Objectifs

• Montrer que la respiration consiste à prélever du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone.
• Mettre en évidence le dioxyde de carbone rejeté grâce à l'eau de chaux.
• Décrire le trajet de l'air dans l'appareil respiratoire humain.
• Expliquer que, dans les cellules, le dioxygène sert à libérer l'énergie des nutriments.
• Reconnaître les organes respiratoires de différents êtres vivants (poumons, branchies, trachées, peau).

1. Respirer : un échange de gaz avec le milieu

Tous les êtres vivants respirent, animaux comme végétaux, le jour comme la nuit. Respirer, c'est réaliser des échanges gazeux avec le milieu (air ou eau) :

• on prélève du dioxygène \(\ce{O2}\) ;
• on rejette du dioxyde de carbone \(\ce{CO2}\) (et de la vapeur d'eau).

L'air que l'on inspire contient environ 21 % de dioxygène et seulement des traces de dioxyde de carbone ; l'air expiré contient moins de dioxygène (environ 16 %) et beaucoup plus de dioxyde de carbone (environ 4 %).

Une expérience : l'eau de chaux

L'eau de chaux est un liquide transparent qui se trouble (devient blanc laiteux) en présence de dioxyde de carbone. On fait passer de l'air ambiant dans un premier tube d'eau de chaux avec une pompe, puis on souffle de l'air expiré, avec une paille, dans un second tube. Que va-t-on observer ? Cherche avant d'ouvrir.

2. Le trajet de l'air chez l'être humain

L'air entre par le nez (fosses nasales) ou la bouche, descend dans la trachée, puis dans les deux bronches, qui se divisent en bronchioles de plus en plus fines jusqu'aux alvéoles pulmonaires, au cœur des poumons. Sous les poumons, un muscle, le diaphragme, s'abaisse à l'inspiration pour faire entrer l'air.

Place les noms des organes sur le schéma :

Voici le trajet du dioxygène, du nez jusqu'aux muscles :

flowchart LR
A[Nez] --> B[Trachee]
B --> C[Bronches]
C --> D[Alveoles]
D --> E[Sang]
E --> F[Cellules]

Dans les alvéoles, la paroi est très fine et entourée de minuscules vaisseaux sanguins : le dioxygène passe de l'air dans le sang, et le dioxyde de carbone passe du sang dans l'air, qui sera expiré. Le sang transporte ensuite le dioxygène vers tous les organes.

3. La respiration dans les cellules : libérer l'énergie

Dans chaque cellule, les nutriments réagissent avec le dioxygène. C'est la respiration cellulaire :

Le sang apporte aux cellules le dioxygène et les nutriments, et il emporte le dioxyde de carbone produit jusqu'aux poumons, qui le rejettent.

Exemple résolu : pourquoi respire-t-on plus vite pendant l'effort ?

4. Respirer dans tous les milieux

Les organes respiratoires changent selon l'être vivant et son milieu de vie :

Les plantes respirent aussi : elles prélèvent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone, surtout par leurs feuilles, jour et nuit.

Exemple résolu

On place un criquet dans un bocal fermé avec un petit récipient d'eau de chaux. Un second bocal identique ne contient que l'eau de chaux. Après quelques heures, seule l'eau de chaux du bocal avec le criquet est trouble. Que conclure ? Cherche d'abord.

Erreurs fréquentes

• Croire que les plantes ne respirent pas, ou seulement la nuit : elles respirent tout le temps.
• Penser que l'air expiré ne contient plus de dioxygène.
• Réduire la respiration aux mouvements de la cage thoracique, en oubliant les cellules.
• Dire que les poissons respirent l'eau elle-même.

Récapitulatif

Cartes mémo