien longtemps ! Dès l’Antiquité, voilà ce que pensaient deux scientifiques grecs : • Hippocrate (460-375 av. J.-C.) parle d’« un fleuve qui arrose tout l’intérieur du corps. Quand les fleuves sont à sec, l’homme est mort ». • Galien (130-200 apr. J.-C.) affirme que les artères transportent « l’esprit vital ». Le cœur est au centre du système, mais n’est jamais conçu comme ayant un rôle moteur. « L’esprit vital » ne fait que passer d’une cavité à l’autre (schéma ci-contre). Ce schéma restera la règle et fera autorité pendant 15 siècles ! En lisant attentivement ce texte, dis à quoi correspondent le fleuve et l’esprit vital et quelle réponse apportaient ces savants à notre question. [Sélectionner les informations utiles d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. 10 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e séance 2 — Séquence 7 Exercice 7 : [I - Rechercher l’information utile] Un peu plus tard, au Moyen-Orient, un autre scientifique reprend les travaux de Galien. Ibn Al-Nafis (1210-1288) réfute l’idée de Galien sur la communication interventriculaire et décrit clairement le fonctionnement de la circulation sanguine : « Quand le sang a été dans cette cavité (ventricule droit), il lui faut passer dans la cavité gauche. Cependant il n’existe, entre ces deux cavités, aucun passage. à ce niveau la substance du cœur est particulièrement solide et il n’existe ni passage visible ni passage invisible pouvant permettre le transit du sang, comme l’a cru Galien. Bien au contraire la substance est épaisse et il n’y a pas de pores perméables. Donc ce sang doit nécessairement passer dans la veine antérieure, aller ainsi jusqu’au poumon, s’y mélanger avec l’air puis passer dans l’artère veineuse pour arriver dans la cavité gauche du cœur… » Ibn Al-Nafis s’appuie sur des observations ; il a pu réaliser des dissections de cœur. Les photographies ci-dessous présentent différentes parties de la dissection d’un cœur de dinde. Remarque : oreillettes et ventricules sont des cavités du cœur. On réalise une section au niveau des ventricules (comme indiqué par la double flèche noire) : V.D. = ventricule droit V.G. = ventricule gauche En utilisant les photographies ci-dessus, justifie si Galien a raison d’affirmer que le sang passe d’un ventricule à l’autre ou si au contraire c’est Ibn Al-Nafis qui a raison. [Sélectionner les informations utiles d’un texte et de photos] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 11 Séquence 7 — séance 2 ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Exercice 8 : [I - Rechercher l’information utile] Nous savons maintenant que le sang ne passe pas d’un ventricule à l’autre ; mais nous ne savons toujours pas comment le sang circule, ce qui le met en mouvement. Ce n’est qu’au xvie siècle que les choses avancent grâce à un scientifique, William Harvey (1578-1657) : « Je commençai à soupçonner qu’il existait une sorte de mouvement, comme dans un cercle. Ceci m’apparut plus tard véridique, le sang était propulsé par le battement du ventricule gauche et était distribué à travers les artères à l’ensemble du corps ». Sa démonstration est claire, rigoureuse et vraie ; le système qu’il décrit l’est parfaitement dans ses moindres détails : « Tels sont les organes et le tracé du transit du sang et de son circuit : d’abord de l’oreillette droite au ventricule, du ventricule droit à travers les poumons jusqu’à l’oreillette gauche et, de là, dans le ventricule gauche, dans l’aorte et dans toutes les artères s’éloignant du cœur, puis dans les porosités des organes, dans les veines et, par les veines, vers la base du cœur où le sang revient rapidement ». Harvey désigne le cœur comme une pompe musculaire, assurant la continuité du flux grâce à ses mouvements et ses pulsations. Pour expliquer la continuité du courant sanguin, il imagine la présence, dans les organes, de communications artério-veineuses invisibles. Quelle est l’information importante de ce texte qui répond à notre question (comment le sang est-il mis en mouvement) ? [Sélectionner les informations utiles d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Exercice 9 : [C - Réaliser un schéma fonctionnel] On reprend notre cœur de dinde, on introduit une sonde par le tronc aortique vers le ventricule puis on sectionne la paroi musculaire du ventricule gauche (cf. photo 1). Une fois le cœur ouvert (photo 2), on peut distinguer : - l’artère aorte, ouverte en haut, - le ventricule gauche (VG) avec lequel elle communique, - le ventricule droit (VD) coupé en deux avec sa fine paroi musculaire. 12 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e séance 2 — Séquence 7 Les vaisseaux du tronc aortique communiquent avec le ventricule gauche. C’est par là que le sang part du cœur pour aller vers les muscles, le cerveau, l’appareil digestif… (photo 3). Le ventricule droit communique avec l’artère pulmonaire. C’est par là que le sang sort du cœur pour aller vers les poumons (photo 4). On peut également observer que l’oreillette gauche communique avec le ventricule gauche... