PARTIE A : Le corps humain et la santé

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1 PARTIE A : Le corps humain et la santé

2 1) La réalisation d'un mouvement Chapitre I: Le mouvement et sa commande Les os de notre squelette constituent la charpente qui soutient notre corps. Les muscles de notre corps sont fixés à ces os par des tendons. En se contractant ou en se relâchant, les muscles mettent en action les os ce qui permet la réalisation d un mouvement. 2) La commande du mouvement Nous recevons en permanence des stimulations qui proviennent de notre environnement (ex : des sons, des odeurs ). Ces stimulations peuvent être à l origine d un mouvement. ex : Quand nous entendons notre téléphone sonner, nous le prenons et répondons. Certains organes de notre corps sont spécialisés dans la réception de ces stimulations. Il sont appelés organes des sens (ex :yeux, nez, oreilles, langue).

3 Quand un de nos organes des sens capte une stimulation, il informe le cerveau en lui envoyant un message appelé message nerveux sensitif. Le déplacement de ce message se fait le long d un nerf sensitif.

4 Après avoir analysé ces informations, nos centres nerveux (cerveau et moelle épinière), envoient un message aux muscles afin de leur donner l ordre de se contracter et ainsi réaliser un mouvement. Ce message, appelé message nerveux moteur, se déplace le long d un nerf moteur. Si un centre nerveux ou un nerf est endommagé, les messages nerveux ne peuvent pas arriver jusqu aux muscles et le mouvement ne pourra pas se faire. Schéma bilan : Le mouvement et sa commande

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6 Chapitre 2 : Le fonctionnement de l'organisme lors d'un effort physique 1) Les besoins du muscle Travaux pratiques : Les besoins d un organe : le muscle Le muscle, comme tous les autres organes du corps humain, a besoin de certaines substances pour fonctionner. Lors de son fonctionnement, il produit également des déchets. Problèmes : Quelles sont les substances nécessaires au fonctionnement du muscle? Quels déchets produit-il quand il fonctionne? Compétences travaillées Travailler en équipe (A1) Travailler en autonomie (A9) Décrire la variation d une grandeur (I6) Exploiter les résultats/documents afin de conclure (Ra6) Représenter par un schéma en respectant des conventions (C6) Atelier n 1 : Mettre en évidence un besoin du muscle. Fais un schéma du montage réalisé durant la séance : (C6) Relève les résultats obtenus : Temps (minutes) % de dioxygène dans 21% 20.9% 20.7% 20.6% 20.5% 20.3% 20% 19.9% 19.8% 19.7% 19.6% l enceinte contenant le muscle de grenouille % de dioxygène dans l enceinte vide 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21%

7 - Comment varie la quantité de dioxygène dans chacune des enceintes? (Varier = augmenter, diminuer ou rester constant). Pense à donner les valeurs du début et de la fin de l expérience. (I6) Pour décrire la variation d'une grandeur: Méthode : - faire attention au sujet - utiliser un des verbes suivants : augmenter, diminuer, rester constant - justifier en donnant des valeurs. Dans l enceinte contenant le muscle, le pourcentage de dioxygène a diminué : il est passé de 21% à 19.6%. Dans l enceinte vide, le pourcentage de dioxygène est resté constant (21%). Comment expliques-tu ces résultats? Quel est le besoin du muscle mis en évidence par cette expérience? (Ra6) Si le pourcentage de dioxygène a diminué dans l enceinte contenant le muscle, c est parce que le muscle a consommé le dioxygène. Le muscle a donc besoin de dioxygène pour fonctionner. Atelier n 2 : Mettre en évidence le rejet d un déchet par le muscle Manipulation permettant de mettre en évidence la présence de CO2 L eau de chaux est un réactif spécifique du dioxyde de carbone (CO2) : C est un liquide limpide qui ne se trouble qu en présence de CO2. Fais un schéma du montage réalisé durant la séance : (C6)

8 Quels sont les résultats obtenus dans chacun des montages au bout de 30 min. L eau de chaux s est troublée dans l enceinte contenant le muscle alors qu elle est restée limpide dans l enceinte vide. Comment expliques-tu ces résultats? Quel déchet est rejeté par le muscle lors de son fonctionnement? (Ra6) Nous savons que l eau de chaux ne se trouble qu en présence de CO2. Cela signifie que du CO2 s est formé dans l enceinte contenant le muscle mais pas dans l autre. C est le muscle qui a rejeté le CO2. Atelier n 3 : Mettre en évidence un 2 ème besoin du muscle. (= sucre) Evolution de la quantité de glucose mis en réserve dans un muscle au cours d un effort physique

