Fonctionnement de l`organisme et besoin en énergie 2012 (site)

Fonctionnement de l'organisme et besoin en énergie
1 – Les besoins des organes pour fonctionner
Comment l’organisme réagit-il à un effort physique ?
Activité 1
Dans le texte qui suit, Mehdi Bala, champion de France de demi-fond, décrit ses propres sensations et ses
réflexions au cours d’un 1500 mètres.
« Voilà, c'est parti ! ... Il faut suivre le « train » et ne pas me laisser enfermer à la corde... Surtout, bien
rythmer ma respiration : 2 foulées pour expirer ; 2 foulées pour inspirer: ... I1 ne fait pas trop chaud et je me
sens bien. Aujourd'hui, je tiendrai... Je l'ai dans les jambes cette course : j'ai toujours surveillé mes repas...
Alimentation équilibrée, déjeuners énergétiques. Je suis à mon poids de forme. Je n'aurai pas de "coup de
pompe"…
Les voilà qui accélèrent... Il faut suivre... Je reste dans le peloton… Il ne faut pas que je m'use trop vite.
Attention ! Déjà la cloche. Plus qu'un tour... Il faut allonger la foulée. C'est le moment. Celui qui me suit
souffle comme un phoque. I1 ne pourra pas tenir... Quelle suée ! Je sens mon cœur battre jusque dans ma
tête. Je dois être au moins à 140 pulsations cardiaques...
J'ai besoin d'air ! J'ai la gorge en feu ! II faut tenir, tenir... Plus que 20 mètres ! Plus que 10 ! ... Gagné !!! J'ai
gagné ! »
D’après l’analyse du texte,
Q1. Repérer 6 modifications du fonctionnement de l’organisme qui sont une conséquence de cet effort physique
réalisé par ce coureur. Justifier en vous appuyant sur des sensations racontées.
I/Ra
Q2. Associer ces modifications du fonctionnement aux organes impliqués dans l’effort.
Ra
Conclusion
Au cours d'une activité musculaire, des modifications du fonctionnement de
l'organisme l’accompagnent :
- augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire
- augmentation de la température corporelle.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
Relier les besoins du corps au cours d’un effort physique.
La conclusion
Quels sont les besoins de ces organes pour fonctionner ?
Activité 2
ApC
Le tableau suivant récapitule les résultats d’expériences qui ont permis de mesurer les échanges entre le sang et un
muscle au repos d’une part, et en activité d’autre part.
Q1. Proposer un acte médical qui mesure les substances présentes dans le sang avant et après un effort.
Tableau 1 : Les besoins d’un muscle au repos et en activité
(1)
(2)
(3)
Facteurs mesurés
Sang entrant dans le muscle Sang sortant du muscle
(pour 100 ml de sang)
(pour 100 ml de sang)
Quantité de dioxygène
19,5 ml
Repos : 14,5 ml
(O2)
Activité : 11,8 ml
Quantité de glucose
100 mg
Repos : 87 mg
(Glu)
Activité : 72 mg
(4)
Différence
au repos
(5)
Différence
activité
(6)
Bilan
repos
(7)
Bilan
activité
I
Q3. Compléter ensuite les lignes des colonnes 4, 5, 6 et 7 selon les méthodes suivantes
Re/I
- Calculer les différences de quantité des divers composants entre le sang entrant et le sang sortant, du muscle au
repos (colonne 4), puis en activité (colonne 5), puis faire un bilan relatif de cette différence distinguant la
consommation ( - ; -- ; ---) et le production (+ ; ++ ; +++ ) de substances au repos (colonne 6) et en activité
(colonne7).
D’autres produits ont été aussi mesurés et les résultats présentés ci-dessous :
Q2. Nommer les substances qui s’échangent entre le sang et le muscle
(1)
Facteurs mesurés
Quantité de dioxyde de
Carbone (CO2)
(2)
Sang entrant dans le muscle
(pour 100 ml de sang)
50,2 ml
(3)
Sang sortant du muscle
(pour 100 ml de sang)
Repos : 53 ml
Activité : 58 ml
(4)
Différence
au repos
(5)
Différence
activité
(6)
Bilan
repos
(7)
Bilan
activité
Re/I
Ra
Q6. Énoncer un problème relatif à ces échanges entre le sang et le muscle.
Ra
Q7. Formuler une hypothèse qui répond à ce problème.
Ra
Pour valider cette hypothèse, vous observerez au microscope une lame mince d’une coupe longitudinale d’un muscle.
Q8. Représenter puis décrire les éléments communs qui parcourent cette « tranche» de muscle.
C/I
Q3. Faire le même travail dans les colonnes 4, 5, 6, et 7 que pour Q1 et Q2
Q5. Interpréter ces résultats qui décrivent les besoins d’un muscle au repos et en activité.
Conclusion
Les organes effectuent en permanence des échanges avec le sang :
- Ils y prélèvent des nutriments et du dioxygène
- Ils y rejettent des déchets dont le dioxyde de carbone.
