THEME 2 : physiologie de l’appareil

(1)

THEME 2 : physiologie de l’appareil respiratoire

1. La respiration et le métabolisme cellulaire 2. Le sens des échanges gazeux

3. Les formes de transport des gaz respiratoires 4. La fixation du dioxygène sur l’hémoglobine :

la courbe de saturation

5. Les facteurs de variations de l’affinité de l’hémoglobine pour le dioxygène

6. Le monoxyde de carbone

(2)

1 La respiration et le métabolisme cellulaire

Métabolisme = l’ensemble des réactions chimiques se déroulant dans une cellule et indispensables à la vie .

Anabolisme = ^ensemble

des réactions de synthèse, qui sont des réactions

endergoniques

(=consomment de l’énergie )

Catabolisme = ^ensemble

des réactions de dégradation des nutriments qui sont des réactions exergoniques

(= libération d’énergie ⁾

+ énergie + énergie

(3)

Nutriments

Énergie = ATP Catabolisme

Déchets Anabolisme

Le métabolisme est l’ensemble des réactions de transformations de matière et d’énergie par la cellule. Il comporte des réactions de dégradation = catabolisme qui libèrent de l’énergie et des réactions de synthèse = anabolisme qui consomment de l’énergie.

Acides gras 1.2 Définir le métabolisme

(4)

Catabolisme du glucose p 19

(5)

Crête mitochondriale Membrane externe Membrane interne

Matrice mitochondriale En présence de dioxygène de l’air

anaérobiose

Mitochondries et hyaloplasme Mitochondries et hyaloplasme

O₂ et glucose CO₂, ATP et H₂O

glucose Pyruvate, ATP (faible quantité)

(6)

×

En anaérobiose le glucose est catabolisé en pyruvate, avec production d’une faible quantité d’ATP

En aérobiose, le glucose est catabolisé en pyruvate, sans utilisation de dioxygène et avec production d’une faible quantité d’ATP

En anaérobiose, le glucose est catabolisé en pyruvate, avec production d’une faible quantité d’ATP

Dans le hyaloplasme, le glucose est catabolisé en pyruvate; cette réaction n’utilise pas de dioxygène et produit une faible quantité d’ATP.

En aérobiose, le glucose n’est pas catabolisé.

En anaérobiose, le glucose n’est pas catabolisé.

Le glucose n’est pas catabolisé par la mitochondrie.

(7)

Le glucose est transformé (dégradé ou catabolisé) en 2 pyruvates.

mitochondrie En aérobiose Pyruvate et

dioxygène CO₂, H₂O et ATP

O₂ air alvéolaire → échanges gazeux : alvéole/sang → transport par le sang (par l’hémoglobine des hématies) → tissus - échanges gazeux : sang / lymphe interstitielle → diffusion par la

membrane plasmique → diffusion à travers les membranes mitochondriales

Le CO₂ suit le trajet inverse : de la mitochondrie vers l’air alvéolaire.

(8)

Elle est dissipée sous forme de chaleur

.

Cette chaleur participe à la t° corporelle donc à la thermorégulation

.

anabolisme

glycogène insuline

neurotransmetteur

Assure la décontraction musculaire et prépare donc la

myofibrille à une nouvelle contraction.

(9)

Bilan du catabolisme en aérobie du glucose : 38 molécules d’ATP

CO₂

H₂O

(10)

FICHE SYNTHESE :

1 La respiration et le métabolisme cellulaire

• Le métabolisme est l’ensemble des réactions de transformations de matière et d’énergie par la cellule. Il comporte des réactions de dégradation =

………. qui libèrent de l’énergie et des réactions de synthèse =

………qui consomment de l’énergie.

• Catabolisme du glucose en aérobiose

Ecrire l’équation bilan de la dégradation aérobie du glucose :

………

• L’ensemble des étapes de la dégradation complète du glucose en

aérobiose correspond à la respiration cellulaire. La dégradation du glucose permet la synthèse d’ATP.

• Définir les termes : aérobiose :

………..

anaérobiose :

………

(11)

FICHE SYNTHESE :

1 La respiration et le métabolisme cellulaire

• Le métabolisme est l’ensemble des réactions de transformations de matière et d’énergie par la cellule. Il comporte des réactions de dégradation = catabolisme qui libèrent de l’énergie et des réactions de synthèse = anabolisme qui

consomment de l’énergie.