9 Utilise le document 5 OU le document 6 pour mettre en évidence un 2 ème besoin du muscle. Pour cela, suis les consignes suivantes : (Ra6) - Présente le document - Indique ce que tu observes. - Que déduis-tu de ton observation? Quel est le besoin du muscle mis en évidence par cette expérience? Document 5 : - Le document 5 est un tableau présentant l évolution de la quantité de glucose de réserve d un muscle au cours d un effort. - Je vois que la quantité de glucose de réserve du muscle diminue au cours de l effort : elle passe de 1.75 g/kg de muscle au début de l effort à 0.25 g/kg de muscle au bout de 45 minutes. - J en déduis que le muscle a consommé ce glucose de réserve. Le muscle a donc besoin de glucose. Document 6 : - Le document 6 nous présente 2 observations microscopiques de cellules musculaires de cuisse. La photographie A présente des cellules musculaires au repos tandis que sur la photographie B, nous voyons des cellules musculaires après un effort. - Je vois que les cellules musculaires au repos sont foncées alors qu après un effort, elles sont plus claires. Or le document nous indique que plus les cellules sont foncées, plus elles sont riches en glucose de réserve. - J en déduis que les cellules musculaires contiennent plus de glucose au repos qu après un effort. Le muscle a donc consommé du glucose pendant l effort. CONCLUSION de la séance : Réponds aux problèmes posés en début de séance : Lors de cette séance nous avons montré que le muscle consomme du dioxygène et du glucose et rejette du CO2. Pour fonctionner les muscles et les autres organes de notre corps ont besoin en permanence de dioxygène et de glucose. Ils produisent et rejettent un déchet : le dioxyde de carbone (CO2)

10 Activité : L apport de dioxygène et de glucose au muscle et le rejet de CO 2 Compétences travaillées : - Emettre une hypothèse (Ra 3) - Exploiter les résultats/documents afin de conclure (Ra 6) - Représenter par un schéma en respectant des conventions (C 6) Problèmes : - Où le muscle prélève-t-il le dioxygène et le glucose dont il a besoin? - Où rejette-il le CO 2 qu il produit? - 1ère partie : L apport de dioxygène et de glucose et le rejet de CO2 d un muscle au repos D après la photographie d une observation microscopique de muscle, indique comment le dioxygène et le glucose peuvent être transportés jusqu au muscle? ( émets une hypothèse). dioxygène et le glucose peuvent être transportés jusqu au muscle? ( émets une hypothèse). Hypothèse : Je suppose que c est le sang qui circule dans les capillaires qui transporte le dioxygène et le glucose jusqu au muscle.

11 Pour tester ton hypothèse : dans le sang entrant dans le muscle (au repos) dans le sang sortant du muscle (au repos) Quantité de dioxygène (en ml/100ml) Quantité de glucose (nutriment) (en mg/100ml) Quantité de CO2 (en ml/100 ml) Complète la phrase et barre la mention inexacte C est donc dans le sang que le muscle a prélevé /rejeté le dioxygène C est donc dans le sang que le muscle a prélevé /rejeté le glucose C est donc dans le sang que le muscle a prélevé /rejeté le CO2 Utilise l animation du site : pour compléter le tableau suivant : - Conclusion: Réponds aux problèmes posés. Ton hypothèse était-elle bonne? C est dans le sang que le muscle prélève le dioxygène et le glucose dont il a besoin et rejette le CO2 qu il produit. - Complète le schéma à l aide de flèches pour représenter les échanges entre le muscle et le sang. Légendes : : dioxygène muscle capillaires : glucose : CO2 Schéma des échanges entre le sang et un muscle au repos

12 2 ème partie : L apport de dioxygène et de glucose et le rejet de CO2 d un muscle en activité - Calcule la quantité de dioxygène et de glucose consommés par un muscle au repos et par un muscle en activité. - Note les résultats dans le tableau ci-dessous. - Fais la même chose pour le CO2 rejeté. Muscle au repos (cliquer sur le bouton 1) Muscle en activité (cliquer sur le bouton 4) Quantité de dioxygène consommé (en ml/100 ml) 5 8 Quantité de glucose consommé (en mg/ 100 ml) 5 12 Quantité de CO 2 rejeté (en mll/ 100 ml) Qu observes-tu? Un muscle en activité consomme plus de dioxygène et de glucose qu un muscle au repos - Complète le schéma : Schéma des échanges entre le sang et un muscle (au repos et en activité) C est à travers la très fine paroi des capillaires que se font les échanges entre le muscle et le sang: Les muscles y prélèvent le dioxygène et le glucose dont ils ont besoin et y rejettent le CO2 qu ils produisent. Un muscle en activité consomme davantage de dioxygène et de glucose et rejette plus de CO2 qu un muscle au repos.

