chapitre 4.2 Flashcards
afin que les échanges gazeux soient efficaces, la surface respiratoire doit remplir quelles conditions
1- doit être humide, car l’O2 et le CO2 ne peuvent diffuser directement dans le sang sous forme gazeuse et doivent être dissous
2- elle doit être bien vascularisée afin que le sang capte le maximum d’O2 et rejette le maximum de CO2
3- elle doit être étendue afin d’optimiser la surface d’échange des gaz
4- elle doit être mince afin d’optimiser la vitesse de diffusion des gaz au travers de la membrane plasmique des cellules. la surface respiratoire est donc formée d’une seule couche de cellules
quelles sont les étapes de l’évolution du système respiratoire
1- peau
2- branchies
3- trachée
4- poumons
décris l’étape de la peau dans l’évolution
- vers de terre et grenouilles
- leur surface respiratoire=étendue à l’ensemble du corps, est externe donc doivent toujours être en milieux aquatiques ou humides pour que peau demeure humide pour diffuser gaz. évaporation de la pellicule humide = létal
décris l’étape des branchies dans l’évolution
- poissons osseux
- surface = localisée à un endroit précis et externe. prolongements de la surface corporelle externe spécialisés dans échanges mais pose pas problème car vivent dans l’eau. structure branchies en filaments et lamelles permet obtenir une surface très étendue
pourquoi les poissons osseux nécessitent un système circulatoire bien développé
étant donné la surface respiratoire localisée, ils en ont besoin pour assurer le déplacement des gaz respiratoires. un autre problème est que la concentration de l’oxygène dans l’eau est moindre que dans l’air et ce, particulièrement dans l’eau chaude et salée
quelles sont les deux stratégies pour optimiser la captation d’oxygène des poissons osseux
ventilation et échange contre-courant
qu’est-ce que la ventilation
mécanisme par lequel un organisme optimise (augmente, accroit) la circulation de son milieu respiratoire (eau, air) avec sa surface respiratoire afin de maximiser les échanges gazeux (évacuation du gaz carboniques et entrée de dioxygène)
donne un exemple de ventilation chez les poissons osseux
ils ouvrent la bouche pour entrer eau dans cavité buccale. en fermant, compriment l’eau ce qui oblige à s’engouffrer dans le pharynx et les branchies. eau circule entre lamelles des filaments branchiaux et sort par l’opercule. certain nagent la bouche ouverte pour assurer la ventilation de leurs branchies. sans ventilation=eau stagnerait dans les branchies et s’appauvrirait en oxygène et se chargerait de co2
qu’est-ce que l’échange à contre-courant
l’eau circule entre les lamelles des filaments branchiaux en sens inverse au flux sanguin dans les capillaires branchiaux, afin de favoriser le maintien d’un gradient de pression partielle favorable à la captation d’oxygène de l’eau au sang tout au long du passage de l’eau dans les branchies.
- sang devient de+en+chargé en O2 à mesure qu’il circule dans capillaires mais voyage inverse permet de rencontrer eau toujours+riche en O2 ce qui empêche atteinte état équilibre et contribue maintien gradient pression partielle favorable captation oxygène tout au long du capillaire
décris l’étape des trachées dans l’évolution
- insectes
- surface étendue à l’ensemble du corps et interne. avantages à vivre milieu terrestre ou O2 plus abondant mais sont exposé à risque d’évaporation mince pellicule d’eau de leur surface donc surface respiratoire est internalisée.
pourquoi les organismes terrestres procèdent à une certaine ventilation
car les mouvements respiratoires provoquent des circulations d’air dans les poumons et favorisent les échanges au niveau de la surface respiratoire (empêche aussi accumulation en gaz carbonique car gradient concentration)
qu’est-ce que les trachées
des tubes aériens ouverts sur l’extérieur par des stigmates, et ces tubes se ramifient à l’intérieur de corps de l’animal pour atteindre la surface des cellules. donc gaz directement acheminées aux cellules par système trachées.
