Thème I Alimentation et environnement
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Thème I Alimentation et environnement Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 1/9 Les acquis Le fonctionnement de l'organisme, ses échanges avec le milieu extérieur sont en relation avec l'activité des cellules Pour fonctionner et se renouveler, toutes les cellules ont des besoins de matière et d'énergie Ex : Les GR du sang ne vivent en moyenne que 120 jours. Il s'en forme 150 à 200 milliards par jour dans la moelle rouge des os Ex : Les GB su sang et de la lymphe sont remplacés en permanence tout au long de la vie Ex : Les cellules de l'épiderme de la peau se renouvellent constamment : l'épiderme est ainsi renouvelé en quelques dizaines de jours Ex : Les cellules de nombreux organes sont périodiquement remplacées. Les cellules de foie sont renouvelées en 10 jours, celles des muscles en 10 jours, et les cellules intestinales ne vivent que 36 heures Les aliments contiennent des substances organiques et des substances minérales. Ils sont transformés en nutriments, c'est-à-dire en petites molécules alimentaires, au cours de la digestion. Ces nutriments sont distribués par le sang aux cellules qui les utilisent pour couvrir leurs besoins. Ex : si on fait brûler un morceau de viande (ou de végétal), de la vapeur d'eau se dégage et l'aliment se carbonise (cette carbonisation révèle la présence de substances organiques carbonées dans l'aliment). La carbonisation se poursuit, puis le charbon brûle. Quand la combustion est terminée, il ne reste que des cendres incombustibles : c'est de la matière minérale Les problématiques Quelles est la composition chimique des aliments ? Comment choisir ses aliments ? Le goût est-il le seul critère de choix ? Qu'est-ce qu'une ration alimentaire . Est-elle la même pour tous ? Quelles sont les règles à respecter pour avoir une alimentation équilibrée ? Quelles sont les conséquences d'une ration alimentaire équilibrée ? Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 2/9 Chapitre III – Comportements alimentaires et satisfaction des besoins Les organes de notre corps fonctionnent de jour comme de nuit. Ils ont donc besoin en permanence de recevoir les matériaux indispensables à leur activité. Ces besoins sont couverts par notre alimentation. I. Le choix des aliments A. La composition des aliments : aspect qualitatif 1. L'eau Elle a un rôle fonctionnel très important car elle intervient dans toutes les réactions d'hydrolyse (couper des grosses molécules en petites à l'aide de l'eau) et de biosynthèse (fabriquer des grosses molécules à partir de plus petites) ainsi que dans la régularisation des fonctions : ➢ C'est un solvant de tous les déchets et elle assure le transport des nutriments ➢ Elle permet le maintien de la température corporelle ➢ L'eau des aliments et des boissons doit compenser les pertes et tout travail intensif nécessite un apport supplémentaire. 2. Les éléments minéraux Parmi les éléments minéraux, on trouve les macroéléments qui sont les plus nombreux dans l'eau : ➢ ions sodium, potassium, nécessaires à l'élaboration des messages nerveux ➢ ions calcium, potassium : indispensables au fonctionnement cardiaque Les oligoéléments entrent dans la composition de molécules complexes : ➢ le fer entre dans la composition de l'hémoglobine et est indispensable au transport du dioxygène ➢ l'iode est nécessaire à la fabrication des hormones thyroïdiennes ➢ le zinc sert à la synthèse de l'insuline Document 1 3. Les protéines Ex 1 : Quand on fait chauffer du lait, on obtient une « peau » qui correspond à l'albumine. Quand on ajouté de l'acide acétique (vinaigre) à du lait, on observe une coagulation de la caséine. La réaction du biuret (qui met en évidence les liaisons peptidiques) est positive (coloration rouge) avec l'albumine et la caséine. Ex 2 : En malaxant de la farine sous de l'eau, on sépare ses deux constituants : l'amidon et le gluten. Seul le gluten réagit au test du biuret. Elles sont composées de quatre éléments principaux : Carbone, Hydrogène, Oxygène, Azote. Elles sont indispensables à la croissance et au renouvellement des tissus, car ce sont les seuls composés qui apportent l'élément Azote (N) nécessaire à l'édification des cellules. Toutes les protéines n'ont pas les