• Catabolisme du glucose en aérobiose

Ecrire l’équation bilan de la dégradation aérobie du glucose :

C

₆

H

₁₂

O

₆

+ 6 O

₂

 6 CO

₂

+ 6 H

₂

O + ATP + chaleur

Noms : glucose + dioxygène → dioxyde de carbone + énergie Origine : aliments air cellule cellule

• L’ensemble des étapes de la dégradation complète du glucose en

aérobiose correspond à la respiration cellulaire. La dégradation du glucose permet la synthèse d’ATP.

• Définir les termes :

aérobiose : En présence de dioxygène de l’air

anaérobiose : En absence de dioxygène de l’air

(12)

FICHE SYNTHESE :

Schéma du catabolisme cellulaire du glucose :

Réaliser un schéma légendé d’une mitochondrie

(13)

2 Les échanges gazeux

• Equation bilan du catabolisme (dégradation) du glucose

C

₆

H

₁₂

O

₆

+ 6 O

₂

 6 CO

₂

+ 6 H

₂

O + ATP + chaleur

₁₃

hématose

Sang non hématosé Sang hématosé

(14)

Présentation des échanges gazeux

FICHE SYNTHESE

 Deux zones d’échanges gazeux :

 Au niveau ……… - échange entre le sang et l’air alvéolaire : le sang s’enrichit en O

₂

et s’appauvrit en CO

₂

= hématose.

Sang hématosé = sang enrichi en O

₂

et appauvri en CO

₂

(représenté par la couleur rouge)

 Au niveau ………- échange entre le sang et la cellule (par l’intermédiaire de la lymphe interstitielle) : le sang s’enrichit en CO

₂

et s’appauvrit en O

₂

Sang non hématosé = sang appauvri en O

₂

et enrichi en CO

₂

(représenté par la couleur bleue)

 L’activité cellulaire nécessite de l’ATP. La synthèse d’ATP, se traduit par une consommation d’O

₂

et un rejet de CO

₂

, de ce fait la respiration tissulaire est à l’origine de la respiration pulmonaire.

 Ecrire l’équation bilan de la dégradation du glucose en présence de dioxygène.

(15)

Présentation des échanges gazeux

FICHE SYNTHESE

 Deux zones d’échanges gazeux :

 Au niveau pulmonaire - échange entre le sang et l’air alvéolaire : le sang s’enrichit en O

₂

et s’appauvrit en CO

₂

= hématose.

Sang hématosé = sang enrichi en O

₂

et appauvri en CO

₂

(représenté par la couleur rouge)

 Au niveau tissulaire - échange entre le sang et la cellule (par

l’intermédiaire de la lymphe interstitielle) : le sang s’enrichit en CO

₂

et s’appauvrit en O

₂

Sang non hématosé = sang appauvri en O

₂

et enrichi en CO

₂

(représenté par la couleur bleue)

 L’activité cellulaire nécessite de l’ATP. La synthèse d’ATP, se traduit par une consommation d’O

₂

et un rejet de CO

₂

, de ce fait la respiration tissulaire est à l’origine de la respiration pulmonaire.

 Ecrire l’équation bilan de la dégradation du glucose en présence de dioxygène.

C

₆

H

₁₂

O

₆

+ 6 O

₂

 6 CO

₂

+ 6 H

₂

O + ATP + chaleur

(16)

2 le sens des échanges gazeux

2.1 La pression est une force exercée sur une surface. 1 Pascal correspond a une force de 1 Newton exercée sur une surface de 1m². 1kPa = 1000 Pa

L’air inspiré (1O1,3 kPa = 1013 hPa) est à la même pression que l’atmosphère.

L’air expiré a une pression légèrement sup. (101,4 kPa = 1014 hPa) à celle de l’atmosphère.

1 mmHg = 1,33 hPa, 1 bar = 105 Pa, 1 atm = 1013, 25 hPa

On note dans l’air expiré : - une ↗ de la pression en CO₂ et en vapeur d’eau, - une ↘ de la pression en O₂ et en N₂.

Le CO₂ provient de la respiration cellulaire et est évacué. Le O₂ est utilisé pour le catabolisme cellulaire. L’eau produit de l’humidification de l’air dans les voies respiratoires. La baisse de N₂ est due a une effet de dilution par la vapeur d’eau.

