La respiration - S.V.T. Diderot

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Problème n°1 : Quels sont les gaz échangés lors de la respiration ?
Problème n°2 : Quel est le trajet de l’air dans notre corps ?
Problème n°3 : Que devient l’air dans nos poumons ?
Problème n°4 : Comment les insectes respirent-ils ?
Problème n°5 : Comment prélever du dioxygène dans l’eau ?
Quiz de révision
Travaux d’élèves

Introduction

L’air qui nous entoure est composé de nombreux gaz dont les principaux sont l’azote (environ 78%), le dioxygène (environ 21%) et le dioxyde de carbone (moins de 1%). Il y a également beaucoup d’autres gaz (ozone, vapeur d’eau, …), présents en très petite quantité, dont nous ne parlerons pas dans ce chapitre.

PROBLÈME n°1 : Quels sont les gaz échangés lors de la respiration ?

Le dioxyde de carbone n’est pas visible à l’œil nu. Pourtant, il est possible de le mettre en évidence à l’aide d’un liquide qui change de couleur en sa présence : l’eau de chaux.

Le bécher de gauche contient de l’eau de chaux qui n’a pas été en contact avec du CO₂.

Le bécher de droite contient de l’eau de chaux qui a été en contact avec du CO₂ : elle est devenue blanchâtre.

Les végétaux, tout comme les autres êtres vivants, respirent en absorbant du O₂ et en rejetant du CO₂ .. mais uniquement la nuit ! Lorsqu’il y a du soleil, les végétaux font l’inverse : ils absorbent du CO₂ et rejettent du O₂ : c’est la photosynthèse.

BILAN n°1 : Lorsqu’un être vivant respire, il prélève un gaz : le dioxygène (que l’on note O₂) et rejette un autre gaz : le dioxyde de carbone (noté CO₂). Chez les végétaux, c’est l’inverse quand il y a du soleil : ils prélèvent du CO₂ et rejettent du O₂.

PROBLÈME n°2 : Quel est le trajet de l’air dans notre corps ?

Les muscles de la cage thoracique sont contractés et appuient sur les poumons, ce qui fait sortir l’air qui est dedans : c’est l’expiration.

Les muscles de la cage thoracique ne sont pas contractés, il y a de la place et l’air rentre dans les poumons : c’est l’inspiration.

Une modélisation pour comprendre comment l’air rentre et sort des poumons :

Utilise l’animation 3D ci-dessous pour observer l’appareil respiratoire des humains :

BILAN n°2 : L’air rentre dans notre corps par la bouche ou le nez, puis passe par la trachée, les bronches et les bronchioles jusqu’à arriver aux alvéoles pulmonaires. Les côtes, les muscles intercostaux et le diaphragme forment la cage thoracique qui, par ses mouvements, permet d’inspirer et d’expirer afin de renouveler l’air dans nos poumons.

PROBLÈME n°3 : Que devient l’air dans nos poumons ?

Utilise l’animation 3D ci-dessous pour observer le fonctionnement d’une alvéole pulmonaire :

BILAN n°3 : Une fois dans les alvéoles pulmonaires, le dioxygène (O₂) présent dans l’air passe dans le sang et du dioxyde de carbone (CO₂) passe du sang vers l’air des alvéoles. La paroi des alvéoles est très fine et de nombreux vaisseaux sanguins la parcourent, ce qui en fait une très bonne surface d’échange entre l’air et le sang. Une fois dans les vaisseaux sanguins, le dioxygène est amené jusqu’aux organes, où il sera utilisé pour fabriquer de l’énergie.

PROBLÈME n°4 : Comment les insectes respirent-ils ?

Observation de l’appareil respiratoire des insectes au microscope :

Utilise l’animation 3D ci-dessous pour explorer l’appareil respiratoire du criquet :

BILAN n°4 : Contrairement aux humains, les insectes n’ont pas de vaisseaux sanguins pour transporter le dioxygène de l’air vers les organes. Pour cela, ils possèdent un réseau de très fins « tuyaux », appelés trachées et trachéoles, qui relient directement les organes à l’extérieur par des trous présents le long du corps des insectes et que l’on nomme stigmates.

PROBLÈME n°5 : Comment prélever du dioxygène dans l’eau ?

Utilise l’animation 3D ci-dessous pour observer l’appareil respiratoire des poissons :

BILAN n°5 : Il est possible de prélever du dioxygène dans l’eau à l’aide de branchies. Ces organes sont composés de nombreuses lames branchiales, elles-mêmes recouvertes de lamelles branchiales. Cette structure offre donc une grande surface d’échange entre l’eau et le sang, lui permettant de prélever du dioxygène et de rejeter du dioxyde de carbone dans l’eau.