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16.3 : Systèmes circulatoire et respiratoire - Biologie

16.3 : Systèmes circulatoire et respiratoire - Biologie


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Les animaux sont des organismes multicellulaires complexes qui nécessitent un mécanisme pour transporter les nutriments dans tout leur corps et éliminer les déchets. Ce vaste réseau alimente les cellules, les tissus et les organes en oxygène et en nutriments, et élimine le dioxyde de carbone et les déchets.

Le moyen de transport des gaz et autres molécules est le sang, qui circule continuellement dans le système. Les différences de pression dans le système provoquent le mouvement du sang et sont créées par le pompage du cœur.

Les échanges gazeux entre les tissus et le sang sont une fonction essentielle du système circulatoire. Chez les humains, les autres mammifères et les oiseaux, le sang absorbe l'oxygène et libère du dioxyde de carbone dans les poumons. Ainsi, les systèmes circulatoire et respiratoire, dont la fonction est d'obtenir de l'oxygène et de rejeter du dioxyde de carbone, fonctionnent en tandem.

Le système respiratoire

Inspirez et retenez-le. Attendez quelques secondes puis laissez-le sortir. Les humains, lorsqu'ils ne font pas d'efforts, respirent environ 15 fois par minute en moyenne. Cela équivaut à environ 900 respirations par heure ou 21 600 respirations par jour. À chaque inspiration, l'air remplit les poumons et à chaque expiration, il ressort. Cet air fait plus que simplement gonfler et dégonfler les poumons dans la cavité thoracique. L'air contient de l'oxygène qui traverse le tissu pulmonaire, pénètre dans la circulation sanguine et se rend aux organes et aux tissus. Là, l'oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone, qui est un déchet cellulaire. Le dioxyde de carbone sort des cellules, pénètre dans la circulation sanguine, retourne dans les poumons et est expiré hors du corps pendant l'expiration.

La respiration est à la fois un événement volontaire et involontaire. La fréquence à laquelle une respiration est prise et la quantité d'air inhalée ou expirée sont régulées par le centre respiratoire du cerveau en réponse aux signaux qu'il reçoit concernant la teneur en dioxyde de carbone du sang. Cependant, il est possible de passer outre cette régulation automatique pour des activités telles que parler, chanter et nager sous l'eau.

Pendant l'inhalation, le diaphragme descend en créant une pression négative autour des poumons et ils commencent à se gonfler, aspirant l'air de l'extérieur du corps. L'air pénètre dans le corps par la cavité nasale située juste à l'intérieur du nez (Figure 16.3.1). Lorsque l'air traverse la cavité nasale, l'air est réchauffé à la température du corps et humidifié par l'humidité des muqueuses. Ces processus aident à équilibrer l'air avec les conditions corporelles, réduisant ainsi les dommages que l'air froid et sec peut causer. Les particules qui flottent dans l'air sont éliminées dans les voies nasales par les poils, le mucus et les cils. L'air est également échantillonné chimiquement par l'odorat.

À partir de la cavité nasale, l'air traverse le pharynx (gorge) et le larynx (boîte vocale) alors qu'il se dirige vers la trachée (figure 16.3.1). La fonction principale de la trachée est de canaliser l'air inhalé vers les poumons et l'air expiré hors du corps. La trachée humaine est un cylindre d'environ 25 à 30 cm (9,8 à 11,8 pouces) de long, qui se trouve devant l'œsophage et s'étend du pharynx à la cavité thoracique jusqu'aux poumons. Il est composé d'anneaux incomplets de cartilage et de muscle lisse. Le cartilage fournit force et soutien à la trachée pour maintenir le passage ouvert. La trachée est tapissée de cellules qui ont des cils et sécrètent du mucus. Le mucus attrape les particules qui ont été inhalées et les cils déplacent les particules vers le pharynx.

L'extrémité de la trachée se divise en deux bronches qui pénètrent dans les poumons droit et gauche. L'air pénètre dans les poumons par les bronches primaires. La bronche primaire se divise, créant des bronches de diamètre de plus en plus petit jusqu'à ce que les passages aient un diamètre inférieur à 1 mm (0,03 in) lorsqu'elles sont appelées bronchioles lorsqu'elles se divisent et se propagent dans les poumons. Comme la trachée, les bronches et les bronchioles sont constituées de cartilage et de muscle lisse. Les bronches sont innervées par les nerfs des systèmes nerveux parasympathique et sympathique qui contrôlent la contraction musculaire (parasympathique) ou la relaxation (sympathique) dans les bronches et les bronchioles, selon les signaux du système nerveux. Les bronchioles finales sont les bronchioles respiratoires. Des canaux alvéolaires sont attachés à l'extrémité de chaque bronchiole respiratoire. Au bout de chaque canal se trouvent des sacs alvéolaires contenant chacun 20 à 30 alvéoles. Les échanges gazeux ne se produisent que dans les alvéoles. Les alvéoles sont à parois minces et ressemblent à de minuscules bulles à l'intérieur des sacs. Les alvéoles sont en contact direct avec les capillaires du système circulatoire. Un tel contact intime garantit que l'oxygène se diffusera des alvéoles dans le sang. De plus, le dioxyde de carbone diffusera du sang dans les alvéoles pour être expiré. La disposition anatomique des capillaires et des alvéoles met l'accent sur la relation structurelle et fonctionnelle des systèmes respiratoire et circulatoire. Les estimations de la surface des alvéoles dans les poumons varient autour de 100 m2. Cette grande surface est à peu près la superficie d'un demi-terrain de tennis. Cette grande surface, combinée à la nature à paroi mince des cellules alvéolaires, permet aux gaz de se diffuser facilement à travers les cellules.

