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
Q1. Proposer un acte médical qui mesure les substances présentes dans le sang avant et après un effort. 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.
Tableau 1 : Les besoins d’un muscle au repos et en activité
(1)
Facteurs mesurés (2) Sang entrant dans le muscle
(pour 100 ml de sang)
(3)
Sang sortant du muscle
(pour 100 ml de sang)
(4)
Différence
au repos
(5)
Différence
activité
(6)
Bilan
repos
(7)
Bilan
activité
Quantité de dioxygène
(O2)
19,5 ml Repos : 14,5 ml
Activité : 11,8 ml
Quantité de glucose
(Glu)
100 mg Repos : 87 mg
Activité : 72 mg
Q2. Nommer les substances qui s’échangent entre le sang et le muscle 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 :
(1)
Facteurs mesurés
(2)
Sang entrant dans le muscle
(pour 100 ml de sang)
(3)
Sang sortant du muscle
(pour 100 ml de sang)
(4)
Différence
au repos
(5)
Différence
activité
(6)
Bilan
repos
(7)
Bilan
activité
Quantité de dioxyde de
Carbone (CO2)
50,2 ml Repos : 53 ml
Activité : 58 ml
Q3. Faire le même travail dans les colonnes 4, 5, 6, et 7 que pour Q1 et Q2 Re/I
Q5. Interpréter ces résultats qui décrivent les besoins d’un muscle au repos et en activité. 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
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.
Figure 1 : Thermographie d’une personne qui pratique
une activité sportive au niveau des bras.
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).
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.
Figure 1 : Schéma fonctionnel des échanges entre le sang et le muscle et la production d’énergie
- La conclusion
O2O2
CO2CO2
Glu Glu
O2
Glu
Energie
Fonctionnement
Chaleur
+
sang entrant sang sortant
muscle

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. Re
Noter les résultats au départ et à la fin. I
Procéder à une dizaine d'expirations dans le montage 1 puis dans le montage 2. Re
Noter les résultats au départ et à la fin. 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 Ra
Q6. Conclure sur la validité de l’hypothèse. Ra
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