mêmes valeurs alimentaires. La valeur nutritive des différentes protéines est fonction de leur composition en acide aminés qui ne peuvent pas être synthétisés par l'organisme et qui lui sont donc indispensables. Les protéines d'origine animale (oeufs, viandes...) sont mieux pourvus en acides aminés indispensables que les protéines d'origine végétale. ➢ Aliments riches en protéines : leur teneur en protéines est élevée (10% ou plus) Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 3/9 ➢ Aliments moyennement riches en protéines : leur teneur en protéines est comprise entre 2 et 10%. Un légume est 6 ou 7 fois moins riche en protéines qu'un fromage et les légumes verts ayant un taux de protéines supérieur à 2% sont relativement peu nombreux. ➢ Aliments pauvres en protéines : leur teneur en protéines est inférieure à 2%. Leur apport protéique sert d'appoint (légumes, varech...) Il faut donc consommer des protéines animales et végétales en quantité équivalente. 4. Les glucides Ex 1 : Avec le lait, le test à la liqueur de Fehling est positif (apparition d'un précipité rouge brique en chauffant) qui traduit la présence d'un sucre réducteur : le lactose. Ex 2 : Avec le pain, l'amidon contenu dans le pain ne réagit pas à la liqueur de Fehling, ce n'est donc pas un sucre réducteur. Il appartient cependant aux glucides et peut être mis en évidence avec l'eau iodée, qui prend une coloration bleue. Les glucides font partie intégrante de l'architecture cellulaire. Par exemple, la cellulose, en concentration très importante chez les végétaux, n'est pas digérée mais elle stimule les mouvements de l'intestin et la sécrétion de sucs intestinaux. Les aliments riches en glucides sont les aliments sucrés (desserts, sodas, sauces...) et les aliments riches en amidon (pomme de terre, céréales, banane...). 5. Les lipides Ex : Avec le lait, on peut mettre en évidence les lipides grâce au rouge soudan III. Il suffit de mettre en quelques gouttes dans le lait puis d'observer au microscope pour apercevoir les gouttelettes lipidiques colorées en rouge ou jaune. Comme les glucides, les lipides participent à la l'architecture cellulaire. Les graisses sont stockées sous formes de réserves. On en trouve dans les huiles de table, le beurre, la crème, la viande, les oeufs, les noix... Certains acides gras sont indispensables et les lipides apportent avec eux les vitamines liposolubles, indispensables à la croissance et à l'entretien de l'organisme mais n'apportent pas d'énergie. De plus, l'organisme ne sait pas en effectuer la synthèse (sauf les vitamines D et PP) Documents 2 & 3 Les aliments doivent couvrir les besoins de matière de façon qualitative et quantitative. B. Le choix des aliments Nous ne mangeons pas uniquement pour nous nourrir, mais aussi parce que cela nous procure du plaisir. La vue d'un plat appétissant, la bonne odeur du pain chaud ou des croissants nous font saliver. Pourquoi et comment choisissons-nous les aliments ? Activité 4 – Le choix des aliments Q1 – Réalisez le test de la solution verte. Quels renseignements apporte ce test ? Le goût est-il le seul sens utilisé dans le choix des aliments (Doc 4a) ? Q2 – Etablir la liste des mots qui indiquent les sens mis en jeu dans l'appétence. Préciser celui qui vous semble le plus important (Doc 4c). Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 4/9 Q3 – Que signifie l'expression « en matière de goût, l'acquis supplante l'inné » (Doc 4b) ? L'appétence (désir instinctif d'un objet, tendance à rechercher ce qui peut satisfaire les penchants naturels, surtout d'ordre physique) pour un aliment met en jeu plusieurs fonctions sensorielles. Les papilles gustatives de la langue permettent de distinguer quatre familles de saveurs : le sucré, le salé, l'acide et l'amer. Mais les sensations gustatives sont infiniment plus variées. S'y ajoutent des informations olfactives : parfums ou odeurs véhiculés par l'air inspiré, arômes des composés volatils remontant par l'arrière gorge dans les fosses nasales. Ces données physiologiques sont complétées par des habitudes individuelles souvent liées à des données culturelles ou religieuses : les préférences d'un citadin new-yorkais n'ont pas grand chose de commun avec celle d'un nomade du Sahel. Dans les pays industrialisés, le conditionnement des aliments (la forme, la couleur, la décoration des emballages...) est soigneusement étudié pour déclencher un acte d'achat de la part des consommateurs soumis à une publicité omniprésente (exemple : les boissons « cola »). II. La couverture des besoins en énergie A. Évaluer les besoins énergétiques Ces besoins ne sont pas les mêmes en fonction de l'âge et du sexe des individus. 