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 13 Séquence 7 — séance 2 ... et que l’oreillette droite communique avec le ventricule droit. En te servant de l’ensemble de ces informations et de celles fournies par la description de Harvey, indique, par des flèches comment le sang circule dans le cœur. (Tu peux reprendre la couleur des flèches utilisées sur les photos). Indique dans les quatre cadres d’où vient le sang ou bien vers où il va. Légendes : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Titre : Circulation du sang dans le cœur 14 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e séance 1 — Séquence 7 j e retiens Le cœur est un muscle creux, constitué de deux parties, une droite et une gauche, séparées par une cloison. Le cœur est relié aux vaisseaux sanguins. Il fonctionne de façon rythmique et permet le mouvement du sang. Le sang circule à sens unique dans le circuit fermé. P our aller plus loin Exercice 10 Le cœur est divisé en quatre cavités. Les oreillettes (droite et gauche) reçoivent le sang des veines, tandis que les ventricules (droit et gauche) envoient le sang dans les artères. Il existe des valvules entre les oreillettes et les ventricules ainsi qu’entre les ventricules et les artères. Ces valvules jouent le rôle de clapet anti-retour (voir photos ci-dessous). Une cloison empêche tout passage du sang entre la partie droite et la partie gauche du cœur. En fait, le cœur correspond à une double pompe dont le rôle est déterminant en permettant au sang de circuler afin de mettre en relation toutes les fonctions de l’organisme. Pourquoi dit-on qu’il y a deux cœurs : le cœur droit et le cœur gauche ? [Produire un écrit organisé] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 15 Séquence 7 ANNEXE « Besoin d’aide ? » Séance 1 Exercice 1 1- 2- 3- Au cours de la respiration, par où le dioxyde de carbone est-il évacué ? Dans le texte, on te parle d’urine. Dans quels organes est-elle formée ? Où est-elle stockée avant son élimination ? Rédige deux phrases présentant les deux organes que tu viens de nommer et qui sont impliqués dans le rejet des déchets. Exercice 2 1- Qu’est-ce qui arrive massivement dans les deux reins ? 2- Quel est le déchet qui ressort des reins ? 3- Quel peut donc être le rôle des reins ? Exercice 3 1- 2- 3- 4- Quels sont les éléments de cette analyse qui sont en quantité égale dans les sangs entrant et sortant ? Quels sont les deux éléments de cette analyse qui sont moins présents dans le sang sortant ? Où sont-ils logiquement passés ? Conclus sur le rôle des reins. Exercice 4 1- 2- 4- Observe attentivement la photo et rappelle-toi le cours sur la respiration. La présence de capillaires sanguins dans un organe indique-t-elle que c’est un lieu d’échanges ? Les poumons sont-ils pleins de capillaires sanguins ? La membrane des alvéoles est-elle fine ou épaisse ? Les poumons sont-ils donc susceptibles d’être un lieu d’échanges ? Dans le tableau, lequel des trois éléments est un déchet ? Est-il plus ou moins présent dans le sang sortant des poumons ? Cela prouve-t-il qu’il est sorti du sang au niveau des poumons ? Quel est donc le protocole qui permet de donner une réponse ? Exercice 5 Pour compléter le schéma, tu dois : - indiquer sur les pointillés des deux schémas « sang riche en déchets », « sang pauvre en déchets » en précisant à chaque fois le nom du déchet. - faire les flèches de circulation des déchets. Réfléchis si la flèche doit aller du sang vers l’organe ou de l’organe vers le sang. - N’oublie pas de mettre un titre. 16 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e Séquence 7 Séance 2 Exercice 6 Tu peux recopier et compléter les phrases 1 et 2 : 1- Les fleuves d’Hippocrate sont les ….. Quand ils arrêtent de couler, on meurt. 2- L’esprit vital transporté par les artères dont parle Galien est le … 3- Les deux scientifiques expliquent-ils comment circule le sang ? Exercice 7 1- Repère les deux ventricules sur la photo du bas. Vois-tu un passage entre eux ? 2- Le sang peut-il ainsi passer d’un ventricule à l’autre ? 3- Qui a donc raison ? Exercice 8 Cherche dans le texte en italique les phrases où Harvey parle de propulsion du sang. Exercice 9 Pas d’aide, la consigne est claire. Exercice 10 1-Sur le schéma de l’exercice 9, on constate que le cœur a une partie gauche et une partie droite. Le cœur gauche possède une oreillette gauche et un ventricule gauche ; c’est pareil pour le cœur droit. Tu peux recopier et compléter la phrase : Dans le cœur droit comme dans le cœur gauche, le sang circule des ... vers les ... 2- D’où vient le sang qui arrive à l’oreillette gauche ? Recopie et complète alors la phrase : Les veines qui viennent de ces organes sont donc des veines … (trouve un adjectif qualificatif dérivant du nom de l’organe). 3- D’où vient le sang qui arrive à l’oreillette droite ? On appelle ces veines des veines caves (une veine cave supérieure et une veine cave inférieure). 4- La qualité du sang est-elle la même dans les veines pulmonaires et dans les veine caves ? Tu peux répondre en recopiant et complétant la phrase : Le sang des veines pulmonaires est … oxygéné que celui des veines caves. Rappelle-toi la signification des couleurs rouge et bleu utilisées pour le sang : le rouge veut dire que le sang est …. ; le bleu signifie que le sang est … 5- Maintenant tu peux répondre à la question globale : Une fois que tu as repéré les deux circuits, tu peux faire deux phrases : une pour expliquer le circuit dans le cœur gauche et une pour expliquer le circuit dans le cœur droit. Conclus ensuite, en précisant la qualité du sang dans les deux cœurs. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e — 17