La consommation des nutriments et du dioxygène, le rejet de dioxyde de
carbone par les organes varient selon leur activité.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Comparaison des quantités du dioxygène, de glucose et de dioxyde de carbone dans le sang
avant et après son passage dans un muscle au repos et en activité
- Utilisation d’un microscope pour voir les structures d’échanges entre le sang et le muscle
- Réalisation d'un schéma de représentation de ces structures d’échanges
- Réalisation d'un schéma fonctionnel indiquant les échanges entre le sang et l’organe
- La conclusion
A quoi servent le dioxygène et le glucose utilisés par les organes ?
Activité 3
Lorsqu’on fait un effort, nous avons vu qu’on a chaud et qu’on transpire.
Enzo, un élève de nature curieuse, demande à son professeur d’E.PS., M. Grodski, à quoi sont dues ces manifestations.
Ce dernier se remémore ses cours de physiologie sportive et pour étayer une première réponse orale et trop rapide lui
distribue les documents 1, 2 et 3… Enzo est un peu perdu…
Pour l’aider dans sa compréhension, en utilisant les connaissances acquises dans l’activité 3, analyser les documents
proposés par M. Grodski et construire un schéma fonctionnel (en respectant les codes conventionnels : avec des
flèches en couleur dont la largeur est fonction de la quantité : couleur rouge pour l’O2; bleue pour le CO2 ; verte pour le
Glucose ; sang riche en O2 en rouge ; pauvre en O2 en bleu) des échanges entre les muscles et le sang qui conduisent à
ces manifestations.
Document 1 : L’origine de l’énergie libérée par les organes en activité
Tous les organes sont irrigués par un réseau de capillaires sanguins. Le sang leur apporte le dioxygène et les nutriments
dont ils ont besoin.
Dans un muscle, comme dans tous les organes, une réaction chimique entre les nutriments et le dioxygène libère de
l’énergie qui s’accompagne d’une production de déchets (du dioxyde de carbone par exemple). Ces derniers sont rejetés
dans le sang qui les évacue.
Concernant l’énergie libérée, une partie est utilisée par le muscle pour se contracter tandis qu’une autre partie est
évacuée vers l’extérieur.
Document 2 : la production de chaleur au cours d’un effort
La thermographie apporte des précisions sur les parties du corps qui produisent de la chaleur.
La thermographie infrarouge est une méthode
médicale qui permet d’observer des variations
de températures de la peau mais aussi des
tissus sous-jacents (comme les muscles par
exemple) (Fig.1).
Figure 1 : Thermographie d’une personne qui pratique
une activité sportive au niveau des bras.
Document 3 : la production par combustion du charbon
La production d’énergie par notre organisme est
comparable à la libération d’énergie qui se produit
lorsqu’on fait brûler du charbon de bois. La
combustion est une transformation chimique à
partir du carbone (du charbon de bois) et du
dioxygène (Fig. 2). Les nutriments, dont le glucose,
utilisé par nos muscles contiennent du carbone.
Figure 2 : Schématisation de la combustion du
charbon de bois
Conclusion
Nutriments et dioxygène libèrent de l'énergie utilisable, entre autres, pour
le fonctionnement des organes.
L’énergie libérée au cours de la réaction chimique entre des nutriments et
du dioxygène, est utilisée :
- pour le fonctionnement des organes,
- est transférée en partie sous forme de chaleur.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Relier la consommation des nutriments et du dioxygène par un organe à la libération
d'énergie nécessaire à son fonctionnement
- Traduire sous la forme d'un schéma la libération d'énergie au niveau d'un organe
- Bilan fonctionnel de la libération d'énergie par un organe.
muscle
sang sortant
sang entrant
O2
CO2
Glu
O2 +
Glu
Fonctionnement
Energie
CO2
Chaleur
Figure 1 : Schéma fonctionnel des échanges entre le sang et le muscle et la production d’énergie
- La conclusion
O2
Glu
2 – L’approvisionnement des organes en dioxygène.
Quelle est la source de dioxygène pour l’organisme ?
Activité 4
Q1. Formuler une hypothèse qui concerne le problème posé
Ra
Envisager les conséquences vérifiables de cette expérience (aide : composition de l’air inspiré et l’air expiré).
Vous disposez d’un oxymètre et de l’eau de chaux.
Q2. Proposer un protocole expérimental pour vérifier l’hypothèse.
Donner le rôle de l’oxymètre et celui de l’eau de chaux.
ApC
A l’aide du dispositif avec la sonde oxymétrique (montage 1), puis celui de l’eau de chaux (montage 2)
Q3. Procéder à une dizaine d'inspirations dans le montage 1 puis dans le montage 2.
Noter les résultats au départ et à la fin.
Procéder à une dizaine d'expirations dans le montage 1 puis dans le montage 2.
Noter les résultats au départ et à la fin.
Re
I
Re
I
Q4. Présenter ensuite les résultats dans un tableau de comparaison de la composition de l’air inspiré et de l’air expiré
pour l’O2 (reporter les valeurs mesurées) et pour le CO2 (reporter les valeurs + si production ou – si
consommation)
C
Q5. Interpréter ensuite ces résultats
Q6. Conclure sur la validité de l’hypothèse.
Conclusion
Le dioxygène utilisé en permanence par les organes provient de l'air.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Mesurer le volume du dioxygène dans l'air inspiré et dans l'air expiré (EXAO).
- Estimer la présence de dioxyde de carbone à l’aide de l’eau de chaux
- Comparaison de la composition de l'air inspiré à celle d'un air expiré
- La conclusion
Ra
Ra
Comment l’air entre-t-il dans les poumons ?
