Respiration

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Définition

Domaine, Discipline, Thématique

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Biologie / Physiologie / Anatomie / Biochimie / Ecologie / Economie / Médecine / Santé / Eveil scientifique /

Justification

Définition écrite

• La respiration est le mécanisme par lequel le corps humain (et celui de nombreux êtres vivants) se procure de l'énergie : c'est une réaction chimique entre les nutriments et le dioxygène, qui a lieu dans les cellules, ainsi que les échanges de gaz (consommation de dioxygène et rejet de dioxyde de carbone) qui en résultent.
• La respiration désigne à la fois les échanges gazeux résultant de l'inspiration et de l'expiration de l'air (rejet de dioxyde de carbone CO2 et absorption de dioxygène O2) et la respiration cellulaire qui permet, en dégradant du glucose grâce au dioxygène, d'obtenir de l'énergie. Les échanges gazeux assistent la respiration cellulaire en lui fournissant le dioxygène et en le débarrassant du dioxyde de carbone produit lors du cycle de Krebs. Cependant, la respiration n'est pas cantonnée, au sens large, à un rejet de CO2 et/ou une absorption de O2. Dès l'instant où un organisme réalise des échanges gazeux, il respire. Par exemple, de nombreuses bactéries dites sulfato-réductrices réalisent un échange gazeux par l'assimilation d'ions sulfate et de rejet de sulfure d'hydrogène.

