Nutrition des organes : besoins des cellules et transport par le sang

Rappels de 6e (organes, cellules, nutriments) ; ce dont chaque cellule a besoin et ce qu’elle rejette ; la respiration cellulaire, qui libère l’énergie du glucose ; les échanges aux poumons et aux muscles ; le sang, le cœur et les vaisseaux ; l’organisme à l’effort.

À propos de cette page

Six problèmes à partir de documents : du déjeuner de Mila à ses cellules, le sang à l’entrée et à la sortie des poumons, une prise de sang et le renouvellement des globules rouges, deux élèves en EPS, le mur du marathon et le dioxygène prélevé par les muscles d’un cycliste.

6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document et je repère l’organe, la situation (repos ou effort) et les unités (mL, L, par minute, kcal).
Je compare l’entrée et la sortie, ou le repos et l’effort : une soustraction pour ce qui est prélevé ou rejeté.
Je calcule un débit (fréquence × volume) ou une quantité par minute, en convertissant les L en mL si besoin.
J’explique avec le cours : besoins des cellules, respiration cellulaire, diffusion, rôle du sang et du cœur.
Je réponds par une phrase avec le mot exact du chapitre.

Problème 1 · Du déjeuner de Mila à ses cellules★★★Facile

Document 1 — Le repas. Mila déjeune à la cantine : poulet, haricots verts, riz, yaourt, poire et un verre d’eau.

Document 2 — Ce que donne la digestion.

Ce que contiennent les aliments	Ce que donne la digestion
protéines (poulet, yaourt)	acides aminés
glucides (riz, poire)	glucose
lipides (un peu dans le poulet et le yaourt)	acides gras
eau, sels minéraux, vitamines	ils passent dans le sang sans être digérés

Document 3 — Une mesure. Deux heures après un repas, le sang qui quitte l’intestin grêle contient beaucoup plus de glucose et d’acides aminés qu’avant le repas.

1. La digestion du poulet donne surtout des acides .
Le poulet est riche en protéines : leur digestion donne des acides aminés.
2. La digestion du riz donne surtout du .
Le riz est riche en glucides : leur digestion donne du glucose.
3. Le riz et la poire sont des aliments ; le glucose et les acides aminés sont des .
Ce qui passe dans le sang après la digestion : des nutriments.
4. D’après le document 3, les nutriments passent dans le sang au niveau de l’ grêle.
Le sang qui quitte l’intestin grêle s’est enrichi en nutriments : c’est là qu’ils traversent la paroi.
5. L’eau que boit Mila n’a pas besoin d’être pour passer dans le sang.
D’après le document 2, l’eau passe dans le sang sans être digérée.

Problème 2 · Le sang à l’entrée et à la sortie des poumons★★★Moyen

Document 1 — Les mesures. Contenu de 100 mL de sang (valeurs moyennes au repos).

	Sang qui arrive aux poumons	Sang qui quitte les poumons
Dioxygène	15,5 mL	20 mL
Dioxyde de carbone	52 mL	48 mL

Document 2 — Le débit. Au repos, environ 5 000 mL de sang traversent les poumons chaque minute.

1. Dans 100 mL de sang, les poumons ajoutent mL de dioxygène.
20 − 15,5 = 4,5 mL.
2. Dans 100 mL de sang, ils retirent mL de dioxyde de carbone.
52 − 48 = 4 mL.
3. Chaque minute, le sang qui traverse les poumons se charge donc de mL de dioxygène.
5 000 mL, c’est 5 000 ÷ 100 = 50 fois 100 mL : 50 × 4,5 = 225 mL de dioxygène par minute.
4. Ces gaz traversent la paroi des alvéoles et des capillaires par .
Par diffusion, du côté où chaque gaz est abondant vers le côté où il est rare.
5. Le sang qui quitte les poumons rejoint la moitié du cœur.
La moitié gauche, qui l’envoie vers tous les autres organes.

Problème 3 · Une prise de sang★★★Moyen

Document 1 — Les résultats de Sami. Nombre de cellules dans 1 mm³ de sang.

Globules rouges	Globules blancs	Plaquettes
4,9 millions	7 000	250 000

Document 2 — Le volume de sang. Sami a environ 5 L de sang. 1 L = 1 million de mm³.

Document 3 — Une vie courte. Un globule rouge vit environ 120 jours ; la moelle des os en fabrique sans cesse de nouveaux.

1. Dans le sang de Sami, il y a fois plus de globules rouges que de globules blancs.
4 900 000 ÷ 7 000 = 700.
2. 5 L de sang, c’est millions de mm³.
5 × 1 million = 5 millions de mm³.
3. Le sang de Sami contient donc environ milliards de globules rouges.
4,9 millions × 5 millions = 24,5 millions de millions, soit 24 500 milliards.
4. Chaque jour, la moelle des os en remplace environ milliards (arrondi à l’unité).
24 500 ÷ 120 ≈ 204,2 : environ 204 milliards par jour.
5. Les cellules du sang qui arrêtent les saignements sont les .
Les plaquettes, qui forment un bouchon quand un vaisseau est abîmé.