Activité 5
1. L’appareil respiratoire
Q1. Situer sur l'écorché les « organes mécaniques » de l’appareil respiratoire : la cage thoracique, les muscles
respiratoires, les muscles des côtes, le diaphragme.
I
Q2. Légender le schéma ci-dessous représentant les organes de l’appareil respiratoire : muscles des côtes, diaphragme,
côte, poumon droit, plèvre, bronche, bronchiole, alvéole, pharynx, trachée, fosses nasales)
C
Indiquer ensuite le sens du trajet de l’air à l’aide de flèches sur le schéma :
C
- au crayon rouge, le trajet de l’air lors d’une inspiration,
- au crayon bleu, le trajet de l’air lors d'une expiration.
Figure 1 : L’appareil respiratoire et le trajet de l’air
Q3. Localiser le lieu atteint lors du trajet de l’air inspiré dans les poumons.
2. Les mouvements respiratoires
Q4. Formuler un problème que fait naître cette observation.
Proposer une hypothèse qui répond au problème posé.
L’expérience suivante se propose de démontrer l’hypothèse.
Associer les mouvements de la cage thoracique et ceux des courants d’air respiratoires
Q5. Repérer sur l’écorché les organes qui peuvent jouer un rôle dans la naissance des courants d’air
Ra
Ra
Ra
Ra
Ra
Conclusion
L’air pénètre dans le corps par le nez ou la bouche : il est conduit
jusqu’aux alvéoles pulmonaires par la trachée, les bronches, les bronchioles.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Décrire le trajet du dioxygène jusqu'au sang
- Décrire le trajet de l'air un schéma de l'appareil respiratoire
- Expliquer l'arrivée d'air dans les alvéoles
- Observation d'un appareil respiratoire sur un animal, sur un écorché
- Description des mouvements respiratoires
- Annotation d'un schéma de l'appareil respiratoire humain
- La conclusion
Que devient le dioxygène présent au niveau d’une alvéole ?
Activité 6
Q1. Repérer sur l’écorché : un poumon ; une bronche, l’artère, les alvéoles, puis une alvéole..
I
Par des analyses de sang au niveau des vaisseaux qui entrent et qui sortent des poumons, on peut mesurer les
quantités de dioxygène et de dioxyde de carbone dans le sang entrant et dans celui sortant des poumons, puis les
comparer. Les résultats sont présentés dans le tableau ci - dessous :
Tableau 1 : composition du sang entrant dans les poumons et de celui qui en sort
Lieu / Gaz
Dioxygène (en ml / 100 ml)
Dioxyde de carbone(en ml / 100 ml)
Entrée
14,5
53
Sortie
19,5
50,2
Q2. Interpréter les résultats de cette analyse quant aux rôles des poumons sur la composition en gaz du sang.
Ra
On veut vérifier l’hypothèse suivante :
H0 : le passage des gaz entre le sang et l’air se fait au niveau des alvéoles pulmonaires.
Observer la préparation microscopique de coupe de poumon.
Re
Q3. Dessiner une alvéole et annoter : alvéole ; capillaire sanguin ; air ; paroi faite de tissu pulmonaire
C
Q4. Interpréter et mettre en évidence les caractéristiques de la surface alvéolaire qui rendent possibles et faciles les
échanges entre le sang et l'air.
Ra
Q5. Faire un schéma fonctionnel montrant les échanges gazeux respiratoires pulmonaires en utilisant les connaissances
que vous avez acquises lors de cette activité
C
Conclusion
Au niveau des alvéoles pulmonaires, le dioxygène de l’air passe dans le
sang.
Le passage du dioxygène dans un sens et celui du dioxyde de carbone
dans l’autre, sont facilités par une grande surface alvéolaire, richement
vascularisée.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
-
Déduire le passage du dioxygène dans le sang par comparaison de données chiffrées
Relier certaines caractéristiques de la paroi alvéolaire au passage du dioxygène dans le sang
Observation d'alvéoles pulmonaires microscope
Réalisation d'un schéma d'un alvéole pulmonaire
La conclusion
Comment maintenir son appareil respiratoire en bonne santé ?
Activité 7
1. L’action de la pollution
En tapant « pollution et santé » avec le moteur de recherche Google, répondre aux questions suivantes :
Q1. Noter les adresses de site qui vous ont permis de répondre aux questions.
Q2. Citer trois des principaux gaz polluants de l’atmosphère.
Q3. Révéler comment ces gaz sont produits.
Q4. Nommer les organes de l’appareil respiratoire de l’Homme qui sont les plus touchés par ces gaz.
Q5. Citer trois mesures prises par les autorités pour lutter contre ce type de polluants.
Q6. Résumer les effets des gaz polluants sur notre appareil respiratoire.
I
I
I
I
I
C
2. Les effets de la cigarette
Une expérience simulant la combustion d’une cigarette a été mise en place.
Observer le montage de cette expérience pour répondre aux questions suivantes.
Q7. Noter, en une phrase, ce qu’on observe en fin d’expérience sur le coton de chacun des montages.
Q8. Discuter ce à quoi correspond le coton du montage dans notre organisme.
Q9. Déduire de cette expérience les conséquences du tabagisme sur l’état des alvéoles.
