BIO 3702 - test 2 respiration

respiration

séquence d’événements résultants en l’échange de l’oxygène et du dioxyde de carbone entre l’environnement et les mitochondries

respiration mitochondriale

production d’ATP via l’oxydation d’hydrates de carbone ou acides gras

respiration externe

échanges gazeux au niveau des surfaces respiratoires

respiration interne

échanges gazeux au niveau des tissus

organismes de petites tailles

dépendent de la diffusion pour les échanges gazeux

taux de diffusion

équation de fick

dQ/dt = D A (dC/dx)

D = coefficient de diffusion

A = aire de la membrane

dC= gradients de concentration

dx = distance de diffusion

constitution de l’air

azote

oxygène

argon

dioxyde de carbone

Loi de Dalton

pression partielle

dans un mélange gazeux, chaque gaz exerce sa propre pression partielle, dont la somme résulte en la pression totale du mélange

loi de graham

taux de diffusion solubilité/racine carrée de sa masse moléculaire

ventilation

ventilation des surfaces respiratoires réduit la formation de couche limite

types de ventilation

Non directionnelle = mouvement du liquide ou gaz est non prévisible (espèces simples)

Par vague = mouvement de va-et-vient (espèces avec poumons)

Unidirectionnelle = mouvement possèdent un point d’entrée et un sortie

Eupnée

respiration normale

apnée

aucune respiration

hyperpnée

ventilation élevée (exercice)

tachypnée

ventilation élevée, volume baissé

dyspnée

difficulté à respirer (anxiété)

hyperventilation

ventilation élevée pour rencontrer les besoins métaboliques

hypoventilation

ventilation basse (asthme)

différences entre l’air et l’eau

concentration air est plus élevée

eau est plus dense et visqueuse

évaporation est un problème pour respiration aérienne

éponges et cnidaires

circulation à travers une cavité interne

éponges: flagelles déplacent l’eau des pores inhalants à l’oscule

cnidaires: contractions musculaires déplacent l’eau par la bouche

mollusques

1. battement de cils sur les branchies- mouvement unidirectionnel (contre-courant)

2. contractions musculaires du manteau propulsent l’eau à travers les branchies (contre-courant)

crustacés

mouvement des bouches propulse l’eau hors de la cavit. branchiale qui crée une pression qui force l’eau à travers des branchies

échinodermes - oursins et étoiles

pieds ambulacraires

l’eau entre et sort par la plaque madréporique

échinodermes - concombres de mer

cils pour déplacer l’eau ou contractions musculaires pour ventiler

poissons sans mâchoire - myxine

vélum (pompe musculaire) propulse l’eau dans cavité respiratoire

eau entre par la bouche et sort par les branchies

flot unidirectionnel à contre courant

poissons sans mâchoire - lamproie

similaire à la myxine

pendant l’alimentation, intérieur est bloqué

élasmobranches

• extension de la cavité buccale

• augmentation du volume aspire le liquide dans la cavité buccale

• bouche et spirales ferment

• muscles contractent pour que l’eau passe dans les branchies

téléostéens

• bouche ouverte: cavité s’étend; eau entre

• bouche fermée: cavité compresse

• bouche fermée: eau sort

• restart

crustacés

crabes terrestres: structures similaires à aquatiques mais branchies rigides

chélicérates

4 poumons en feuillets

insectes

système trachéen développé: séries de tubes remplis d’air

trachéoles

extrémité des tubes de très petit calibre remplie d’hémolymphe (dans insectes)

ventilation chez les insectes (3 types)

1. contraction des muscles abdominaux

2. ventilation dynamique (insectes volants)

3. échanges gazeux discontinus

échanges gazeux discontinus

phase 1: aucuns échanges gazeux

phase 2: air aspiré

co2 libéré par les spiracles

Quels groupes sont dans les vertébrés

• poissons

• amphibiens

• reptiles

• oiseaux

• mammifères

types de structures respiratoires - poissons

• branchies renforcées

• bouche et cavité pharyngienne

• estomac vascularisé

• poches du tube digestif

• poumons

ventilation - poissons

par vague et utilise la cavité buccale

étapes ventilation - poissons

1. bouche ouverte, cavité buccale agrandit et entre air

2. bouche se ferme, cavité buccale compresse, air entre dans la chambre antérieure

3. bouche fermée, chambre antérieure fermée, chambre postérieure contracte pour que l’air sort par l’opercule

4. bouche fermée, chambre antérieure se contracte et air vers chambre postérieure = échange gazeux

types de structures respiratoires- amphibiens

• respiration cutanée

• branchies externes

• poumons simples (complexes chez les grenouilles)

ventilation - amphibiens

par vague utilisant une pompe buccale

étapes ventilation amphibiens

1. air entre dans la cavité buccale

2. glotte s’ouvre, compression des parois réduisent le volume des poumons, air est forcé hors des poumons par la bouche et narines