1 calorie = 4,18 joules Tout travail consomme de l'énergie : les mouvements (contractions musculaires), les synthèses de matière et la défense de l'organisme contre les agressions extérieures. Les dépenses énergétiques varient avec l'âge, le sexe mais surtout avec l'intensité de l'activité physique. Le métabolisme basal est la dépense énergétique incompressible d'un organisme en 24h, liée à l'activité minimum des organes qui assurent les grandes fonctions. Cette dépense est évaluée pour un individu au repos total, à jeun depuis 12 heures et à la température de neutralité thermique. Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 5/9 La neutralité thermique correspond à la température idéale où l'organisme ne lutte ni contre le froid, ni contre le chaud : les pertes de chaleur sont alors minimales. Le métabolisme basal diminue avec le froid et le jeûne et tend à augmenter en période de grossesse : 8400 kJ pour une femme adulte, puis 400 kJ supplémentaire pendant le premier trimestre, puis 1000 kJ pendant les deuxième et troisième trimestres. Une femme allaitante voit son apport énergétique quotidien conseillé augmenter de 2100 kJ/jour. B. La couverture des besoins et l'estimation des besoins individuels Pour calculer la valeur énergétique des repas, il faut d'abord recenser les aliments consommés et évaluer les quantités en grammes. Connaissant la part dans le poids des aliments de chacune des trois catégories de molécules organiques (glucides, protides, lipides), on peut calculer l'énergie qu'ils apportent. Exemples : 1 g glucides <=> 17 kJ ; 1 g protides <=> 17 kJ ; 1 g lipides <=> 38 kJ. On peut obtenir la composition des aliments en regardant les étiquettes sur les emballages des produits alimentaires. Sinon, il faut se référer à des tables listant l'apport énergétique de chaque aliment. Document 4 1. Les besoins protéiques Les protéines sont des polymères d'acides aminés. Les protéines alimentaires sont les seuls éléments à apporter l'azote nécessaire à l'organisme pour réaliser la synthèse de ses propres protéines mais aussi de l'ADN. Les protéines de l'organisme subissent un renouvellement plus ou moins rapide : une partie des acides aminés est recyclée et une autre est perdue sous forme d'urée, évacuée par les riens dans l'urine. L'apport conseillé pour un adulte d'activité moyenne est comprise entre 60 et 80 g par jour. Parmi les 20 acides aminés différents constituant les protéines, 8 sont dits essentiels et doivent être apportés par l'alimentation car l'Homme ne sait pas les synthétiser. 2. Les besoins lipidiques Ce sont, tout comme les glucides, des aliments énergétiques. Cependant, ils contiennent acides gras, dont trois sont essentiels : ils sont nécessaires à l'organisme et celui-ci ne peut pas en faire la synthèse. Il faut donc varier les sources lipidiques : huile et graisses animales et végétales, en privilégiant les graisses d'origine végétale, meilleurs pour la santé. Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 6/9 3. Le calcium et le phosphore Ce sont des éléments fondamentaux des os, mais ils participent également à d'autres fonctions de l'organisme. L'os constitue un réservoir capable de fournir du calcium au reste du corps : si l'apport alimentaire de calcium est insuffisant, l'os se déminéralise et se fragilise. L'apport de calcium dès le plus jeune âge est fondamental pour prévenir les risques d'ostéoporose. En pratique, il est recommandé de consommer au moins un produit laitier par repas. Le phosphore a lui aussi un rôle important : il est un des principaux constituants de l'ADN et des molécules énergétiques (ATP). Il faut absorber au moins 700 à 900 mg de phosphore chaque jour, et l'alimentation en apporte en moyenne 1600 mg par jour. 4. Le sodium, potassium et magnésium Le sel de table (NaCl) fait partie des ions minéraux majeurs. Il est abondant dans le sang et joue un rôle fondamental dans l'excitabilité neuromusculaire. La consommation de sel en moyenne en France est de 7 à 8 g par jour, ce qui est 5 fois supérieure à la consommation quotidienne nécessaire. Le potassium est essentiel à l'intérieur des cellules. Il intervient dans la propagation des messages nerveux et joue un rôle important dans la diminution de la pression artérielle. Le magnésium intervient dans toutes les réactions qui produisent ou consomment de l'énergie (excitabilité neuromusculaire, stress...). Un manque de magnésium peut être la cause de tétanie. 