pourquoi l’extrémité des trachéoles en contact avec les cellules doit être humide
pour permettre diffusion des gaz
comment chez les gros insectes, l’animal doit ventiler
doit ventiler son système trachéen en le comprimant et dilatant par des mouvements du corps un peu comme un soufflet
quelle condition n’est pas présente dans les trachées
la surface respiratoire n’a pas besoin d’être bien vascularisée car le système circulatoire ouvert (hémolymphe) de l’animal n’assume pas la fonction de transport des gaz. les gaz respiratoires sont directement acheminé (oxygène) et prélevé (CO2) aux cellules de l’organisme
quel est un autre avantage des trachées chez les insectes
tout ce réseau de conduits remplis d’air les rend plus léger pour le vol
décris l’étape des poumons dans l’évolution
surface localisée à un endroit précis et interne. animal nécessite système circulatoire bien développé pour assurer déplacment gaz. peut être simple sac pulmonaire chez grenouille, poumon alvéolé chez humain ou poumon tubulaire chez oiseaux
chez les humains, la respiration ou ventilation pulmonaire repose sur quoi
la génération d’une pression négative dans les poumons
décris l’inspiration
muscles intercostaux se contractent = soulèvement côte et augmentation volume cage thoracique. contraction diaphragme provoque abaissement vers abdomen. poumons se dilatent ce qui génère pression négative dans alvéoles pulmonaires et l’ai s’y engouffre selon gradient de pression : Pair atm> Pair alvéoles
décris l’expiration
muscles intercostaux relâchent et cage thoracique s’affaisse sur poumons. diaphragme se relâche et remonte vers le haut en poussant sur les poumons = oblige air à sortir. génère pression positive dans alvéoles qui force l’air à sortir selon son gradient de pression: Patm
que font les plèvres
produisent liquide pleural, sécrétion lubrifiante qui remplit cavité pleurale et qui réduit friction des poumons contre paroi thoracique pendant respiration. 2 plèvres peuvent glisser mais tension superficielle du liquide pleural résiste fortement à leur séparation. chaque poumon adhère fermement à la paroi thoracique ou les muscles intercostaux sont fixés aux côtes par l’intermédiaire de tendons.
la diffusion d’un gaz, dans l’air ou dissous dans l’Eau repose sur quoi
gradient de pression partielle
pression partielle O2 dans atmosphère: 0,21x760mmHg= 160mmHg
pression partielle CO2 dans atmosphère: 0,0004x760mmHg=0,3mmHg
comment est l’oxygène au niveau des alvéoles et des capillaires pulmonaires
étant + concentré dans l’air inspirée que dans le sang vicié, pression partielle plus grande dans alvéoles pulmonaires que dans sang vicié. = diffuse en suivant gradient de pression partielle alvéole vers sang vicié
comment est le gaz carbonique au niveau des alvéoles et des capillaires pulmonaires
sang vicié plus CO2 que alvéoles pulmonaires, diffuse en suivant gradient de pression partielle. petite quantité quitte le sang pour aller dans les alvéoles pulmonaires, ou une partie sera alors éliminée lors de l’expiration
comment est l’oxygène au niveau des cellules et des capillaires systémiques
lorsque sang oxygéné arrive dans capillaires, concentration est supérieure à celle du liquide interstitiel et du cytoplasme des cellules. cellules puisent oxygène dans liquide interstitiel et dans le cytoplasme, l’utilise pour fabriquer ATP par respiration cellulaire aérobie. = diffusion oxygène selon gradient s’effectue des capillaires sanguins au liquide interstitiel, puis au cytoplasme des cellules
comment est le gaz carbonique au niveau des cellules et des capillaires systémiques
étant un déchet produit au cours de la respiration cellulaire aérobie, diffuse du cytoplasme au liquide interstitiel puis aux capillaires sanguins en suivant gradient de pression partielle
comment se produit le transport d’oxygène
98% du transport d’oxygène s’effectue par l’intermédiaire d’une protéine de transport: l’hémoglobine
qu’est-ce que l’hémoglobine possède
contenue dans les eréthrocytes, possède une structure quaternaire formée de 4 sous-unités qui contiennent chacune un groupement hème.