3. bouche et narine referment, cavité buccale s’élève, air dans les poumons

4. glotte se ferme, échanges gazeux dans les poumons

structures respiratoires - reptiles

2 poumons (sauf serpents)

simple sac

• parois en nid d’abeille

• chambres bien divisées

ventilation - reptiles

par vague avec une pompe aspirante

séparation des muscles alimentation et respiration

étapes ventilation - lézards

1. inhalation: côtes bougent vers l’avant et extérieur

2. exhalation: côtes bougent vers l’arrière et intérieur

étapes ventilation - tortues

mouvements des muscles abdominaux changent le volume du thorax

ventilation - crocodiliens

contraction et relaxation du diaphragme

structures respiratoires - oiseaux

poumons rigides

sérier de sacs aériens

échanges gazeux au niveau des parabronches

ventilation - oiseaux

2 cycles d’inhalation et exhalation

flot d’air unidirectionnel

étapes ventilation - oiseaux

1. expansion thorax pendant la première inhalation, air va aux sacs d’air postérieurs

2. compression du thorax pendant la première exhalation, air va aux poumons

3. expansion 2e inhalation, air désoxygéné va des poumons aux sacs d’air antérieur

4. compression 2e exhalation, air désoxygéné sortent par la trachée

structures respiratoires - mammifères

voies respiratoires supérieures: bouche, nez, pharynx, trachée

voies respiratoires inférieures: bronches et poumons

échanges gazeux aux alvéoles

poumons entourés par la plèvre

étapes ventilation - mammifères (par vague)

inhalation:

neurones moteurs somatiques enclenchent

contraction du diaphragme et muscles intercostaux externes

côtes se déplacent (expansion) et diaphragme drop

air est aspiré

Exhalation:

aucune stimulation nerveuse

muscles de relâchent

positions initiales

air est repoussé (rappel élastique des poumons)

surfactants

réduit la tension de surface en agissant sur les forces de cohésion entre les molécules d’eau

volume courant

volume total d’air qui est déplacé lors d’un cycle de ventilation

espace mort

air qui ne participe pas aux échanges gazeux

2 composantes de l’espace mort

1. espace mort anatomique : volume de la trachée et des bronches

2. espace mort alvéolaire; volume des alvéoles qui n’est pas perfusé pas le sang

transport des gaz - 2 grands groupes

diffusion: éponges, cnidaires, insectes

animaux de grande taille: systèmes circulatoires

pouvoir oxyphorique

augmenter la capacité de transport de l’oxygène (nécessaire dans les milieux aqueux)

métalloprotéines

contiennent des ions métalliques liant l’oxygène pour faire le pouvoir oxyphorique.

La PO2 dans le sang demeure basse, ce qui améliore l’extraction de l’oxygène

3 types majeurs de métalloprotéines (pigments respiratoires)

1. hémoglobines

2. hémocyanines

3. hémérythrines

hémoglobines- quels animaux

vertébrés, nématodes, annélides, crustacés, insectes

hémoglobines - contenu

consiste en une protéine (globine) liée à une molécule (hème) contenant du fer

hémoglobines

située dans les cellules sanguines

apparence rouge lorsque oxygénée

myoglobine = type d’hémoglobine dans les muscles

hémocyanines - animaux

arthropodes et mollusques

hémocyanines

contient du cuivre

normalement dissout dans l’hémolymphe

apparence bleue lorsque oxygéné

hémérythrines animaux

sipunculiens, priapulides, brachiopodes et annélides

hémérythrines

contient du fer lié directement à une protéine

située dans les cellules ceolomiques

apparence rouge-violette lorsque oxygéné

courbe de dissociation de l’oxygène

démontre la relation entre la pression partielle de l’oxygène dans le plasma sanguin et le pourcentage de pigment respiratoire oxygéné par volume sanguing

Pression partielle

lorsqu’elle augmente, plus de molécules se lient à l’oxygène jusqu’au point de saturation

P50 = pression partielle d’oxygène à laquelle 50% du pigment est saturé

formes des courbes de dissociation de l’oxygène

hyperbolique ou sigmoidale

courbe hyperbolique

chaque molécule de myoglobine se lie à l’oxygène indépendamment

courbe sigmoidale

la coopérativité de l’hémoglobine

Affinité de l’hémoglobine augmente lorsque les groupements hémiques sont liés à l’oxygène

Effet Bohr

une diminution du pH ou augmentation de la PCO2 réduit l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène (facilite la dissociation aux tissus)

Effet Root

une effet Bohr accompagné d’une réduction de la capacité de transport d’oxygène

Condidtions affectand l’affinité pour l’oxygène

• pH

• PCO2 (effets)

• température (augmentation = diminution affinité)

• modulateurs organiques (diminution)