Problème 4 · Deux élèves en EPS★★★Moyen

Document 1 — Fréquence cardiaque. Léo nage trois fois par semaine ; Hugo fait peu de sport. Tous deux courent 6 minutes.

Battements par minute	Au repos	À la fin de la course	3 min après la course
Léo	56	150	90
Hugo	78	182	140

Document 2 — Volume éjecté. Au repos, le cœur de Léo éjecte 90 mL de sang à chaque battement, celui de Hugo 65 mL.

1. Pendant la course, la fréquence cardiaque de Hugo augmente de battements par minute.
182 − 78 = 104 battements par minute.
2. Au repos, le débit cardiaque de Léo est de mL par minute.
56 × 90 = 5 040 mL par minute.
3. Au repos, le débit cardiaque de Hugo est de mL par minute.
78 × 65 = 5 070 mL par minute.
4. Leurs débits sont presque égaux : le cœur de Léo bat moins vite, mais éjecte plus de à chaque battement.
Plus de sang : un cœur entraîné, plus musclé, éjecte un plus grand volume à chaque battement.
5. Trois minutes après la course, le cœur le plus proche de sa valeur de repos est celui de .
Léo : 90 − 56 = 34 battements au-dessus du repos ; Hugo : 140 − 78 = 62. La récupération de Léo est plus rapide.

Problème 5 · Le mur du marathon★★★Difficile

Document 1 — L’énergie dépensée. Un marathon mesure 42,195 km. En courant, on dépense environ 1 kilocalorie (kcal) par kilogramme de masse et par kilomètre.

Document 2 — Deux réserves. Les muscles tirent leur énergie du glucose, mis en réserve sous forme de glycogène dans le foie et les muscles (environ 2 000 kcal chez un coureur bien nourri), et des acides gras, puisés dans les graisses du corps : cette réserve-là est très grande, mais les muscles ne l’utilisent que lentement.

Document 3 — Le mur. Vers le 30^e kilomètre, beaucoup de coureurs « touchent le mur » : jambes lourdes, vitesse qui chute, alors que leur respiration et leur cœur fonctionnent normalement. Pour le repousser, ils mangent des féculents les jours précédents et prennent des boissons ou des gels sucrés pendant la course.

1. Un coureur de 60 kg dépense environ kcal pendant un marathon (arrondi à la centaine).
60 × 42,195 = 2 531,7 : environ 2 500 kcal.
2. Si ses muscles n’utilisaient que les 2 000 kcal de son glycogène, il pourrait courir environ km (arrondi à l’unité).
Il dépense 60 kcal par kilomètre : 2 000 ÷ 60 ≈ 33,3, soit environ 33 km, moins qu’un marathon.
3. Au moment du mur, la respiration est normale : ce n’est pas le qui manque.
Le dioxygène arrive normalement aux muscles.
4. Ce qui manque, c’est le nutriment qui sert de principale source d’énergie : le .
Le glucose : la réserve de glycogène est presque vide, et les acides gras ne fournissent pas l’énergie assez vite.
5. Le glucose d’un gel sucré passe dans le , qui l’apporte aux muscles.
Dans le sang, au niveau de l’intestin grêle ; les cellules musculaires l’utilisent pour leur respiration cellulaire.

Problème 6 · Plus de sang et plus de dioxygène prélevé★★★Difficile

Document 1 — Le sang reçu par les muscles. Muscles des jambes d’un cycliste entraîné (valeurs arrondies) : 1,2 L de sang par minute au repos, 20 L par minute pendant un effort intense.

Document 2 — Le dioxygène prélevé. Dans chaque 100 mL de sang qui les traversent, ces muscles prélèvent 6 mL de dioxygène au repos et 16 mL pendant l’effort.

1. Au repos, les muscles des jambes prélèvent mL de dioxygène par minute.
1,2 L = 1 200 mL = 12 fois 100 mL : 12 × 6 = 72 mL par minute.
2. Pendant l’effort, ils en prélèvent mL par minute.
20 L = 20 000 mL = 200 fois 100 mL : 200 × 16 = 3 200 mL par minute.
3. Leur consommation de dioxygène est multipliée par environ (arrondi à l’unité).
3 200 ÷ 72 ≈ 44,4 : environ 44. Les deux changements s’ajoutent : plus de sang, et plus de dioxygène pris dans chaque litre.
4. Les muscles reçoivent plus de sang parce que le cœur pompe plus et que leurs vaisseaux s’.
Le débit cardiaque augmente et les vaisseaux des muscles s’élargissent.
5. Ce dioxygène sert à la respiration cellulaire, qui rejette davantage de dioxyde de .
De dioxyde de carbone, emporté par le sang jusqu’aux poumons.

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