BIO - La Circulation

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Notes du chapitre 'La fonction respiratoire' recontré en prépa BCPST, avec photos couleurs et schémas originaux.

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Muscles squelettiques

Muscles squelettiques0.2

Coeur0.04

Encphale0.13

Organes abdominaux0.24

Autres0.39

BIO - La Respiration

FORMULAIRELoi de Fick: = -KPS/e ou -KCS/e (K=constante de diffusion, e=paisseur)
Loi de Poiseuille: PAM = DC x RTP, RTP = 8L/r4
C = V/PTM, (C= compliance, PTM = pression transmurale, entre extrieur et intrieur d'un artre)
Ks x Pi = teneur en gaz dissous
vddiffusion 1/MM
DV = frquence ventilation x volume courant
Hhb + 4O2 = HbO8 + H+
P = R x D
PHn =Phc Phl
D = P x r4/8L
Dorgane = PAM r4organe/K
R = Rc/n rsistance dans l'ensemble des capillaires
V=D/A vitesse d'coulement du sang dans un vaisseau
gain = erreur rsiduelle/correction



Grands niveaux dorganisation du monde vivant:Cellule plus petite unit vivante capable dchanger matire et nergie avec le milieu extrieur, mais galement capable de reproductionAtomesFondamentales dans les tre vivants: C (50%) HON (95% matire sche en tout, fabrique par l'tre vivant)

Trs courant: PS Mg, Ca, Na, Cl

lments trace

Molcules

Organites

Individu (pluricellulaire)Tissu - un ensemble de cellules diffrencies de la mme faon, ou spcialiss dans une fonction dtermine. Les modalits (ex. de liaisons entre les cellules) sont toujours les mmes pour un tissu donn. Cellules semblables sur le planphysiologiues, chimiques et fonctionnels. Exemples:Tissus animauxtissus musculaires que de cellules vivantescardiaque (myocarde)

squelette

lisse

nerveux

conjonctifssang

cartilagineux

osseux

typique

pithliaux

tissus vgtaux cellules vivantes et cellules mortes associs des cellules vivantesrevtement

conducteur

soutient

parenchyme

scrteur

Organe ensemble de tissus associs ensemble pour assurer une mme fonction

Appareil (ensemble dorganes qui concourent une mme fonction) / systme (appareil o un type de cellules est majoritaire, et celles-ci constituent un rseau)

cosystme ensemble dune biocnose et du biotope associs, ou ensemble des relations existantes entre les individus du biocnose et des relations entre la biocnose et le biotopePopulation ensemble dindividus de la mme espce

Biocnose biome, biosphere ensemble dinvidus (communaut) constitue de populations diffrents vivants dans un mme milieu, le biotope

Biome ensemble dcosystmes situ sur une aire gographique caractriss par des conditions climatiques uniformes, ex. savanne, tundra, fort tropicale

Biosphre lensemble des cosystmes prsents la surface de la Terre

-> Individu, cosystme et cellules sont des units fonctionnellesCaractristiques des molcules organiques:Produite par des organismes

Contient de lnergie potentielle

Matire vivante = matriel organique (protines, sucres, nuclotides, lipides) + matire minrale (eau, ions minraux, ions mtaux)-> Pas de plasmodesme entre une cellule vgtale morte et une vivante!Espce: Dfinition phntique les individus qui appartiennent la mme espce ont une ressemblance morphologique plus proche que les autres espces

Dfinition biologique les individus de la mme espce sont interfconds (peuvent se reproduire et avoir une progniture fertile)

Dfinition cologique les individus de la mme espce occupent la mme niche cologique

Dfinition phylogntique les individus prsentent un ensemble de caractres drivs dun anctre commun et unique

LA RESPIRATION un exemple de fonction en interaction directe avec lenvironnementPLAN:Surfaces dchangesSurface

paisseur

Distance de diffusion

Maintien dhumidit

Protection mcanique

Fluide externe (air/eau)Voie suivie

Moteur de ventilation

Contrle de la ventilation

Fluide interneVoies

Moteurs de circulation

Pigments

Rle de la fonction de respiration:changes gazeux avec le milieu -> respiration propre

Distribution dO2 et limination de CO2 des cellules -> circulation

Utilisation dO2 dans les mitochondries -> respiration cellulaire

Les mtazoaires sont

Transports par le sang:O2

CO2

Nutriments (glucose, etc.)

Dchets de mtabolisme (ure, etc.)

