aider moi plz je ne comprend rien du tout (respirer c'est bruler)

Sujet du devoir

RESPIRER, c’est BRÛLER !

Lors de la pratique d’un sport, l’énergie nécessaire à l’organisme est produite au niveau cellulaire par des transformations chimiques mettant en jeu le glucose. Comment décrire et modéliser ces transformations ?

Document 1 : Respiration et alimentation

« La respiration n’est qu’une combustion lente de carbone et d’hydrogène, qui est semblable en tout à celle qui s’opère dans une lampe, […] et les animaux qui respirent sont de véritables corps combustibles qui brûlent et se consument. Dans la respiration, comme dans la combustion, c’est l’air de l’atmosphère qui fournit l’oxygène […] ; mais, comme […] c’est le sang qui fournit le combustible, si les animaux ne réparaient pas par les aliments ce qu’ils perdent par la respiration, l’huile manquerait bientôt à la lampe, et l’animal périrait, comme une lampe s’éteint lorsqu’elle manque de nourriture. »

Extrait du Premier mémoire sur la respiration des animaux, Mémoires de l’Académie des sciences, MM. Lavoisier et Seguin, 1789

Document 2 : Où le corps puise-t-il son énergie ?

Les activités physiques nécessitent un apport d’énergie qui provient des réactions chimiques se produisant dans l’organisme et dont les réactifs de base sont les glucides, les lipides et les protides.

Lors d’un effort physique, l’augmentation des apports énergétiques doit être assurée rapidement.

Une des principales réserves d’énergie est le glycogène, molécule stockée dans les muscles et le foie.

Durant un effort physique, le glycogène libère du glucose, qui va servir de réactif à la réaction produisant de l’énergie.

Document 3 : Deux transformations chimiques

Le glucose (C6H12O6), issu de la digestion des aliments, est la principale source d’énergie des cellules.

Lors d’un effort, l’énergie est obtenue par sa dégradation dans le processus de respiration cellulaire.

Deux mécanismes principaux sont à l’œuvre en fonction de l’effort à fournir. Ils se déroulent à pression cellulaire constante et provoquent une élévation de température corporelle.

Le processus aérobie intervient dans la pratique des sports d’endurance, comme le triathlon ou le cyclisme. Le glucose réagit ici avec le dioxygène (O2) et produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O). Ce processus libère beaucoup d’énergie, mais est limité par la capacité de l’organisme à fournir du dioxygène aux cellules. Seuls 25% environ de l’énergie fournie par le processus aérobie sont utilisés sous forme d’énergie mécanique pour l’effort musculaire lui-même, le reste étant transformé en chaleur. Cette dernière a pour effet d’augmenter la température du corps, déclenchant un mécanisme réflexe de sudation dans lequel l’eau libérée rafraîchit le corps échauffé.

Le processus anaérobie est, quant à lui, mobilisé dans la réalisation d’un effort intense sur une durée moyenne, comme en judo ou en lutte. Ici, la dégradation du glucose se fait en l’absence de dioxygène et produit de l’acide lactique (C3H6O3). SI l’effort se produit trop longtemps, l’acide lactique s’accumule dans les muscles, c’est la crampe !

Document 4 : Production d’énergie dans la cellule

Les mitochondries sont des constituants des cellules dans lesquels se produisent des transformations chimiques. Ces transformations utilisent le glucose (C6H12O6) pour synthétiser une molécule nommée ATP. L’ATP joue un rôle décisif dans la production d’énergie indispensable au fonctionnement des cellules.

Mécanisme de respiration cellulaire

Document 5 : Quelques données chiffrées

Besoins énergétiques journaliers d’un sportif :

- 6 300kJ pour assurer les fonctions vitales

- 5 200 kJ pour l’effort musculaire

Energie libérée par une mole de glucose dans un processus aérobie : 2 800kJ

Energie libérée par la combustion complète d’une mole de butyrine (lipide contenu dans le beurre, de formule brute C15H26O6) : 8 200kJ

Document 6 : De l’amidon au glucose

Présent dans de nombreux aliments, l’amidon est un sucre complexe indispensable au sportif pour entretenir ses réserves énergétiques. Le pain, les pâtes, les pommes de terre ou les céréales sont autant d’aliments contenant de l’amidon.

La dégradation des aliments durant la digestion s’effectue au cours d’un ensemble de réactions à divers niveaux du tube digestif. L’une d’elle, l’hydrolyse acide, s’effectue dans l’estomac en présence de suc gastrique (constitué d’acide chlorhydrique concentré), qui rend le milieu très acide (pH≈1,5) et permet la transformation de l’amidon en glucose. La température requise est d’environ 37°C.

Etude du processus aérobie :

1. Définis le terme « aérobie ».

2. Complète le diagramme suivant, modélisant la transformation chimique du glucose lors du processus aérobie.

Etat initial Etat final

pression Pi : …………………………

température θi = 37,5°C

espèces chimiques (formule, état physique) :

………………………………………………….

…………………………………………………. à ………………….. pression finale Pf : …………………… température θf : …………………….. espèces chimiques (formule, état physique) : …………………………………………………. ………………………………………………….

3. Ecris la réaction chimique modélisant la transformation chimique du glucose lors du processus aérobie et l’équation chimique ajustée qui en découle.

4. Ce processus est-il endo- ou exothermique ?

5. Quels points communs existe-t-il entre la réaction de respiration aérobie et celle de combustion ?

6. La respiration est une « combustion lente » selon Lavoisier : quel en est le combustible ?

7. Explique la phrase : « si les animaux ne réparaient pas habituellement par les aliments ce qu’ils perdent par la respiration, l’huile manquerait bientôt à la lampe ».

8. Pourquoi les besoins alimentaires augmentent-ils lors d’une pratique sportive ?

9. Combien de moles de glucose un sportif doit-il utiliser en processus aérobie pour couvrir son effort musculaire journalier ?

En déduire la masse de glucose seul qu’il devrait alors consommer quotidiennement pour couvrir ses besoins en énergie musculaire.

10. Le glucose peut-il être seul à l’origine de l’énergie nécessaire pour le corps ?

Quelles sont les autres sources d’énergie disponibles ?

11. Ecris l’équation ajustée de la combustion complète de la butyrine.

Etude du processus anaérobie :

1. Définis le terme « anaérobie ».

2. Complète le diagramme suivant, modélisant la transformation chimique du glucose lors du processus anaérobie.

Etat initial Etat final

pression Pi : …………………………

température θi = 37,5°C

espèce chimique(formule, état physique) :

…………………………………………………. à ………………….. pression finale Pf : …………………… température θf : …………………….. espèce chimique (formule, état physique) : ………………………………………………….

3. Ecris la réaction chimique modélisant la transformation chimique du glucose lors du processus anaérobie et l’équation chimique ajustée qui en découle.

Conclure :

Les recommandations suivantes ont été faites à un sportif :

« Manger pâtes et féculents la veille de l’épreuve, pain beurré et jus de fruit au petit déjeuner, boire beaucoup d’eau et réaliser des efforts progressifs en respirant profondément. »

A partir de l’analyse des documents, développe un argumentaire scientifique pour démontrer au sportif le bien-fondé des recommandations qui lui ont été faites.