13 2) La production d énergie par les muscles L énergie nécessaire aux muscles est libérée au cours d une réaction chimique entre le dioxygène et le glucose. Une partie de l énergie produite est utilisée pour le fonctionnement du muscle, l autre partie est transformée en chaleur permettant d augmenter la température corporelle. Cette réaction chimique produit aussi un déchet, le dioxyde de carbone qui doit être rejeté. La consommation de glucose et de dioxygène augmente pendant un effort car les muscles ont besoin de plus d énergie qu au repos.

14 3) Les réponses de l organisme à l effort

15 Correction : 1) Pour comparer des valeurs: - faire attention au sujet - utiliser un des termes suivants : plus...que, moins...que, autant... que, supérieur à, inférieur à, égal à - justifier en donnant des valeurs. La fréquence respiratoire au repos (12 mouvements respiratoires/min) est inférieure à la fréquence respiratoire mesurée durant l'effort (20 mouvements respiratoires/min) 2) Pour décrire la variation d'une grandeur: - faire attention au sujet - utiliser un des verbes suivants : augmenter, diminuer, rester constant - justifier en donnant des valeurs. Au cours d'un effort de plus en plus intense, le rythme cardiaque augmente dans un 1er temps : il passe de 80 à 180 battements/min. Il va ensuite rester constant (180 battements/min): il atteint donc une limite appelée fréquence cardiaque maximale. 3) Conclusion : Pendant un effort, les fréquences cardiaque et respiratoire augmentent, ainsi que la quantité de sang arrivant aux muscles. Ces modifications permettent aux muscles de recevoir plus de dioxygène et de glucose pendant l'effort. L'organisme répond à cette demande plus importante en augmentant les fréquences cardiaque et respiratoire, afin d'apporter aux muscles le dioxygène et le glucose dont ils ont besoin en quantité suffisante. - En effet, l augmentation de la fréquence cardiaque permet d envoyer plus rapidement davantage de sang (donc de dioxygène et de glucose) vers les muscles. - L augmentation de la fréquence respiratoire nous permet de faire pénétrer davantage de dioxygène dans notre corps. On remarque toutefois que les fréquences cardiaques et respiratoires ne peuvent pas dépasser une limite propre à chaque individu (ex: fréquence cardiaque maximale). - Les muscles reçoivent également davantage de sang pendant un effort grâce à l ouverture de nombreux capillaires restés fermés pendant le repos.

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17 1) Les groupes d aliments Chapitre 3 : Le devenir des aliments dans l organisme Les aliments sont constitués de matière minérale (eau et sels minéraux) et de matière organique (glucides, lipides, protides et vitamines). Les glucides (ou sucres) et les lipides (matières grasses) fournissent l énergie nécessaires à l organisme. Les protides servent de matériaux de construction à nos cellules. Les vitamines sont indispensables à faible dose au bon fonctionnement de notre organisme. L organisme ne peut pas produire ces éléments. Il doit donc les trouver dans l alimentation. Activité en salle informatique : Avoir une alimentation équilibrée (utilisation du logiciel «Diondine»)

18 2) Le trajet des aliments dans l appareil digestif. Les aliments que nous mangeons passent dans le tube digestif constitué de la bouche, de l œsophage, de l estomac, de l intestin grêle, du gros intestin et de l anus. Au cours de leur trajet dans ce tube, les aliments changent d aspect : ils subissent des transformations. Ainsi, à partir d un repas solide, on constate que le contenu dans l intestin grêle a toujours l aspect d un liquide contenant quelques particules dissoutes. Une grande partie des aliments après transformation est gardée par l organisme, l autre est rejetée sous forme d excréments. D après Belin 5 ème, édition 2006

19 3) La digestion des aliments. Au cours de leur trajet dans le tube digestif les aliments subissent des actions mécaniques: ils sont mâchés dans la bouche puis brassés dans l estomac. Mais ces actions mécaniques ne permettent pas la digestion totale des aliments. Un autre processus intervient. Quel autre processus les aliments subissent-ils au cours de la digestion?