I
Ra
Ra
Q10. Les photos ci-contre confirment-elles votre déduction
précédente ? Justifier
Ra
Individu non fumeur
Individu fumeur
(Les deux individus sont du même âge)
Figure : Comparaison de l’état de 2 poumons
Q11. Récapituler les conséquences du tabagisme sur le fonctionnement de l’appareil respiratoire
C
Conclusion
Des substances nocives, plus ou moins abondantes dans l'environnement,
perturbent le fonctionnement de l'appareil respiratoire.
Elles favorisent l'apparition de certaines maladies.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Relier des perturbations du fonctionnement de l'appareil respiratoire à la présence de
substances nocives.
- Mise en évidence des dépôts de goudron sur un filtre. Re
- Recherche des effets des substances contenues dans la cigarette sur l'appareil respiratoire. I
- Comparaison de photos ou de coupe de poumons de fumeurs et de non-fumeurs. Ra
- Mise en relation de la fréquence de certaines maladies avec des pollutions de l'air. Ra
- La conclusion
Apporter les étiquettes d’emballages d’aliments.
3 – Approvisionner les organes en nutriments
Quel est le trajet des aliments ?
Activité 8
Q1. Observer l'appareil digestif humain sur un écorché et se remémorer les organes qui le composent.
ApC
Q2. Appliquer les connaissances acquises en portant sur le schéma les organes qui constituent le trajet des aliments
depuis la bouche jusqu’à l’extrémité inférieure du tube digestif avec les couleurs suivantes.
C
Violet : estomac ; bleu : côlon ou gros intestin ; vert foncé : intestin grêle ; vert clair : œsophage ;
marron : foie ; rouge : pancréas.
Observer l’aspect des contenus de l'estomac, de l'intestin grêle et du côlon (livre p.84 ).
I
Q3. Décrire l'aspect des aliments dans chaque organe et énoncer les transformations qui s’effectuent depuis la bouche
jusqu'au gros intestin.
Ra
Les bulles sur le schéma se succèdent dans l’ordre et marquent le passage des aliments.
Q4. Ecrire dans chaque bulle l’aspect des aliments quand ceci est possible.
C
Citer des organes de l’appareil digestif où les aliments ne passent pas, après avoir observé le schéma.
I
Q5. Formuler des questions que posent ces observations de changement de contenu le long du tube digestif.
Ra
Conclusion
La transformation de la plupart des aliments consommés en nutriments
s'effectue dans le tube digestif.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Situer sur soi-même des organes de l'appareil digestif.
- Indiquer le trajet des aliments dans le tube digestif.
- Observation de l'appareil digestif humain sur un écorché et localisation des organes sur soimême
- Annotation d'un schéma de l'appareil digestif humain en localisant les lieux d'arrivée des
enzymes
- La conclusion
Comment les aliments sont-ils transformés ?
Activité 9
Rôle de la mastication dans la transformation des aliments
Monsieur Dupont souffre de troubles digestifs depuis quelques temps : il se plaint de lourdeurs d’estomac après
chaque repas. Lors d’une consultation chez son médecin, il est surpris d’être orienté vers un chirurgien-dentiste plutôt
qu’un gastro-entérologue*.
*mastication: action de mâcher. *gastro-entérologue : médecin spécialisé dans les maladies du tube digestif.
Après avoir étudié les documents 1 et 2, discuter pourquoi le médecin de M. Dupont l’envoie consulter un
chirurgien dentiste pour résoudre des problèmes digestifs. Justifier votre réponse.
Conclure en expliquant l’importance d’avoir une bonne hygiène dentaire.
Photo 1 : La dentition de M.
Photo 2 : Les molaires cariées de
Dupont (vue de face)
M. Dupont
Photo 3 : radiographie des molaires
cariées de M. Dupont
Document 1 : Les dents de M. Dupont sont cariées (photos 1,2 et 3). Ces caries ont atteint les nerfs et
elles sont donc très douloureuses lors de la mastication des aliments.
Photo 5 : Les tubes 1 et 2 au
Photo 6 : Les tubes 1 et 2 à la fin
départ de l’expérience
de l’expérience
Document 2 : Cette expérience se propose d’étudier la digestion d'une protéine (le blanc d’œuf) par des
sucs digestifs dans deux cas (photos 4,5 et 6):
Photo 4 : Le montage expérimental
o Dans le tube 1, le blanc d’œuf est découpé en un seul cube.
o Dans le tube 2, la même quantité de blanc d’œuf est découpée en petits morceaux.
o Les deux tubes sont placés au bain-marie à 37°C pendant 30 minutes avec agitation de temps en temps.
Les aides ou « coup de pouces »
Aides à la démarche de résolution :
Aide 1.
Aide 2.
Apport de savoir-faire :
Apport de connaissances :
Aide 1.
Aide 2.
Conclusion
La transformation de la plupart des aliments consommés, en nutriments
s'effectue dans le tube digestif sous l'action des sucs digestifs.
Ces
transformations
chimiques
complètent
l'action
mécanique
(mastication et malaxage).
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
Le vivant
Organisation et fonctionnement du corps humain.
Rechercher, extraire et organiser l’information utile
Extraire d’un document (papier ou numérique) les informations relatives à un thème de travail
Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique
Formuler une hypothèse, une conjecture.