CONNEXION ARTISTIQUE

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système respiratoire humain est fausse ?

  1. Lorsque nous respirons, l'air se déplace du pharynx à la trachée.
  2. Les bronchioles se ramifient en bronches.
  3. Les canaux alvéolaires se connectent aux sacs alvéolaires.
  4. Les échanges gazeux entre les poumons et le sang ont lieu dans l'alvéole.

CONCEPT EN ACTION

Regardez cette vidéo pour un examen du système respiratoire.

Le système circulatoire

Le système circulatoire est un réseau de vaisseaux - les artères, les veines et les capillaires - et une pompe, le cœur. Dans tous les organismes vertébrés, il s'agit d'un système en boucle fermée, dans lequel le sang est en grande partie séparé de l'autre compartiment de liquide extracellulaire du corps, le liquide interstitiel, qui est le liquide qui baigne les cellules. Le sang circule à l'intérieur des vaisseaux sanguins et circule de manière unidirectionnelle depuis le cœur autour de l'une des deux voies circulatoires, puis retourne à nouveau vers le cœur ; c'est un système circulatoire fermé. Les systèmes circulatoires ouverts se trouvent chez les animaux invertébrés dans lesquels le liquide circulatoire baigne directement les organes internes, même s'il peut être déplacé avec un cœur qui pompe.

Le cœur

Le cœur est un muscle complexe composé de deux pompes : l'une qui pompe le sang via la circulation pulmonaire vers les poumons, et l'autre qui pompe le sang via la circulation systémique vers le reste des tissus du corps (et le cœur lui-même).

Le cœur est asymétrique, le côté gauche étant plus grand que le côté droit, en corrélation avec les différentes tailles des circuits pulmonaires et systémiques (Figure). Chez l'homme, le cœur a à peu près la taille d'un poing fermé ; il est divisé en quatre chambres : deux oreillettes et deux ventricules. Il y a une oreillette et un ventricule du côté droit et une oreillette et un ventricule du côté gauche. L'oreillette droite reçoit le sang désoxygéné de la circulation systémique par les veines principales : la veine cave supérieure, qui draine le sang de la tête et des veines qui viennent des bras, ainsi que la veine cave inférieure, qui draine le sang des veines qui proviennent des organes inférieurs et des jambes. Ce sang désoxygéné passe ensuite dans le ventricule droit par la valve tricuspide, ce qui empêche le reflux du sang. Une fois rempli, le ventricule droit se contracte, pompant le sang vers les poumons pour la réoxygénation. L'oreillette gauche reçoit le sang riche en oxygène des poumons. Ce sang passe par la valve prémolaire vers le ventricule gauche où le sang est pompé dans l'aorte. L'aorte est l'artère principale du corps, transportant le sang oxygéné vers les organes et les muscles du corps. Ce schéma de pompage est appelé double circulation et se retrouve chez tous les mammifères. (Figure 16.3.2).

CONNEXION ARTISTIQUE

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système circulatoire est fausse ?

  1. Le sang dans la veine pulmonaire est désoxygéné.
  2. Le sang de la veine cave inférieure est désoxygéné.
  3. Le sang dans l'artère pulmonaire est désoxygéné.
  4. Le sang dans l'aorte est oxygéné.