Messagers intercellulaires

Hormones

Source dnergie des cellules:Fermentations certaines bactries, lhmatie des mammifres

Catabolisme oxydatif (respiration cellulaire) cellules des mtazoaires, neuronesRespiration arobie utilisation dO2 comme accepteur final

Respiration nitrate utilisation de nitrate comme accepteur final

Respiration sulfate utilisation de sulfate comme accepteur final chez certains procaryotes

Un peu des deux cellules musculaires, certaines bactries

Comparaison dexemples:PropritEcrevissePoisson tlostenHommeSourisCriquet

MilieuAquatiqueAquatiqueArienArienArien

Proprits des milieux aquatiques et ariensPropritMilieu aquatiqueMilieu arien

Masse volumique800 fois plus levMilieu porteurFacilite les changes aux surfaces dchangesSparation des lamelles et filaments des branchiesSoutien des organes respiratoires800 fois moins denseMilieu peu porteurOrganes respiratoires doivent tre internes pour protection et maintenir humides les surfaces dchangeNcessit dune masse corporelle plus faibleNcessit de structures de soutien des organes respiratoires

Viscosit50 fois plus levMise en circulation au contact des surfaces dchange coteuse en nergie50 fois moins levRenouvellement de lair dans voies respiratoires plus conomique

Solubilit dO2Pauvre en O2, sauf eaux froides et peu sales. O2 peu soluble dans leauEx. 0,15 mmol/L O2 15C pour 5,20mmol/L dans lairRiche en O2, mais PO2 peut devenir limitant en altitude

Solubilit de CO2CO2 30 fois plus solubleEx. CO2 en faible concentration

Vitesse de diffusion des gazV 1/MMVitesse de diffusion dO2 10.000 fois plus faibleDistance de diffusion plus faible, 1/10 mmLes gaz ne traversent les membranes qu ltat dissous ncessit de maintient dhumidit des surfaces dchanges (internalisation)Distance de diffusion plus grande, 1-2mm

Capacitance pour O2

Capacitance pour CO2C(CO2) 30x suprieur ) C(O2) pas de problme dlimination du CO2

nergie ncessaire pour ventilationlev (30-50% O2 obtenu)Faible (3% O2 obtenu)

Adapttions ncessareBrassage dO2Protection pour des structures volumineusesMcanisme dextraction dO2 car conc. O2 faibleProtection des structures contre la dshydratation (internalisation)Protection contre laffaissement des structures (cage thoracique, etc.)

Capacitance: capacit de transporter des gaz sous diffrentes formesTeneur en gaz dissous = coefficient de solubilit x pression partielle du gaz dans lair = Ks x Pi = teneur en gaz dissousSolubilit des gaz dpend de:Nature du gaz

Pi dans lair

T de leau

Salinit

La pression partielle dans leau doit tre gale la pression partielle dans lairTypes de transports ncessaires:Diffusion du sang et des gaz peut suffir pour les petits organismes - d= - KxSP/d (loi de Fick) ncessite un maintien du gradient

Convection du sang et des gaz, ncessaire dans des plus grands organismes c= - DCP

Le signe vient du fait que les changes sont fait de conc. leve conc. Faible

Loi de Fick: Flux = -D S/d C (Pp)
Dbit de diffusion: M = -SpK/e
Capacitanc: variation de conc./variation Pi O2 plus soluble dans l'eau douce et froidevddiffusion 1/MMO2CO2

Plus abdonant (21%)Moins abondant (0,03%)

P(O2) plus faible (159mmHg)P(CO2) plus lev

Solubilit en eau plus faible (31,4 mL/L)Solubilit plus leve (1.019mL/L)

Plus soluble dans l'eau douce et froidePlus soluble dans l'eau douce et froide

Quantit dans l'eau plus faible (0,3mL/L 15C)

Vitesse de diffusion plus rapide (0,15)Vitesse de diffusion plus faible (inversement proportionnel MM) (0,17)

Capacitance faible (0,007 L/L)

K (constante de diffusion) plus faible (46x10-6)K plus faible (93x10-6)

Dulcicole: animal qui vit en milieu deau douceSURFACES DECHANGESSurfaces vagines (branchies):Tgumentaires (dorigine ectodermique) exemple des trichobranchies de lcrevisse

4 ranges de branchies ports par 6 paires dappendices (Pmx2, Pmx3, P1, P2, P3, P4, petite sur P5)

Contenus dans la cavit cphalothoracique

Protgs par un repli tgumentaire (branchiostgite)

piderme unistratifi (simple) trs fin entre eau et hmolymphe

Proprits

Protection (branchiostgite)

Bien humidifi

Grande suface de diffusion

Faible distance de diffusion

Vasculariss par de lhmolymphe, un vaisseau qui vient et repart

deux cavits dlimits par les stgites, dans lesquelles circulent l'eau:cavit hypobranchial affrente, entre face interne des branchies et les pleurites

cavit pibranchial effrent, entre face externe des branchies et branchiostgites

circulation contre-courant de l'hmolymphe

circulation unidirectionnelle de l'eau

appareil circulatoire, ouvert, simple:cur artriel propulse hmolymphe

vaisseaux

lacunes (=sinus)

hmolymphe hmocyanine

Lamellaires (dorigine pharyngiennes) exemple des branchies lamellaires opercules des poissons tlostensArc branchiale supporte une lame branchiale

4 paires de branchies chaque branchie constitu de 2 feuillets s'appelle une holobranchie

Chaque lame est soutenu par un arc osseux (arc branchial)

Chaque lame compose de plusieurs filaments

Chaque filament porte des stries (lamelles)

Les branchiospines sur les arcs branchiaux servent la filtration de leau

Caractristiques des surfaces dchange (les lamelles)Fai