Sommaire. Séquence 4. Séance 1. Séance 2. Comment expliquer l approvisionnement des organes en dioxygène par le sang?

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1 Sommaire Séquence 4 Tu as vu dans la séquence précédente que les organes ont besoin de dioxygène et de nutriments pour fonctionner et qu ils rejettent des déchets. Nous devons donc répondre à différentes questions : D où vient le dioxygène et comment arrive-t-il aux organes? D où viennent les nutriments et quel est leur parcours jusqu aux organes? Comment éliminer les déchets? Séquence après séquence, nous répondrons à ces questions scientifiques. Pour commencer, nous allons travailler sur l apport de dioxygène aux organes. Nous respirons en permanence, éveillé ou endormi, au calme ou en activité. En même temps, nos organes ont besoin de dioxygène pour fonctionner. Problématique : Comment expliquer l approvisionnement des organes en dioxygène par le sang? Séance 1 L air est constamment renouvelé dans les poumons Séance 2 Les poumons permettent des échanges de gaz 52 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

2 séance 1 Séquence 4 Séance 1 L air est constamment renouvelé dans les poumons je m interroge On l a déjà dit, nos organes ont besoin en permanence de dioxygène pour fonctionner ; si ce gaz vient à manquer, nous perdons connaissance et si cette situation se prolonge, elle peut entraîner la mort. Le sang doit donc se recharger tout le temps en dioxygène pour répondre aux besoins de l organisme. Les questions auxquelles nous allons répondre sont : D où vient le dioxygène? Quel est son trajet avant d approvisionner le sang? à quel endroit passe-t-il dans le sang? Pour commencer, nous pouvons nous demander : D où vient le dioxygène? Exercice 1 : [Restituer des connaissances] L être humain fait partie du groupe des Mammifères (tu l as vu en 6 e ). Dans les séquences 1 et 2, tu as étudié les échanges gazeux respiratoires chez différents êtres vivants. En te servant de tes connaissances, rappelle quels sont les gaz échangés et avec quel milieu se font ces échanges, chez l Homme. Exercice 2 : [I Rechercher l information utile] Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 53

3 Séquence 4 séance 1 Si on met un morceau de muscle dans un récipient d eau, il coule. Mais si on met un morceau de poumon de taille équivalente, il flotte à la surface. Si on presse un morceau de poumon, on voit apparaître quelques bulles et quelques gouttes de sang. Quelles informations peux-tu tirer des manipulations décrites ci-dessus? [Utiliser des informations d un texte] Le dioxygène provient donc de l air ambiant ; les poumons sont des organes où les échanges peuvent avoir lieu avec le sang. Avant de chercher à savoir où ont exactement lieu ces échanges, on peut se demander quel est le trajet de l air dans l organisme? Exercice 3 : [C Utiliser les informations utiles d un texte pour compléter un schéma] Légende : Titre : Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

4 séance 1 Séquence 4 Sans arrêt, l air entre dans notre corps (c est une inspiration) et en ressort quelques secondes après (c est une expiration). Durant l inspiration, l air qui nous entoure passe par le nez (fosses nasales) ou par la bouche (voie buccale), puis circule dans un tuyau entouré de cartilage, la trachée. Celle-ci se divise ensuite en deux bronches qui entrent chacune dans un poumon. Les deux poumons sont contenus dans la cage thoracique, composée de douze paires de côtes et de muscles respiratoires (dont les muscles intercostaux et le diaphragme qui ferme le bas de la cage thoracique). Des bronches, l air passe ensuite dans une multitude de bronchioles (ramifications terminales des bronches) et parvient jusqu aux alvéoles pulmonaires (petits sacs remplis d air). Lors de l expiration, l air emprunte le chemin inverse. En t aidant du texte, complète les légendes au bout des flèches et distingue les os (que tu colorieras en jaune) et les muscles (en rouge). Sur le schéma complété, représente en rouge le trajet du dioxygène contenu dans l air inspiré puis donne un titre précis au schéma. [Réaliser un schéma fonctionnel] Si la question te pose problème, reporte-toi à l annexe «Besoin d aide?» située à la fin de la séquence 4. j e retiens Le dioxygène utilisé par les organes provient de l air. Les mouvements respiratoires permettent de renouveler l air au niveau des alvéoles. L air entre par la bouche ou le nez et est conduit jusqu aux alvéoles par la trachée, les bronches et les bronchioles. à connaître : Mouvements respiratoires : inspiration et expiration ; ils permettent la circulation de l air dans l organisme. Inspiration : entrée d air dans les poumons. Expiration : sortie d air des poumons. Diaphragme : muscle fermant le bas de la cage thoracique. Cage thoracique : espace délimité par les côtes contenant le cœur et les poumons (c est-à-dire le thorax). Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 55