5. Besoins en eau Le corps est très riche en eau : 75% chez les nouveaux nés, 60% entre 10 et 40 ans et 50% après 50 ans. Les tissus adipeux contiennent à eux seuls 30 à 35% d'eau. Les apports journaliers doivent compenser les pertes qui sont de l'ordre de 2,5 L pour un adulte en climat tempéré. L'eau est apportée par les aliments solides (environ 1L d'eau par jour) par des réactions du métabolisme (les réactions de dégradation produisent de l'eau, ce qui apporte environ 0,3L par jour) et enfin l'eau de boisson qui doit être de l'ordre de 1,2L par jour. De plus l'eau apporte de très nombreux éléments minéraux. 6. Besoins en vitamines et oligo-éléments Certains éléments minéraux sont nécessaires en quantité très faible, de l'ordre du milligramme ou du microgramme : on parle d'oligo-éléments. Les plus connus sont le fer, le zinc, le cuivre, le manganèse, l'iode, le fluor, le chrome, le cobalt et le molybdène. Document 5 Le fer est probablement l'oligo-élément le plus important pour l'organisme. La teneur en fer de l'organisme adulte est de 2,5 à 4 g. il est présent dans l'hémoglobine des globules rouges et la myoglobine dans les muscles. C'est grâce au fer que ces deux protéines peuvent fixer le dioxygène. Pour un homme adulte, les besoins en fer absorbé sont de l'ordre de 0,9 mg par jour. Les vitamines sont indispensables à la croissance et à l'entretien de l'organisme mais n'apportent pas d'énergie. Elles agissent à faible dose et doivent être apportées par l'alimentation car l'organisme ne sait pas en effectuer la synthèse. Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 7/9 D. Utilisation des nutriments Glucose + O2 => Énergie + H2O + CO2 Glucose = contient de l'énergie Cette réaction est une réaction d'oxydation qui se déroule au niveau des cellules. Elle libère de l'énergie, nécessaire aux diverses activités des cellules. III. Les déséquilibres alimentaires A. Dans les pays à haut niveau de développement Consommation excessive de lipides => Obésité, hypercholestérolémie Consommation excessive de glucides => Diabète (Glycémie normale = 1 g/L de sang) Développement de plus en plus de troubles alimentaires du comportement : boulimie, anorexie. Maladies alimentaires : allergies, parasitisme (ténia, ascaris...), microorganismes pathogènes (salmonelles, listérias...), maladies à prions (tremblante du mouton, ESB et Creutzfeld-Jakob), toxines (dioxine) B. Dans les pays en voie de développement * Carences en vitamines Document 6 Vitamine C : scorbut (pour guérir : fruits frais) Vitamine B : béribéri (pour guérir : riz non décortiqué) * Carences en matière organique Protides : graves troubles digestifs Lipides : lésions de la peau et des mains Glucides : diminue le pH du sang Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 8/9 BILAN Les choix alimentaires sont déterminés par les besoins physiologiques et l'intervention des fonctions sensorielles, mai aussi par les préférences liées aux habitudes personnelles et culturelles. L'alimentation doit couvrir les besoins énergétiques et approvisionner l'organisme e matériaux de construction et d'entretien. Elle doit être adaptée aux besoins individuels. Une ration équilibrée contiendra quatre parts de glucides, deux parts de lipides et une part de protéines. Elle doit apporter les vitamines, les éléments minéraux, les fibres et, au minimum, 1,2 L d'eau. L'équilibre entre les dépenses et les apports énergétiques permet d'assurer une stabilité du poids corporel, indispensable au maintien d'un bon état de santé. Souvent liée à des contextes socioéconomiques défavorables, une ration alimentaire déséquilibrée, qu'il y ait carence ou excès, a des effets néfastes sur la santé. Document 7 Première L – Alimentation et environnement – Chapitre III 9/9