Confronter le résultat au résultat attendu, mettre en relation, déduire, valider ou invalider (la
conjecture), l’hypothèse.
Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer
Exprimer un résultat, une solution, une conclusion par une phrase correcte (expression,
vocabulaire, sens)
Présenter et expliquer l’enchaînement des idées
La conclusion
Que deviennent les nutriments ?
Activité 10
Lorsque la digestion est terminée les nutriments se trouvent dans l’intestin grêle. Nous cherchons à connaître leur
devenir. Pour cela, nous avons mesuré la quantité de nutriments contenus dans l’intestin grêle dans le sang et dans la
lymphe après un repas (cf. tableau 1a et 1b)
Tableau 1 montrant les quantités de nutriments dans l’intestin grêle (a) et dans le sang et la lymphe (b) après un repas
Heures après un repas
3h
3h30
4h
4h30
5h
5h30
6h
a-Quantité de nutriments
90
80
50
30
20
10
2
dans l’intestin grêle (%)
b-Quantité de nutriments
dans le sang et la lymphe
de l’intestin grêle (%)
10
20
40
60
80
95
100
Q1. Tracer la courbe d’évolution de la quantité de nutriments dans l’intestin grêle en fonction du temps écoulé après un
repas.
Re
Décrire l’évolution de la quantité de nutriments dans l’intestin grêle après la digestion
I
Q2. Tracer la courbe d’évolution de la quantité de nutriments dans le sang et la lymphe en fonction du temps écoulé
après un repas sur le même graphique.
Re
Décrire l’évolution de la quantité de nutriments dans le sang et la lymphe après la digestion
I
Q3. Interpréter ces résultats sur le rôle de l’intestin grêle dans ce cas.
Ra
Q4. Enoncer un problème que soulève cette observation.
Q5. Formuler une hypothèse qui répond au problème soulevé.
Exprimer les conséquences vérifiables de cette hypothèse.
Observer un fragment d’intestin grêle à l’œil nu, puis au microscope,
Q6. Retrouver les spécialisations d’une membrane d’échanges comme le sont les alvéoles.
Q7. Réaliser un schéma fonctionnel des échanges entre l’intestin grêle et le sang.
Ra
Ra
Ra
Re
ApC
C
Conclusion
Les nutriments passent dans le sang au niveau de l'intestin grêle.
Sa grande surface richement vascularisée favorise l'absorption.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Les caractéristiques de la paroi de l'intestin grêle au passage de nutriments dans le sang
- Observation d'une coupe de la paroi intestinale à différentes échelles
- Mise en relation de la vascularisation de l'intestin grêle avec le passage des nutriments dans le
sang
- Schématisation de l'absorption intestinale
Nutriments et aliments non
digérés
Sang sortant
Sang entrant
glucose
Glucose
Aliments non
digérés
Portion d’intestin grêle
Figure 1 : Echanges sang / contenu de l’intestin grêle
- La conclusion
Qu’est-ce-que l’équilibre alimentaire ?
Activité 11
Utilisation d'un logiciel pour mettre en évidence les besoins énergétiques d'un individu.
1. Des dépenses énergétiques variables selon les individus.
• Lancer le logiciel "DDALI".
• Cliquer sur "vos besoins", puis "selon vos caractéristiques".
• Faire varier les paramètres (âge, taille, masse, sexe de l'individu).
Q1.Préciser les conséquences sur le métabolisme de base de ces variables.
Exprimer ce que peut signifier le métabolisme de base.
I
Ra
• Entrer vos caractéristiques.
Q2. Relever votre métabolisme de base.
I
• Faire varier ensuite les autres paramètres dont l’activité physique
Q3. Étudier les conséquences sur les besoins énergétiques en tenant compte de l'activité physique.
I
• Cliquer sur "vos besoins", puis "selon vos caractéristiques".
• Entrer les données suivantes : votre âge, votre taille en cm, votre poids en kg et votre sexe.
• Entrer en heures les différents exercices physiques que vous avez l'habitude de pratiquer au cours d'une
journée.
Relever vos besoins énergétiques (métabolisme en tenant compte de l'activité).
I
2. Etablir une ration alimentaire.
• Cliquer sur "fichier", puis "quitter".
• Cliquer sur "vos apports", et sélectionner "calcul sur une journée".
• Sélectionner les aliments que vous avez mangé toute la journée, indiquer la quantité consommée, et
cliquer sur "ajouter" pour valider votre aliment.
• Cliquer ensuite sur "fichier", puis "enregistrer le fichier sous…", taper votre nom et valider sur OK.
• Cliquer ensuite sur "fichier", puis "quitter".
• Cliquer sur "comparaison". Le logiciel compare vos besoins et vos apports énergétiques.
Q4. Relever vos apports alimentaires et dire s’ils couvrent vos besoins énergétiques.
I
Examiner vos besoins en glucides, protides et lipides.
I
Proposer des modifications que vous devriez apporter à votre alimentation.
ApC
Q5. Rechercher les conséquences d’un déséquilibre d’une ration alimentaire.
ApC
Conclusion
Des apports énergétiques supérieurs ou inférieurs aux besoins de l'organisme
favorisent certaines maladies.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Comparer l'apport énergétique des aliments consommés aux besoins énergétiques de
l'organisme.