5 Séquence 4 séance 2 Séance 2 Les poumons permettent des échanges de gaz je m interroge Maintenant que tu connais le trajet de l air, tu peux te dire que tu ne sais toujours pas : À quel endroit des poumons le dioxygène passe-t-il dans le sang? Exercice 4 : [Ra Formuler une hypothèse] Après avoir vu que les fosses nasales, la trachée, les bronches, etc., sont des lieux où le dioxygène peut passer dans le sang, on veut savoir lequel de ces organes est impliqué. Pour cela, on a mesuré les quantités de dioxygène dans les différents organes de l appareil respiratoire à la fin de l inspiration : Mesures de la quantité de dioxygène dans les organes de l appareil respiratoire Organes de l appareil respiratoire Fosses nasales Trachée Bronches Bronchioles Alvéoles pulmonaires Quantité de dioxygène (pour 100 L d air) 21 L 21 L 21 L 21 L 14 L En te servant des informations du tableau ci-dessus, propose une hypothèse (en la justifiant) sur le lieu d échange du dioxygène. [Sélectionner les informations utiles d un tableau] Si cette question te pose problème, reporte-toi à l annexe «Besoin d aide?» située à la fin de cette séquence. 56 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

6 séance 2 Séquence 4 Exercice 5 : [C Exploiter des résultats] Pour confirmer ou infirmer ton hypothèse, on a réalisé des coupes de poumon que l on a photographiées. Ces coupes sont observées au microscope optique. La paroi des alvéoles, très fine, mesure 0,001 mm d épaisseur. Dans cette paroi, on trouve de très nombreux capillaires sanguins (les ramifications les plus fines des vaisseaux sanguins). Il y a environ 300 à 450 millions d alvéoles dans un poumon. La surface totale des alvéoles des deux poumons est proche de 200 m 2 chez un adulte. Pour information, la surface d un court de tennis est de 260 m 2. Pa Pa Pa = Paroi alvéolaire Pa : Paroi alvéolaire Pa Pa En observant attentivement les photographies ci-dessus et en te servant du texte, quelles informations permettent de confirmer ou d infirmer ton hypothèse? [Sélectionner les informations utiles d une photographie] Reporte-toi à l annexe «Besoin d aide?» si nécessaire. Exercice 6 : [C Exploiter des résultats] Pour vérifier si les échanges de dioxygène avec le sang ont vraiment lieu au niveau des alvéoles, on a mesuré les quantités de gaz dans le sang dans un vaisseau sanguin situé à proximité des alvéoles. Tableau présentant les mesures de gaz dans les capillaires proches des alvéoles Pour 100 ml de sang Sang arrivant au niveau des alvéoles Sang quittant les alvéoles Dioxygène 14 ml 20 ml Dioxyde de carbone 54 ml 50 ml Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 57

7 Séquence 4 séance 2 Ces mesures nous permettent-elles d affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires? Justifie ta réponse. [Sélectionner les informations utiles d un tableau] Utilise le «Besoin d aide?» si tu ne parviens pas à répondre à cette question. Exercice 7 : [C Réaliser un schéma fonctionnel] Trois élèves de cinquième ont réalisé un schéma représentant l organisation et le fonctionnement d une alvéole. Mais certains se sont trompés et, de plus, ils ont oublié de compléter leur schéma. Schéma n 1? bronchiole alvéole pulmonaire vaisseau sanguin Schéma n 2 bronchiole? alvéole pulmonaire vaisseau sanguin 58 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

