La fonction respiratoire chez l’Homme – exercices corrigés
Exercice 1:
Définissez brièvement chacun des termes suivants en utilisant vos connaissances sur la respiration.
1. Inspiration
2. Expiration
3. Alvéoles pulmonaires
4. Diaphragme
5. Échanges gazeux
6. Capillaires sanguins
7. Respiration cellulaire
8. Assimilation cellulaire
9. Voies respiratoires
10. Oxydation du glucose
Corrigé:
Voici les définitions attendues pour chaque terme. Les réponses peuvent varier légèrement dans la formulation tout en conservant le sens général.
1. Inspiration
Mouvement respiratoire actif permettant l’entrée de l’air dans les poumons grâce à la contraction des muscles respiratoires (dont le diaphragme).
2. Expiration
Mouvement respiratoire généralement passif permettant la sortie de l’air des poumons grâce au relâchement des muscles respiratoires et à l’élasticité pulmonaire.
3. Alvéoles pulmonaires
Petits sacs situés à l’extrémité des bronchioles, entourés de capillaires sanguins, où ont lieu les échanges gazeux entre l’air et le sang.
4. Diaphragme
Muscle respiratoire principal en forme de coupole qui sépare la cage thoracique de l’abdomen. Sa contraction permet l’inspiration.
5. Échanges gazeux
Processus par lequel l’oxygène (O₂) passe des alvéoles pulmonaires au sang et le dioxyde de carbone (CO₂) passe du sang aux alvéoles, suivant les gradients de concentration.
6. Capillaires sanguins
Très fins vaisseaux sanguins qui forment un réseau dense autour des alvéoles pulmonaires et permettent les échanges gazeux entre le sang et l’air alvéolaire.
7. Respiration cellulaire
Processus biochimique se déroulant dans les cellules, où le glucose est oxydé en présence d’oxygène pour produire de l’énergie (ATP), du CO₂ et de l’eau.
8. Assimilation cellulaire
Processus par lequel les cellules utilisent l’énergie produite par la respiration cellulaire pour synthétiser de nouvelles molécules et assurer leur renouvellement.
9. Voies respiratoires
Ensemble des conduits qui permettent le passage de l’air entre l’extérieur et les alvéoles pulmonaires (fosses nasales, pharynx, larynx, trachée, bronches, bronchioles).
10. Oxydation du glucose
Réaction chimique fondamentale de la respiration cellulaire: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Énergie (ATP).
Exercice 2:
Instructions:
Complétez le texte ci-dessous avec les mots de la liste. Attention: certains mots peuvent être utilisés plusieurs fois.
Liste des mots: alvéoles, inspiration, expiration, O₂, CO₂, diaphragme, énergie, sang, capillaires, diffusion, pression, cellules, nutriments, glucose, respiration cellulaire
La respiration humaine comprend deux phases: l’ qui permet l’entrée d’air dans les poumons, et l’ qui permet sa sortie. Le muscle principal responsable de ces mouvements est le .
Dans les poumons, l’air arrive jusqu’aux , petits sacs entourés de sanguins. C’est à ce niveau qu’ont lieu les échanges gazeux par : l’ passe de l’air au sang, tandis que le fait le chemin inverse.
Le transporte ensuite l’oxygène vers les qui l’utilisent pour la . Ce processus permet de produire de l’ à partir de et d’oxygène, tout en rejetant du CO₂.
Les échanges gazeux s’effectuent toujours des zones de haute vers les zones de basse pression. C’est pourquoi l’O₂ va des alvéoles vers le sang, puis du sang vers les cellules, tandis que le CO₂ suit le chemin inverse.
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Exercice 3:
Pour chaque affirmation, indiquez si elle est VRAIE ou FAUSSE en cochant la case appropriée.
1. L’inspiration est un mouvement actif qui nécessite la contraction des muscles respiratoires.
2. Les échanges gazeux au niveau des alvéoles se font par osmose.
3. Le sang veineux pulmonaire est riche en O₂ et pauvre en CO₂.
4. La respiration cellulaire produit du CO₂ et de l’énergie.
5. Le diaphragme se relâche pendant l’inspiration.
6. Les alvéoles pulmonaires ont une paroi épaisse pour protéger des infections.
7. La pression partielle d’O₂ est plus élevée dans l’air alvéolaire que dans le sang arrivant aux poumons.
8. L’équation de la respiration cellulaire est: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + énergie.
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Exercice 4:
Faire correspondre un organe à une définition. Un même organe peut correspondre à plusieurs définitions.
Organes
Définitions
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Exercice 5:
Schéma de l’appareil respiratoire
Légende à compléter
Suite de la légende
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Exercice 6:
Analysez le tableau de données et répondez aux questions suivantes.
