Biologie- Échange Gazeux

1. Perméabilité

Les surfaces d'échange gazeux doivent être perméables pour permettre la diffusion des gaz (O₂ et CO₂).

1. Grande surface

La surface d'échange doit être grande par rapport au volume de l'organisme pour maximiser les échanges gazeux.Les surfaces doivent être humides pour permettre la dissolution des gaz

1. Humidité

La surface d'échange doit être grande par rapport au volume de l'organisme pour maximiser les échanges gazeux.

1. Minceur

Les gaz ne doivent diffuser que sur une courte distance, généralement à travers une seule couche de cellules.

2. Respiration cellulaire (animaux)

• Équation : C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+EˊnergieC6​H12​O6​+6O2​+6H2​O→6CO2​+12H2​O+Eˊnergie

• L'oxygène est nécessaire pour la respiration cellulaire aérobie, et le dioxyde de carbone est un déchet.

2. Animaux terrestres (animaux)

• Les poumons sont les organes spécialisés pour les échanges gazeux.

• L'oxygène diffuse des alvéoles pulmonaires vers le sang, et le CO₂ diffuse du sang vers les alvéoles.

2. Poissons ou animaux avec branchies (animaux)

• Les branchies ont une grande surface pour les échanges gazeux.

• L'eau passe sur les branchies, et l'oxygène diffuse dans le sang, tandis que le CO₂ diffuse dans l'eau.

2. Nécessité de la ventilation (animaux)

• La ventilation maintient un gradient de concentration en O₂ et CO₂, permettant une diffusion continue des gaz.

2. Photosynthèse (plantes)

• Équation : 6CO2 + énergie lumineuse + 6H2O → C6H12O6 + 6O26CO2​+ énergie lumineuse + 6H2​O → C6​H12​O6​+ 6O2​

• Le CO₂ est nécessaire pour la photosynthèse, et l'O₂ est un déchet.

2. Circulation des gaz dans les feuilles (plantes)

• Les gaz circulent à travers les stomates, qui s'ouvrent et se ferment pour réguler les échanges gazeux.

• Le CO₂ entre dans la feuille, et l'O₂ en sort.

3. Anatomie des poumons

• Les poumons sont situés dans le thorax et sont ventilés par les voies respiratoires (nez, bouche, trachée, bronches, bronchioles).

• Les alvéoles sont les sites d'échange gazeux, avec une grande surface et une paroi très mince.

3. Mécanisme de la ventilation (inspiration)

• Les muscles intercostaux externes se contractent, soulevant la cage thoracique.

• Le diaphragme se contracte et s'abaisse, augmentant le volume thoracique.

• L'air entre dans les poumons pour équilibrer la pression.

3. Mécanisme de la ventilation (expiration)

• Les muscles intercostaux internes se contractent, abaissant la cage thoracique.

• Le diaphragme se relâche et remonte, diminuant le volume thoracique.

• L'air sort des poumons.

3. Adaptations structure-fonction des alvéoles (Grande surface)

Les alvéoles offrent une surface d'échange gazeux très grande (environ 80 m²).

3. Adaptations structure-fonction des alvéoles (Minceur)

La paroi des alvéoles est très mince (0,4 µm), permettant une diffusion rapide des gaz.

3. Adaptations structure-fonction des alvéoles (Réseau de capillaires)

Les alvéoles sont entourées d'un riche réseau de capillaires sanguins pour faciliter les échanges gazeux.

3. Adaptations structure-fonction des alvéoles (Surfactant)

Le surfactant réduit la tension de surface, empêchant les alvéoles de s'effondrer.

4. Vocabulaire (Débit de ventilation)

Nombre d'inhalations et d'exhalations par minute.

4. Vocabulaire (Volume courant (VC))

Volume d'air inspiré ou expiré lors d'une respiration normale.

4. Vocabulaire (Capacité vitale)

Volume total d'air qu'une personne peut expirer après une inspiration maximale.

4. Vocabulaire (Volumes de réserve)

• Volume de réserve inspiratoire : Volume d'air qu'une personne peut inhaler avec force après une inspiration normale.

• Volume de réserve expiratoire : Volume d'air qu'une personne peut expirer avec force après une expiration normale.

4. Mesure du taux de ventilation (Spiromètre)

Appareil utilisé pour mesurer les volumes d'air inspiré et expiré.

4. Mesure du taux de ventilation (Ceinture gonflable)

Mesure les variations de pression dans le thorax pour estimer le débit de ventilation.

5. Tissus de la feuille (Épiderme)

Couche externe de la feuille, recouverte d'une cuticule cireuse pour réduire l'évaporation.

5. Tissus de la feuille (Parenchyme palissadique)

Cellules alignées pour maximiser l'absorption de lumière.

5. Tissus de la feuille (Mésophylle lacuneux ou spongieux)

Espaces aériens entre les cellules pour faciliter les échanges gazeux.

5. Tissus de la feuille (Faisceaux vasculaires)

• Xylème : Transporte l'eau et les minéraux vers les cellules photosynthétiques.

• Phloème : Transporte les glucides produits par la photosynthèse vers d'autres parties de la plante.

5. Diagramme des tissus d'une feuille

• Cuticule : Couche cireuse sur l'épiderme.

• Stomates : Pores contrôlés par des cellules de garde, permettant les échanges gazeux.

• Mésophylle : Tissu interne contenant les cellules photosynthétiques.

6. Saturation en eau dans la feuille

• Les espaces aériens dans la feuille sont saturés en vapeur d'eau.

• La transpiration est la perte d'eau sous forme de vapeur à travers les stomates.

6. Facteurs affectant la transpiration

• Température : Plus la température est élevée, plus la transpiration est importante.

• Humidité : Plus l'air est humide, moins la transpiration est importante.

• Vent : Le vent augmente la transpiration en éliminant l'air saturé autour des stomates.

7. Mesure de la densité des stomates

• La densité des stomates peut être mesurée en comptant le nombre de stomates par unité de surface sur une feuille.

8. Saturation de l’hémoglobine en oxygène

• Hémoglobine : Protéine dans les globules rouges qui transporte l'oxygène.

• Liaison coopérative : La liaison de l'oxygène à un site de l'hémoglobine augmente l'affinité pour l'oxygène aux autres sites.

8. Courbe de dissociation de l’hémoglobine (Forme sigmoïde)

La courbe montre que l'hémoglobine se sature rapidement à haute pression partielle en O₂ (comme dans les poumons) et libère l'oxygène rapidement à basse pression partielle en O₂ (comme dans les tissus).

8. Courbe de dissociation de l’hémoglobine (Hémoglobine fœtale)

A une affinité plus élevée pour l'oxygène que l'hémoglobine adulte, permettant au fœtus d'extraire l'oxygène du sang maternel.

8. Courbe de dissociation de l’hémoglobine (Effet de Bohr)

Une augmentation du CO₂ ou une diminution du pH diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, facilitant la libération d'oxygène dans les tissus actifs.