8 séance 2 Séquence 4 Schéma n 3 bronchiole? alvéole pulmonaire vaisseau sanguin Après avoir choisi, parmi les trois schémas proposés, celui qui représente le mieux une alvéole pulmonaire en tant que zone d échange entre l air et le sang, complète le schéma choisi en utilisant la légende proposée. [Lire et compléter un schéma] Si tu as besoin, tu peux t aider de l annexe «Besoin d aide?» à la fin de la séquence. j e retiens Le passage du dioxygène a lieu au niveau des alvéoles pulmonaires. Le dioxygène passe de l air des alvéoles pulmonaires dans le sang des capillaires. Ce passage est facilité par la grande surface alvéolaire et par sa vascularisation importante. Je teste mes connaissances Exercice 8 1- Utilise tes connaissances pour compléter la grille à l aide des définitions suivantes : a) Phase de la respiration pendant laquelle de l air sort des poumons. b) Lieu où se réalise le passage du dioxygène de l air vers le sang. c) Gaz qui passe de l air vers le sang au niveau alvéolaire. d) Phase de la respiration pendant laquelle de l air entre dans les poumons. b a Mot caché c d S 2- Trouve le mot caché. Définis ce mot. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 59

9 Séquence 4 séance 2 J applique mes connaissances Exercice 9 1- Utilise tes connaissances pour légender le schéma de la page suivante. (11 zones de pointillés à compléter, légende et titre) 2- Représente par des flèches rouges le trajet du dioxygène du milieu extérieur jusqu au sang. Pour aller plus loin Exercice 10 L asthme est une maladie respiratoire, souvent d origine allergique, qui se manifeste au moment des crises par une gêne respiratoire grave avec sensation d oppression et respiration sifflante. Ces difficultés respiratoires momentanées proviennent à la fois d une production abondante de mucus (substance visqueuse) au niveau des voies respiratoires et de la contraction de la paroi des bronchioles, ce qui entraîne une diminution de leur diamètre. Les médicaments donnés aux asthmatiques agissent sur les muscles des bronchioles. En te servant du texte, explique l action de ces médicaments sur les muscles des bronchioles et le passage de l air. [Sélectionner les informations utiles d un texte] 60 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

10 séance 2 Séquence 4 pharynx Légende : Titre : Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 61

11 Séquence 4 ANNEXE «Besoin d aide?» Séance 1 Exercice 3 1- Place les légendes sur le schéma au fur et à mesure que tu vois leur nom dans le texte. Attention! N oublie pas d utiliser un crayon à papier pour noter les légendes. 2- Cherche dans le texte la phrase qui se rapporte aux os et aux muscles puis mets les couleurs. Si tu n es pas sûr(e) de toi, tu peux noter sur le schéma les lettres «r» (pour rouge) et «j» (pour jaune) au crayon et regarder le corrigé avant de colorier. 3- Représente le trajet du dioxygène dans l air inspiré par des flèches rouges. Attention! N oublie pas d indiquer dans la légende la signification des flèches rouges. 4- Donne un titre au schéma. 62 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

12 Séquence 4 Séance 2 Exercice 4 Pour t aider, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions ci-dessous. 1- Que constates-tu en observant les différentes mesures présentées dans le tableau? 2- D après toi, pourquoi la quantité de dioxygène est-elle plus faible dans les alvéoles pulmonaires? 3- Formule une hypothèse sur le lieu d échange du dioxygène. Exercice 5 Pour t aider, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions guidées ci-dessous. 1- Repère sur les photographies les organes très riches en capillaires sanguins. 2- Compare l épaisseur de la paroi d une alvéole à l épaisseur d une bronchiole. 3- D après toi, ces observations confirment-elles ou non l hypothèse émise dans l exercice 4? Exercice 6 1- Compare les quantités de dioxygène dans le sang arrivant au niveau alvéolaire et dans le sang sortant. Rappel : pour comparer, il faut utiliser des expressions telles que «plus faible que», «plus élevé que», «constante» 2- Compare les quantités de dioxyde de carbone dans le sang arrivant au niveau alvéolaire et dans le sang sortant. 3- Rédige la conclusion de tes observations. Ces mesures permettent-elles d affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires? Exercice 7 1- Rappelle-toi ce que tu as vu dans les exercices précédents et choisis le schéma qui te paraît le plus exact. Tu dois justifier tes choix («J élimine le schéma n car.», «Je garde le schéma n car»). 2- Sur le schéma que tu as choisi, rajoute les flèches représentant les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone. 3- Donne un titre au schéma choisi. Remarque : rappelle-toi que tu dois toujours donner un titre à un schéma (ou à un dessin ) même si cela ne t est pas explicitement demandé dans l énoncé. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 63