- Utiliser un logiciel pour calculer l'apport énergétique des repas d'une journée et les besoins
en énergie d'un individu. Ra
- Possibilité de valider des items du B2i.:
Je sais m'identifier sur un réseau ou un site et mettre fin à cette identification (1.1)
Je sais accéder aux logiciels et aux documents disponibles à partir de mon espace
de travail. (1.2)
- La conclusion
4 – La circulation sanguine
Comment le sang circule-t-il pour distribuer 02 et nutriments aux organes ?
Activité 12
1. Histoire de la découverte de la circulation sanguine.
Une observation exacte peut parfois être à l’origine d’une idée fausse.
Ainsi, on crut pendant longtemps que les artères transportaient de l’air : en effet, lorsqu’on disséquait un animal après l’avoir saigné,
elles étaient évidemment vides de sang !
Une autre idée fausse régnait à l’époque : le sang naissait dans le foie, puis se perdait dans les organes sans jamais revenir à son point
de départ. Autrement dit, le sang faisait un aller sans retour !
On avait fini par admettre que le sang passait à travers le cœur, mais c’était tout.
Il fallut attendre que le médecin anglais William Harvey (1578-1657) prouve le contraire en 1628.
Il raisonna très simplement : « D’après son volume », se dit-il, « le cœur peut contenir 60 g de sang. Il bat en moyenne 72 fois par
minute. Il passe par cet organe une grande quantité de sang en une journée. Si tout ce sang se perdait dans les organes, l’organisme
aurait à fabriquer, toutes les heures, 3 à 4 fois sa propre masse de sang ! »
Il fallait se rendre à l’évidence : le sang décrivait une boucle. L’admettre a demandé un certain temps, car les idées fausses ont la vie
dure !
Les fameux capillaires sanguins, qui permettent un trajet continu du sang des artères aux veines, seront découverts 4 ans après
la mort de W. Harvey, lorsque le microscope nouvellement inventé permettra de les voir.
Q1. Calculer la masse de sang qui traverse le cœur en une journée, appelé calcul de Harvey
Rappeler l’hypothèse qu’Harvey a ainsi validée.
Ra
I
Réaliser la manipulation suivante qui a pu conforter son hypothèse:
- Contempler l’avant-bras et ses veines superficielles sous la peau.
- Examiner le même avant-bras durant une forte compression effectuée à l’aide d’une main où les veines sont écrasées.
- Etudier le même avant-bras après relâchement : les veines ne sont plus comprimées.
Déduire le sens de circulation du sang dans les veines.
Ra
2. Réalisation d’un schéma de circulation sanguine.
Q3. Construire, sur une feuille de format A4, un schéma général unique qui rapporte les bilans des échanges du sang
réalisés avec les poumons (placés en haut de la feuille), ceux avec l’intestin grêle (placé au milieu de la feuille) et
ceux avec un muscle (placé en bas de la feuille).
ApC / C
Respecter les couleurs conventionnelles des vaisseaux selon leur enrichissement en glucose, O 2, et CO2.
Q4. Relier ensuite ces organes par des vaisseaux sanguins de façon logique.
Ra
Respecter les couleurs conventionnelles.
Porter alors pour chaque organe étudié les légendes suivantes : capillaire; artère ; veine.
Ra
La vitesse du sang est rapide dans les artères ; elle est très faible dans les capillaires et faible dans les veines.
Q5. Porter ces variations de vitesse pour chaque vaisseau sanguin.
Re
Formuler un problème après avoir observé les variations de vitesse du sang
Ra
b
a
Figure 1 a et b : L’irrigation de deux organes : (a) le rein ; (b) la main.
Conclusion
La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des
organes.
Le sang circule à sens unique dans des vaisseaux (artère, veine,
capillaires) qui forment un système clos.
- Les capillaires sont des vaisseaux sanguins irriguant l’ensemble de chacun
de nos organes.
- Les veines sont des vaisseaux sanguins qui conduisent le sang des
organes jusqu’au cœur.
- Les artères sont des vaisseaux sanguins qui conduisent le sang du cœur
jusqu’aux organes.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Étude critique de la représentation historique de la circulation sanguine (histoire des sciences).
- Annotation d’un schéma de l'appareil circulatoire et indication du sens de la circulation du sang
dans les vaisseaux.
- Mise en évidence du sens de circulation du sang dans une artère et dans une veine.
- La conclusion
Comment le sang est-il mis en mouvement ?
Activité 13
Prendre son pouls (battements au niveau des artères) et le relier aux battements du cœur.
Q1. Faire une observation qui permet de formuler une hypothèse
I/Ra
Observer un cœur en activité sur un document vidéo et le décrire.
I
A la suite de l’activité précédente
Q2. Formuler un problème qui se pose quant à la circulation « des sangs » dans le cœur.
Ra
Proposer une hypothèse qui répond à cette circulation du sang au niveau du cœur.
Ra
Pour valider l’hypothèse, on se propose d’observer un cœur, puis l’intérieur du cœur grâce à deux dissections
transversales à différents niveaux du cœur.
Q3. Utiliser un objet fin pour mettre en évidence l'existence de communications entre les cavités et les vaisseaux. Re
Q4. Observer les coupes et réaliser un dessin annoté d’une coupe : Ventricule droit ; ventricule gauche ; cloison C
Repérer une cloison longitudinale qui sépare les deux cavités en réalisant deux coupes transversales.