Le cycle cardiaque

L'objectif principal du cœur est de pomper le sang à travers le corps; il le fait dans une séquence répétitive appelée cycle cardiaque. Le cycle cardiaque est le flux sanguin dans le cœur coordonné par des signaux électrochimiques qui provoquent la contraction et la relaxation du muscle cardiaque. À chaque cycle cardiaque, une séquence de contractions expulse le sang, le pompant à travers le corps ; ceci est suivi d'une phase de relaxation, où le cœur se remplit de sang. Ces deux phases sont appelées respectivement la systole (contraction) et la diastole (relaxation) (Figure 16.3.3). Le signal de contraction commence à un endroit à l'extérieur de l'oreillette droite. Le signal électrochimique se déplace à partir de là à travers les oreillettes, les faisant se contracter. La contraction des oreillettes force le sang à travers les valves dans les ventricules. La fermeture de ces valves causée par la contraction des ventricules produit un son de « lubrification ». Le signal a, à ce moment, passé le long des parois du cœur, à travers un point entre l'oreillette droite et le ventricule droit. Le signal provoque alors la contraction des ventricules. Les ventricules se contractent en forçant le sang dans l'aorte et les artères pulmonaires. La fermeture des valves de ces artères causée par le retour du sang vers le cœur pendant la relaxation ventriculaire produit un son « dub » monosyllabique.

Le pompage du cœur est fonction des cellules du muscle cardiaque, ou cardiomyocytes, qui composent le muscle cardiaque. Les cardiomyocytes sont des cellules musculaires distinctes qui sont striées comme le muscle squelettique mais qui pompent de manière rythmique et involontaire comme le muscle lisse ; les cellules adjacentes sont reliées par des disques intercalés que l'on ne trouve que dans le muscle cardiaque. Ces connexions permettent au signal électrique de voyager directement vers les cellules musculaires voisines.

Les impulsions électriques dans le cœur produisent des courants électriques qui traversent le corps et peuvent être mesurés sur la peau à l'aide d'électrodes. Cette information peut être observée comme un électrocardiogramme (ECG) un enregistrement des impulsions électriques du muscle cardiaque.

CONCEPT EN ACTION

Visitez le site Web suivant pour voir le stimulateur cardiaque, ou système d'électrocardiogramme, en action.

Vaisseaux sanguins

Le sang du cœur est transporté à travers le corps par un réseau complexe de vaisseaux sanguins (figure 16.3.4). Les artères prélèvent le sang du cœur. L'artère principale de la circulation systémique est l'aorte ; il se ramifie en artères principales qui transportent le sang vers différents membres et organes. L'aorte et les artères proches du cœur ont des parois lourdes mais élastiques qui répondent et atténuent les différences de pression causées par les battements du cœur. Les artères plus éloignées du cœur ont plus de tissu musculaire dans leurs parois qui peuvent se contracter pour affecter les débits sanguins. Les artères principales divergent en artères mineures, puis en vaisseaux plus petits appelés artérioles, pour atteindre plus profondément les muscles et les organes du corps.

Les artérioles divergent en lits capillaires. Les lits capillaires contiennent un grand nombre, des dizaines à des centaines de capillaires qui se ramifient entre les cellules du corps. Les capillaires sont des tubes de diamètre étroit qui peuvent contenir des globules rouges uniques et sont les sites d'échange de nutriments, de déchets et d'oxygène avec les tissus au niveau cellulaire. Le liquide fuit également du sang dans l'espace interstitiel à partir des capillaires. Les capillaires convergent à nouveau dans les veinules qui se connectent aux veines mineures qui se connectent finalement aux veines principales. Les veines sont des vaisseaux sanguins qui ramènent le sang riche en dioxyde de carbone vers le cœur. Les veines ne sont pas aussi épaisses que les artères, car la pression est plus faible et elles ont des valves sur toute leur longueur qui empêchent le reflux du sang du cœur. Les veines principales drainent le sang des mêmes organes et membres que les artères principales.

Résumé de la section

Les systèmes respiratoires des animaux sont conçus pour faciliter les échanges gazeux. Chez les mammifères, l'air est réchauffé et humidifié dans la cavité nasale. L'air circule ensuite dans le pharynx et le larynx, à travers la trachée et dans les poumons. Dans les poumons, l'air traverse les bronches ramifiées pour atteindre les bronchioles respiratoires. Les bronchioles respiratoires s'ouvrent dans les canaux alvéolaires, les sacs alvéolaires et les alvéoles. Parce qu'il y a tellement d'alvéoles et de sacs alvéolaires dans les poumons, la surface d'échange gazeux est très grande.

Le système circulatoire des mammifères est un système fermé à double circulation passant par les poumons et le corps. Il est constitué d'un réseau de vaisseaux contenant du sang qui circule en raison des différences de pression générées par le cœur.

Le cœur contient deux pompes qui déplacent le sang dans les circulations pulmonaire et systémique. Le pompage du cœur est une fonction des cardiomyocytes, des cellules musculaires distinctives qui sont striées comme le muscle squelettique mais qui pompent de manière rythmique et involontaire comme le muscle lisse. Le signal de contraction commence dans la paroi de l'oreillette droite. Le signal électrochimique fait que les deux oreillettes se contractent à l'unisson ; puis le signal provoque la contraction des ventricules. Le sang du cœur est transporté à travers le corps par un réseau complexe de vaisseaux sanguins; les artères prélèvent le sang du cœur et les veines ramènent le sang au cœur.