pour être transporté l’oxygène se fixe à quoi
à l’atome de fer au centre du groupement home
quelles sont les 4 structures de l’érythrocyte
forme biconcave
anucléé
petit
absence de mitochondrie (production ATP par fermentation)
quelle est la fonction de la forme biconcave
augmentation de la surface d’échange
quelle est la fonction de l’anucléé
augmentation de la quantité d’hémoglobine contenue dans chaque érythrocyte
quelle est la fonction de la petite structure
augmentation du nombre d’érythrocytes pouvant circuler dans le sang et permet aux érythrocytes de circuler dans les capillaires
quelle est l’absence de la mitochondrie
ne consomment pas l’oxygène transporté (produisent leur ATP par fermentation)
quelle est la réaction permettant à chaque atome de fer de se fixer à une molécule d’oxygène
Hb+4O2Hb08
désoxyhémoglobine et oxyhémoglobine
les quatre sous-unités de l’hémoglobine fonctionnent selon quel mécanisme
coopérativité
au niveau des tissus de l’organisme, la dissociation d’une molécule d’oxygène de l’une des sous-unités entraine quoi
la dissociation rapide des trois autres molécules d’oxygène fixées sur les autres sous-unités
la formation de l’oxyhémoglobine dans les capillaires pulmonaires s’effectue comment
la liaison d’une molécule d’oxygène au groupement hème d’une des sous-unités entraine un changement de conformation dans les trois autres sous-unités qui facilite davantage la liaison des trois autres molécules d’oxygène aux groupements hèmes
quels sont les facteurs qui influencent le transport de l’oxygène
pression partielle de l’oxygène
température
effet du pH sanguin (effet de Bohr)
au niveau des poumons, la pression partielle de l’oxygène, dont le gradient de pression favorise la diffusion de l’oxygène des alvéoles au sang, favorise quoi
la formation d’oxyhémoglobine
à ce stade toute l’hémoglobine du corps est saturée à 98%
qu’est-ce qui permet une aussi bonne oxygénation du sang
la coopérativité
le sang oxygéné se rend ou
aux différentes cellules du corps ou,
dans les tissus au repos: PO2tissus
l’hémoglobine libère environ combien d’oxygène
28%. cette quantité faible est toutefois suffisante pour les besoins métaboliques des cellules au repos.
l’hémoglobine est donc encore saturée à 70% ce qui constitue une réserve d’oxygène lorsque les besoins métaboliques de l’organismes seront plus importants. donc dans les tissus en activités:
PO2tissus«<
pourquoi les cellules, tels des muscles en activité, consomment davantage d’oxygène
pour la synthèse d’ATP. ainsi, le gradient de pression partielle de l’oxygène s’accroit entre le sang oxygéné et le liquide interstitiel ou baignent les cellules.
l’hémoglobine pourra libérer environ combien d’oxygène lorsque les muscles sont en activités
un peu plus de 80%.
libération massive résulte de coopérativité qui caractérise l’hémoglobine
dans les tissus en activité, la température locale s’élève ce qui modifie quoi
la structure tridimensionnelle de l’hémoglobine. = changement de forme diminue l’affinité de l’oxygène pour le groupement hème = libération plus importante d’oxygène
l’augmentation du métabolisme cellulaire produit quoi
une augmentation locale de la température qui favorise une libération plus importante d’oxygène.
l’homglobine se dissocie plus facilement quand
lorsque le pH de l’érythrocyte diminue au dessous de la valeur normale (7,4)
tissus en activités et effet de Bohr
l’augmentation de la respiration cellulaire aérobie entraine une augmentation de la production de gaz carbonique qui diffuse dans le sang et pénètre dans les érythrocytes. À l’intérieur des érythrocytes, l’enzyme anhydrase carbonique catalyse la réaction chimique
CO2 +H2O H2CO3
qu’est-ce que le pouvoir tampon de l’hémoglobine
H2CO3 se dissocie ensuite en HCO3- et en H+é ils se fixent à l’hémoglobine puisqu’elle est chargée négativement. pouvoir tampon empêche les protons de diffuser hors de l’érythrocyte et d’acidifier le sang
en captant les H+ l’hémoglobine devient acide ce qui provoque quoi
une légère modification de sa structure tridimensionnelles qui diminue l’affinité de l’oxygène pour le groupement hème. favorise libération importante d’oxygène
bref pouvoir tampon favorise quoi
effet Bohr
quelles sont les trois façons du transport du gaz carbonique dans l’organisme
7% dissous directement dans le plasma
23% fixés à l’hémoglobine (au groupement amines des sous-unités et non au groupement hème)
70% sous forme de bicarbonate dans le plasma
93% du gaz carbonique diffuse à l’intérieur des érythrocytes. 70% réagissent avec quoi
avec l’eau pour former H2CO3 et cette réaction est accélérée par une enzyme, l’anhydrase carbonique.
lorsque le H2CO3 se dissocie en H+ et CO3- qu’est-ce que cela risque de provoquer
l’acidification du sang par diffusion des protons hors des érythrocytes
H+ se fixent à l’hémoglobine tandis que le HCO3- se diffuse ou
hors de l’érythrocyte et circule directement dans le plasma. Pour contrebalancer cette perte de charge négative, les érythrocytes récupèrent un ion chlore. C’est le phénomène de Hamburger.
H+ + HCO3- + Hb- HCO3- + HHb
équation chimique au niveau des poumons du phénomène hamburger
érythrocytes transportent 23% CO2 sous forme de carbhémoglobine, CO2 est alors fixé à la fraction protéique de l’hémoglobine
Hb + CO2 HbCO2