(17)

Voir doc 3 – p 23

1 = cellule épithéliale alvéolaire 2 = air alvéolaire

3 = paroi alvéolo-capillaire 4 = sang (plasma)

PO₂ = pression partielle en dioxygène

PCO₂ = pression partielle en dioxyde de carbone

PO₂ de l’air alvéolaire > PO₂ du sang non hématosé PCO₂ de l’air alvéolaire < PCO₂ du sang non hématosé

Le dioxygène se déplace de l’espace alvéolaire vers le capillaire sanguin;

Le dioxyde de carbone se déplace du capillaire sanguin vers l’espace alvéolaire.

(18)

14 kPa 5,3 kPa

5,3 kPa 14 kPa

6,1 kPa 5,3 kPa

4

(19)

4 kPa 6,6 kPa

6,1 kPa 5,3 kPa

5,3 kPa 14 kPa

(20)

1 = espace interstitiel/milieu extracellulaire/lymphe interstitielle 2 = cellules

3 = cellule endothéliale 4 = sang (plasma)

PO₂ tissulaire < PO₂ du sang hématosé PCO₂ tissulaire > PCO₂ du sang hématosé

Les gaz diffusent en fonction de leur gradient décroissant de pression partielle :

- le dioxygène diffuse du sang vers les tissus

- le dioxyde de carbone diffuse des tissus vers le sang.

3

Le mécanisme qui régit les échanges gazeux est la diffusion.

Un gaz se déplace en fonction de leur gradient décroissant de pression partielle : du compartiment où la pression partielle est la plus forte vers le compartiment où la pression partielle est la plus faible; jusqu’à tendre à l’équilibre des pressions.

(21)

2 LE SENS DES ECHANGES GAZEUX FICHE SYNTHESE

 Nom du mécanisme = ……….

 Sens de la diffusion (loi de la diffusion): le gaz diffuse du milieu où sa pression partielle est la plus forte vers le milieu où sa pression partielle est la plus faible.

 Le gaz diffuse jusqu’à tendre à l’équilibre des pressions partielles dans les 2 milieux.

 Au niveau des poumons

– L’O₂ diffuse de l’alvéole vers le sang.

– Le CO₂ diffuse du sang non hématosé vers l’alvéole.

– Donc le sang entre dans les poumons non hématosé et en sort hématosé.

 Au niveau des tissus :

– L’O₂ diffuse du sang vers la cellule.

– Le CO₂ diffuse de la cellule vers le sang.

– Donc le sang entre dans les tissus hématosé et en sort non hématosé

(22)

2 LE SENS DES ECHANGES GAZEUX FICHE SYNTHESE

 Nom du mécanisme = diffusion

 Sens de la diffusion : le gaz diffuse du milieu où sa pression partielle est la plus forte vers le milieu où sa pression partielle est la plus faible.

 Le gaz diffuse jusqu’à tendre à l’équilibre des pressions partielles dans les 2 milieux.

 Au niveau des poumons

– L’O₂ diffuse de l’alvéole vers le sang.

– Le CO₂ diffuse du sang non hématosé vers l’alvéole.

– Donc le sang entre dans les poumons non hématosé et en sort hématosé.

 Au niveau des tissus :

– L’O₂ diffuse du sang vers la cellule.

– Le CO₂ diffuse de la cellule vers le sang.

– Donc le sang entre dans les tissus hématosé et en sort non hématosé

(23)

 MOTS CLES

• Diffusion

• Pression partielle

Réaliser un schéma légendé présentant les échanges gazeux pulmonaires.

Réaliser un schéma légendé présentant les

échanges gazeux tissulaires.

(24)

3 les formes de transport des gaz respiratoires

Les gaz respiratoires sont naturellement solubles dans l’eau : ils sont donc en partie transportés sous formes dissoute dans le plasma.

Le plasma

Le cytoplasme des hématies

3ml pour 200ml soient 1,5%

25ml pour 250ml soient 10%

(25)

3 TRANSPORT SANGUIN DES GAZ STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE

(26)

L’hémoglobine est le principal constituant des hématies Hétéroprotéine (constituée de 4 sous-unités)

Ion ferreux, Fe²⁺

Hème

1 chaîne polypeptidique (ou globine)

4

(27)

Le dioxygène se fixe sur l’ion ferreux de manière non permanente.

L’oxyhémoglobine peut se dissocier en O₂ et hémoglobine.

Hb + 4 O₂ ↔ Hb(O₂)₄

Desoxyhémoglobine dioxygène oxyhémoglobine

(28)

Combinaison d’O ₂ à l’hémoglobine

28

THEME 2 : physiologie de l’appareil