I
Comparer la forme des ventricules et l'épaisseur du muscle qui entoure les cavités.
Ra
Q5. Exposer ce que vous pouvez observer courir à la surface du muscle cardiaque (myocarde).
I
Conclusion
Le sang est mis en mouvement par le cœur, muscle creux, cloisonné,
fonctionnant de façon rythmique.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Observation des contractions cardiaques à l'aide d'un vidéogramme
Coupe du cœur pendant le relâchement
(chaque ventricule contient 120 mL de sang).
Coupe du cœur pendant la contraction
(chaque ventricule contient 50 mL de sang).
Le cœur est un muscle qui se contracte et se relâche de façon rythmique (ce sont les battements du cœur).
On peut observer ces battements grâce à une technique particulière, l'IRM (imagerie par résonance
magnétique), qui fait apparaître le sang en orange et le muscle du cœur en violet :
- Repérage des vaisseaux au niveau du cœur
- Réalisation d'une coupe transversale du cœur au niveau des ventricules
- Dessiner une coupe transversale de cœur
- La conclusion
Réaliser une coupe transversale d'un cœur de dinde pour observer des
cavités
-
A l'aide du schéma du cœur de dinde ci-dessous, repérer :
• Les oreillettes : petites masses flasques (molles) dans la partie supérieure du
cœur ;
• La graisse blanche : elle forme une couronne sous les oreillettes ;
• Les ventricules : sous la graisse, ce sont les parties les plus grosses du cœur
qui se terminent en forme de pointe ;
• Les vaisseaux sanguins : les artères fixées sur les ventricules, à parois
blanches et rigides ; et les veines fixées sur les oreillettes (souvent
sectionnées, elles correspondent à des ouvertures sur les oreillettes).
-
A l'aide d'un scalpel, faire une coupe transversale nette et précise au niveau des
ventricules, comme indiqué sur le schéma.
Schéma du cœur d'agneau.
DISSECTION DU CŒUR DE POULET
Matériel
•
•
•
•
•
•
•
Une cuvette à dissection
Une paire de ciseaux fins
Une paire de gros ciseaux
Une paire de pinces fines
Une sonde cannelée
Des gants
Une pissette d’eau
Orientation du cœur
Eliminer le péricarde.
Identifier la face ventrale bombée et la face dorsale
plate, la partie droite et la partie gauche.
Repérer les oreillettes et les ventricules.
Mettre à nu les troncs vasculaires en enlevant
délicatement la graisse qui les englobe avec une pince
fine et la pointe des ciseaux.
Repérer si possible, les artères et les veines
(Attention, chez les oiseaux, la crosse aortique est à
droite).
Dissection du cœur par sa face ventrale
A - Si les artères sont bien visibles
1 - Dissection du cœur droit
Enfoncer la sonde cannelée dans le tronc pulmonaire
jusqu’à ce qu’elle forme une bosse au fond du
ventricule droit, sans forcer.
Découper la paroi de l’artère et du ventricule avec les
gros ciseaux guidés par la gouttière de la sonde.
Constater que ce ventricule forme une cavité en
périphérie du cœur qui enveloppe largement le
ventricule gauche.
Ouvrir l’oreillette droite en partant du ventricule.
Cœur vu par la face ventrale
2 - Dissection du cœur gauche
Enfoncer la sonde cannelée dans l’aorte jusqu’à ce
qu’elle se bloque au fond du ventricule gauche.
Découper la paroi de l’aorte et du ventricule avec les
gros ciseaux guidés par la gouttière de la sonde, en
passant légèrement à proximité du tronc pulmonaire.
Ouvrir l’oreillette gauche en partant du ventricule.
B - Si les artères sont difficilement identifiables
Effectuer une coupe transversale (CT) au niveau des
ventricules (le ventricule droit à paroi fine enveloppe
le ventricule gauche plus épais).
Introduire la sonde cannelée dans l’aorte supposée
(la sonde doit ressortir par le ventricule gauche ; si
elle ressort par le ventricule droit, la sonde a été
introduite dans l’artère pulmonaire),
Découper la paroi du ventricule et de l’oreillette.
Procéder de la même manière à partir de l’autre
artère.
C - Observations
Observer les valvules sigmoïdes au départ des
artères.
Observer les valvules auriculo-ventriculaires placées
entre les oreillettes et les ventricules.
Comment protéger son système cardiovasculaire ?
Activité 14 : Prévenir une crise cardiaque
Chaque année, on ne dénombre pas moins de 40000 décès suite à une crise cardiaque en France soit près de 110 morts par jour.
Le grand-père de Yohann a eu un infarctus du myocarde (=arrêt du coeur) l’année dernière. Actuellement, tout semble aller mieux.
Mais il craint pour son avenir et décide de consulter. Vous êtes le médecin du grand-père de Yohann. Il vient vous consulter.
A l’aide de vos connaissances et des documents ci-joints, donner des conseils d'hygiène de vie pour éviter une
nouvelle alerte cardiaque au grand-père de Yohann.