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Les végétaux comme les animaux respirent : ils absorbent du dioxygène dans le milieu et y rejettent du dioxyde de carbone. Ces échanges gazeux sont réalisés dans l'air ou dans l'eau : ils caractérisent la respiration des êtres vivants. Les animaux réalisent des échanges gazeux au niveau d'organes respiratoires. - En milieu aérien, les échanges gazeux entre l'air et l'organisme sont réalisés au niveau des poumons ou des trachées. Ex. : l'escargot, le criquet. - En milieu aquatique, les échanges entre l'eau et l'organisme sont réalisés au niveau des branchies. Ex. le poisson. - Les animaux qui vivent et respirent dans le même milieu possèdent généralement le même type d'organe respiratoire. Lorsque ce n'est pas le cas, l'animal adopte un comportement respiratoire particulier. Ainsi, certains animaux aquatiques viennent respirer en surface. Ex. : La grenouille, la nèpe. - Le renouvellement de l'air ou de l'eau au contact des organes respiratoires est assuré le plus souvent par des mouvements respiratoires. Le lombric (ver de terre), ne possède ni poumons, ni branchies, ni trachées. Cet animal possède une respiration tégumentaire. La surface de son corps (tégument), luisante, est maintenue constamment humide par la production de mucus. Le film liquide ainsi formé permet la diffusion du dioxygène et du dioxyde de carbone directement au travers du tégument. Deux voies métaboliques qui fournissent l'énergie nécessaire à la cellule pour fonctionner sont connues : • La respiration cellulaire qui correspond à l'oxydation complète de molécules telles le glucose. • La fermentation en absence d'oxygène permet d’oxyder des molécules organiques pour produire de l'énergie La respiration cellulaire est l'ensemble des processus du métabolisme cellulaire convertissant l'énergie chimique contenue dans les nutriments en adénosine triphosphate. Ces processus impliquent une succession de réactions chimiques formant des voies métaboliques qui appartiennent au catabolisme, c'est-à-dire qu'elles consistent à cliver les grosses molécules biologiques en molécules plus petites, ce qui libère de l'énergie ainsi qu'un certain nombre de déchets. Ces réactions sont globalement exothermiques, c'est-à-dire qu'elles produisent de la chaleur, la plupart étant des réactions d'oxydoréduction. De ce point de vue, la respiration s'apparente chimiquement à une combustion des nutriments, jouant le rôle de donneurs d'électrons (réducteur), en présence d'un accepteur d'électrons (oxydant). La respiration est l'une des voies essentielles permettant aux cellules de produire de l'énergie métabolique pour leur développement et leur activité. Parmi les nutriments utilisés par les cellules des animaux et des plantes, on compte les glucides (ose), les peptides (acides aminés) et les lipides (acides gras), tandis que l'oxydant le plus fréquent dans les systèmes biologiques est l'oxygène moléculaire O2. L'énergie biochimique récupérée sous forme d'ATP peut ensuite être utilisée par des processus qui consomment de l'énergie tels que les biosynthèses, la locomotion ou encore le transport actif de substances chimiques à travers les membranes biologiques. La fermentation est une voie métabolique pouvant fournir de l'énergie sans oxygène. On distingue la fermentation lactique (fromage, yogourt) et la fermentation alcoolique (bière, vin, pain). Les animaux ne peuvent faire de fermentation alcoolique en absence d'oxygène mais utilisent la fermentation lactique. Par exemple, pendant les premières minutes d'un exercice physique exigeant, il arrive que les muscles manquent d'oxygène. Le pyruvate est alors transformé en acide lactique (le cycle de Krebs ne pouvant fonctionner sans oxygène). Celui-ci s’accumule dans les cellules musculaire ce qui occasionne de la douleur et de la fatigue musculaire. L'acide lactique est transporté au foie où il sera converti en pyruvate puis métabolisé. La cellule musculaire est la seule cellule du corps humain capable de se procurer de l'énergie autrement que par la respiration, en utilisant un autre procédé appelé fermentation. Une cellule qui ne peut pas respirer (qui n'a pas accès au dioxygène) va mourir. Comme le dioxygène nécessaire à la respiration est fourni par la ventilation et la circulation, des perturbations de ces systèmes vont entraîner des perturbations de la respiration. Certaines maladies, comme l'asthme, ou la mucoviscidose, perturbent la ventilation. Le dioxygène ne parvenant pas aussi bien aux cellules, elles respirent moins, et produisent moins d'énergie, ce qui explique l'état de fatigue que provoquent ces maladies. On appelle ainsi hypoxie le fait que le dioxygène circule mal dans le corps et ne permette pas une respiration parfaite. L'asphyxie est le fait que le corps manque totalement ou presque de dioxygène, et qu'il ne puisse plus respirer du tout : c'est une urgence médicale, qui peut entraîner la mort. L'asphyxie peut résulter de plusieurs problèmes différents, comme la suffocation ou la noyade. Le dioxyde de carbone n'est normalement pas un gaz toxique, c'est-à-dire qu'il ne va pas « empoisonner » le corps ; cependant, lorsqu'il y a trop de dioxyde de carbone, il y a d'autant moins de dioxygène et l'on risque l'asphyxie. C'est pourquoi il est nécessaire d'évacuer le dioxyde de carbone produit lors de la respiration. D'autres phénomènes, comme la combustion, produisent également du dioxyde de carbone. Lors d'un incendie, par exemple, une des premières causes de mortalité est la mort par asphyxie, à cause du dioxyde de carbone produit par la combustion. Certains poisons, comme le cyanure, jouent directement sur la respiration : le cyanure se fixe sur l'hémoglobine, et l'empêche de transporter correctement le dioxygène dans le corps, mais, surtout, il agit sur la mitochondrie, et l'empêche d'effectuer la respiration, ce qui va entraîner la mort de la cellule. Certains végétaux produisent du cyanure, comme un moyen de se défendre contre les animaux qui les mangent. L’homme provoque directement ou indirectement la pollution de l’air, en rejetant dans l’atmosphère des substances polluantes. Nos poumons filtrent en moyenne 10 000 à 15 000 litres d’air chaque jour, et jusqu’à quatre fois plus pour un sportif en exercice. Ainsi, la qualité de l’air que nous respirons a des conséquences sur notre santé, mais également sur l’environnement. La pollution atmosphérique désigne la concentration croissante dans l'air de gaz et particules polluantes. Des gaz polluant l’atmosphère sont émis par des sources naturelles (volcans, végétation, érosion, etc.) mais également produits pas l’Homme (transports, industries, chauffage, agriculture, etc.). Dans les villes, l'augmentation de ces polluants est principalement liée à l'émission de gaz toxiques par les véhicules à moteur et les usines.

Respiration - Historique (+)

Définition graphique

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  Alvéoles pulmonaires

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  circulation

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  Respiration

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Concepts ou notions associés

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Respiration / Appareil respiratoire / Milieu / Respiration cellulaire / respiration aérobie / respiration anaérobie / Fermentation / Pollution / Asthme / Bronchiolite /

Respiration - Glossaire / (+)

Exemples, applications, utilisations

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Erreurs ou confusions éventuelles

• Confusion entre Air et Vide
• Confusion entre Respiration et Photosynthèse
• Erreur fréquente: L’air expiré contient seulement du CO2

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Questions possibles

• Comment se font les échanges gazeux respiratoires ?
• Est ce que tous les êtres vivants se procurent de l’énergie par la respiration ?
• Est ce que la pollution atmosphérique est une priorité de la santé publique ?

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Liaisons enseignements et programmes

Idées ou Réflexions liées à son enseignement

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Aides et astuces

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Education: Autres liens, sites ou portails

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Bibliographie

Pour citer cette page: ([1])

ABROUGUI, M & al, 2020. Respiration. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Respiration>, consulté le 22, novembre, 2024

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