Quantités de gaz pour 100 mL de sang
| Oxygène | Dioxyde de carbone | Azote | |
|---|---|---|---|
| en (a) | 14 mL | 52 mL | 1 mL |
| en (b) | 20 mL | 48 mL | 1 mL |
1. Décrire les données du tableau, puis à propos de chaque gaz, construire une phrase comparant la quantité de gaz contenue en (a) à celle contenue en (b).
2. Que représentent (a) et (b) ?
3. Déduire de cette comparaison ce qui se passe au niveau des poumons d’une part, au niveau des organes d’autre part.
4. Donner le schéma fonctionnel d’une alvéole pulmonaire , puis montrer par des flèches colorées (rouge : oxygène ; bleu : dioxyde de carbone) dans quels sens se réalisent ces différents échanges gazeux.
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Exercice 7:
Expérience:
Pour étudier les échanges gazeux durant la respiration cellulaire, on réalise l’expérience suivante :
On place dans une enceinte bien fermée des tissus musculaires vivants à 37°C. On mesure le taux de CO₂ et celui d’O₂ pendant 5 minutes. Les résultats figurent dans le tableau ci-dessous.
Résultats expérimentaux
| Temps (min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Taux d’O₂ (%) | 21 | 19 | 18 | 17.5 | 17 | 16.5 |
| Taux de CO₂ (%) | 0.03 | 0.8 | 1.5 | 1.8 | 2.1 | 2.5 |
1 – Poser le problème étudié dans cette expérience.
2 – Tracer la courbe montrant la variation du taux de dioxygène (O₂) en fonction du temps.
3 – a- Analyser les résultats représentés dans le tableau ci-dessus.
b- Tirer une conclusion quant aux gaz échangés durant la respiration cellulaire.
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Exercice 8:
Afin de déterminer les gaz échangés au niveau des organes, on dose les volumes de O₂ et de CO₂ dans le sang entrant et sortant d’un muscle (organe) au repos. Les résultats du dosage figurent dans le document ci-dessous.
Volume de O₂ et de CO₂ (en mL/100 mL de sang)
1- Relever la couleur du sang :
a- Entrant dans le muscle.
b- Sortant du muscle.
2- a- Analyser les résultats obtenus.
b- Que peut-on conclure quant aux gaz échangés au niveau du muscle?
3- Nommer le constituant du sang qui transporte le plus de :
a- Dioxygène
b- Dioxyde de carbone.
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Exercice 9 :
Le tableau ci-dessous représente les pressions partielles du dioxygène et du dioxyde de carbone dans le sang sortant des poumons, chez une personne saine et chez une autre personne anémique qui souffre d’une difficulté respiratoire.
| Pression partielle du dioxygène (en kPa) | Pression partielle du dioxyde de carbone (en kPa) | |
|---|---|---|
| Personne saine | 13,2 | 5,2 |
| Personne anémique | 5,5 | 6,4 |
1 –
a- Comparer, chez ces deux personnes, les pressions partielles du :
- dioxygène
- dioxyde de carbone.
b- Dégager de cette comparaison la cause de la difficulté respiratoire chez la personne anémique.
2 –Nommer le constituant des globules rouges qui assure le transport du dioxygène.
3 –En se basant sur les informations fournies ci-dessus et les connaissances, expliquer pourquoi la personne anémique a une faible pression partielle du dioxygène.
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Exercice 10:
Contexte:
Le système respiratoire est constamment exposé à des agressions extérieures. Plusieurs facteurs environnementaux et comportementaux peuvent affecter son bon fonctionnement. Analysez les situations suivantes et répondez aux questions.
Situation 1: Le tabagisme
Majid, 17 ans, fume depuis 2 ans. Il tousse fréquemment, est essoufflé lors des efforts physiques et a remarqué que ses performances sportives ont diminué.
a- Quels sont les effets du tabagisme sur l’appareil respiratoire de Marc?
b- Proposez deux solutions pour aider Majid à réduire les risques.
Situation 2: Pollution atmosphérique
Dans une grande ville, le taux de particules fines (PM2.5) dépasse fréquemment les limites recommandées par l’OMS. Les habitants se plaignent d’irritations des voies respiratoires et d’augmentation des crises d’asthme.
a- Citez deux polluants atmosphériques nocifs pour l’appareil respiratoire et leurs effets.
b- Quelles mesures individuelles et collectives peut-on prendre pour se protéger?
Situation 3: Maladies respiratoires
La tuberculose est une maladie infectieuse qui affecte principalement les poumons. Elle se transmet par voie aérienne lorsqu’une personne infectée tousse, éternue ou parle.
a- Quels sont les symptômes principaux de la tuberculose pulmonaire?
b- Comment peut-on prévenir la transmission de cette maladie?
Question de synthèse
4- Complétez le tableau suivant sur les moyens de protection de l’appareil respiratoire:
| Facteur de risque | Effets sur l’appareil respiratoire | Moyens de prévention |
|---|---|---|
| Tabagisme | ||
| Pollution atmosphérique | ||
| Maladies infectieuses (tuberculose) |
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