Les documents
Document 1 : Tableau de la fréquence des crises
cardiaques en fonction de l’activité physique
(Bordas 3ème / 2008)
Document 2 : Tableau de la fréquence des crises cardiaques
en France et en Crète (Belin 5ème / 2006)
France
Crète
Nombre de décès par
accident cardiaque
(par an et pour 100 000
habitants)
Consommation de
légumes et de fruits
(en kg par an et par
habitant)
78
9
180
340
Les personnes qui consomment au moins 3 fois par jour des fruits et
légumes, ont un risque de décès réduit de 27% par rapport à ceux qui n'en
consomment qu'une fois par jour.
Document 3 : Graphique du nombre de crises cardiaques
en fonction de la quantité des cigarettes
fumées (Belin 5ème / 2006)
• les aides ou "coup de pouce"
 Aide à la démarche de résolution :
 Apport de savoir-faire :
 Apport de connaissances :
Conclusion
Le système circulatoire peut s’obstruer et provoquer en aval un arrêt de la
circulation sanguine.
Le bon fonctionnement du système cardio-vasculaire est favorisé par
l'activité physique.
Une alimentation trop riche, la consommation de tabac, l'excès de stress sont à
l'origine de maladies cardio-vasculaires.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Relier un type d'accident cardio-vasculaire à des facteurs de risques
-Localiser et expliquer simplement un type d'accident.
- Recherche d’informations sur les maladies cardio-vasculaires et les facteurs de risque (B2i)
La conclusion
Comment protéger son système cardiovasculaire ?
Activité 14
A partir d’une recherche sur Internet en utilisant le moteur de recherche Google et les mots clés « maladies
cardiovasculaires »,
1. Les facteurs de risques cardiovasculaires
Q1. Citer les facteurs de risques qui augmentent les maladies cardio–vasculaires et dire quel mode de vie doit – on
adopter pour éviter ces maladies.
I/Ra
2. Les conséquences sur le système cardiovasculaire
Figure 1 : Coupe d’une artère normale
Figure 2 : Coupe d’une artère malade (plaque
d’athérome)
Q2. Comparer l’état de surface intérieur de deux vaisseaux, l’un sain (Fig.1) et l’autre obstrué (Fig.2).
Ra
En rendre compte et annoter : paroi de l’artère régulière ; lumière du vaisseau (2 fois) ; bouchon (plaque
d’athérome) ; paroi de l’artère déformée.
C
Q3. Formuler des hypothèses sur les conséquences d’une obstruction d’une artère.
Ra
Le cœur a son propre réseau sanguin qui lui permet d’irriguer le muscle cardiaque ou myocarde.
Q4. Enumérer les conséquences d’une obstruction de ce réseau par une plaque d’athérome.
Ra
Conclusion
Le système circulatoire peut s’obstruer et provoquer en aval un arrêt de la
circulation sanguine.
Le bon fonctionnement du système cardio-vasculaire est favorisé par
l'activité physique.
Une alimentation trop riche, la consommation de tabac, l'excès de stress sont à
l'origine de maladies cardio-vasculaires.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Relier un type d'accident cardio-vasculaire à des facteurs de risques
-Localiser et expliquer simplement un type d'accident.
- Comparaison d'une artériographie normale et d'une artériographie de malades atteints
d'athérosclérose
- Recherche d’informations, par exemple au CDI, sur les maladies cardio-vasculaires et les
facteurs de risque (B2i)
Dessin 1.Facteurs de risque de l’athérosclérose
(D’après « IDE Mémo » Béliard, Prunier, Revue, Sabotin, Zagury- Ed Médicilline)
-
La conclusion
5 – L’élimination des déchets du sang.
Comment sont éliminés les déchets du sang ?
Activité 15
1. L’élimination de l’urée
Observer l’appareil urinaire relié au rein
Q1. Repérer les organes : rein ; uretère ; vessie ; urètre
Re
Q2. Montrer en utilisant les résultats du tableau suivant que le rein est un organe épurateur du sang.
Ra
Titre : Comparaison des déchets dans le sang et dans l’urine
Substances analysées
Quantité dans le sang
Quantité dans l’urine
(pour 100 ml)
(pour 100 ml)
Urée (mg)
33
2 500
Dioxyde de Carbone (ml)
53
0
Retrouver l’origine de ces déchets que sont l’urée et le dioxyde de carbone.
Dire pourquoi l’organisme doit-il se débarrasser de ces déchets.
Q2. Observer la vascularisation du rein présenté sur cette image.
Comparer l’irrigation du rein présenté ici et celle du
ApC
ApC
I
poumon.
Ra
Figure 1 : irrigation du rein.
Q3. Réaliser un schéma fonctionnel des échanges entre un rein et le sang.
2. L’élimination du dioxyde de carbone
Q4. Rappeler quel est l’organe qui élimine le CO2 et ses caractéristiques.
C
ApC
Conclusion
Les déchets produits lors de la réaction chimique entre les nutriments et le
dioxygène passent dans le sang.
Ils sont éliminés :
- dans l’urine fabriquée par les reins pour les autres déchets.
- dans l’air au niveau des poumons pour le dioxyde de carbone expiré.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Observation d'un appareil urinaire humain sur un écorché ou sur des radiographies.
- Décrire le trajet des déchets depuis le sang jusqu'à l'extérieur de l'organisme.
- Observation de la vascularisation du rein
- Schématisation de l'excrétion de niveau de l'alvéole pulmonaire et du rein
- La conclusion