20 Activité : Expliquer la transformation des aliments dans le tube digestif Compétences travaillées : Réaliser une expérience en suivant un protocole (Re1) Représenter par un schéma en respectant des conventions (C6) Exploiter des résultats afin de conclure (Ra6) Problème : Comment les aliments peuvent-ils être transformés en particules dissoutes dans un liquide? Consigne : Suis les différentes étapes de la démarche expérimentale pour répondre au problème posé. Tu rédigeras un compte-rendu sur ton cahier pour présenter les principales étapes de ta démarche. Tu as réussi si : Tu as noté le nom de chacune des étapes de la démarche expérimentale au cours de ton compte-rendu (hypothèse, expérience, résultats et conclusion) Tu as rédigé une hypothèse en rapport avec le problème posé Tu as imaginé un protocole permettant de tester ton hypothèse. (Inutile de le schématiser).(re1) Tu as appelé le professeur pour présenter ton protocole oralement. Tu as réalisé 2 montages (test et témoin) en suivant ton protocole (Re1) Tu as schématisé les 2 montages et ajouté des légendes en respectant les consignes vues en cours (C6) Tu as décrit les résultats obtenus dans les 2 tubes à la fin de l expérience (Ra6) Tu as rédigé une conclusion dans laquelle tu as répondu au problème et précisé si ton hypothèse était bonne ou erronée. (Ra6) Hypothèse : Je suppose que les aliments sont transformés en particules dissoutes dans un liquide par des sucs digestifs. Expérience réalisée : Matériel mis à disposition

21 Résultats : J observe qu en présence de suc digestif, la feuille de riz a été dissoute alors que dans le tube contenant l eau elle est restée intacte. Conclusion : C est bien le suc digestif qui a dissous la feuille de riz. La digestion des aliments est également un processus chimique qui s effectue grâce à des substances liquides : les sucs digestifs. Ceux-ci sont produits par les glandes salivaires (salive), l estomac (suc gastrique), le pancréas (suc pancréatique), le foie (la bile) et l intestin grêle (suc intestinal). Ces sucs contiennent des enzymes digestives qui vont découper les aliments en molécules plus petites appelées nutriments, dissoutes dans un liquide. La digestion est donc un processus à la fois chimique et mécanique. L expérience de Spallanzani : 1783 (18 ème siècle) Après avoir récupéré un peu de liquide contenu dans son estomac, il réalise l expérience suivante : «J en fis entrer dans un tube en verre ( ) ; je mis avec ce suc quelques brins de chair ( ). Je le plaçai dans un fourneau où on éprouvait à peu près la chaleur de mon estomac ; j y mis aussi un tube semblable avec une quantité d eau qui était la même que celle du suc digestif pour me servir de terme de comparaison.( ). Voici les éléments que j observai. La chair qui était dans le suc digestif commença à se défaire avant 12 heures et elle continua insensiblement jusqu à ce qu au bout de 35 heures, elle avait perdu toute consistance ( ). Il n en fut pas de même dans le tube où j avais mis de l eau ( ) : la plus grande partie des fibres charnues plongées dans l eau étaient encore entières au bout du troisième jour.» Lazzaro Spallanzani lors d une de ses expériences

22 4) Le passage des nutriments dans le sang 1) Pour comparer des valeurs: Rappel de méthodologie : - faire attention au sujet - utiliser un des termes suivants : plus...que, moins...que, autant... que, supérieur à, inférieur à, égal à - justifier en donnant des valeurs. La fréquence respiratoire au repos (12 mouvements respiratoires/min) est inférieure à la fréquence respiratoire mesurée durant l'effort (20 mouvements respiratoires/min) 2) Pour décrire la variation d'une grandeur: - faire attention au sujet - utiliser un des verbes suivants : augmenter, diminuer, rester constant - justifier en donnant des valeurs.

23 Arrivés dans l intestin grêle, les nutriments traversent sa paroi et passent dans la circulation sanguine : c est l absorption intestinale. Les aliments non digérés (excréments) continuent leur trajet dans le gros intestin et seront éliminés par l anus. La finesse de la paroi de l'intestin grêle et la présence de très nombreux capillaires favorisent l absorption intestinale.

24 Schéma bilan : Le devenir des aliments dans l appareil digestif D après Belin 5 ème, édition 2006