Connexions artistiques

Figure 16.3.1 Laquelle des affirmations suivantes concernant le système respiratoire humain est fausse ?

A. Lorsque nous inspirons, l'air voyage du pharynx à la trachée.
B. Les bronchioles se ramifient en bronches.
C. Les canaux alvéolaires se connectent aux sacs alvéolaires.
D. Les échanges gazeux entre les poumons et le sang ont lieu dans l'alvéole.

Figure 16.3.1B

Figure 16.3.2 Laquelle des affirmations suivantes concernant le système circulatoire est fausse ?

A. Le sang dans la veine pulmonaire est désoxygéné.
B. Le sang de la veine cave inférieure est désoxygéné.
C. Le sang dans l'artère pulmonaire est désoxygéné.
D. Le sang dans l'aorte est oxygéné.

Figure 16.3.2 A

Questions de révision

Le système respiratoire ________.

A. fournit de l'oxygène aux tissus corporels
B. fournit aux tissus du corps de l'oxygène et du dioxyde de carbone
C. établit combien de respirations sont prises par minute
D. fournit au corps du dioxyde de carbone

UNE

Quel est l'ordre du débit d'air lors de l'inhalation ?

A. cavité nasale, trachée, larynx, bronches, bronchioles, alvéoles
B. cavité nasale, larynx, trachée, bronches, bronchioles, alvéoles
C. cavité nasale, larynx, trachée, bronchioles, bronches, alvéoles
D. cavité nasale, trachée, larynx, bronches, bronchioles, alvéoles

B

Où le ventricule droit envoie-t-il le sang ?

A. la tête
B. le haut du corps
C. les poumons
D. le bas du corps

C

Pendant la phase systolique du cycle cardiaque, le cœur est ________.

A. la passation de marchés
B. se détendre
C. se contracter et se détendre
D. se remplir de sang

UNE

En quoi les artères diffèrent-elles des veines ?

A. Les artères ont des couches de paroi plus épaisses pour s'adapter aux changements de pression du cœur.
B. Les artères transportent le sang.
C. Les artères ont des couches de paroi et des valves plus minces et déplacent le sang par l'action des muscles squelettiques.
D. Les artères sont à paroi mince et sont utilisées pour les échanges gazeux.

UNE

Réponse libre

Décrivez la fonction de ces termes et précisez où ils se trouvent : bronche principale, trachée, alvéoles.

La bronche principale est le conduit dans les poumons qui achemine l'air vers les voies respiratoires où se produisent les échanges gazeux. La bronche principale attache les poumons à l'extrémité de la trachée où elle bifurque. La trachée est la structure cartilagineuse qui s'étend du pharynx aux poumons. Il sert à canaliser l'air vers les poumons. Les alvéoles sont le siège des échanges gazeux ; ils sont situés dans les régions terminales du poumon et sont attachés aux sacs alvéolaires, qui proviennent des canaux alvéolaires et des bronchioles respiratoires des bronches terminales.

Comment la structure des alvéoles maximise-t-elle les échanges gazeux ?

La structure en forme de sac des alvéoles augmente leur surface. De plus, les alvéoles sont constituées de cellules à paroi mince. Ces caractéristiques permettent aux gaz de se diffuser facilement à travers les cellules.

Décrivez le cycle cardiaque.

Le cœur reçoit un signal électrique qui déclenche la contraction des cellules musculaires cardiaques des oreillettes. Le signal s'arrête avant de passer dans les ventricules afin que le sang soit pompé à travers le corps. C'est la phase systolique. Le cœur se détend alors en diastole et se remplit à nouveau de sang.

Glossaire

alvéole
(pluriel: alvéoles) (aussi, sacs aériens) la structure terminale du passage pulmonaire où se produisent les échanges gazeux
aorte
l'artère principale qui transporte le sang du cœur vers le système circulatoire systémique
artère
un vaisseau sanguin qui prend le sang du cœur
atrium
(pluriel : oreillettes) une chambre du cœur qui reçoit le sang des veines
valve prémolaire
une ouverture à sens unique entre l'oreillette et le ventricule dans le côté gauche du cœur
bronches
(singulier : bronche) petites branches de tissu cartilagineux qui sortent de la trachée ; l'air est canalisé à travers les bronches vers la région où les échanges gazeux se produisent dans les alvéoles
bronchiole
une voie aérienne qui s'étend de la bronche principale au sac alvéolaire
capillaire
le plus petit vaisseau sanguin qui permet le passage des cellules sanguines individuelles et le site de diffusion de l'oxygène et de l'échange de nutriments
cycle cardiaque
le remplissage et la vidange du cœur du sang causés par des signaux électriques qui provoquent la contraction et la relaxation des muscles cardiaques
système circulatoire fermé
un système dans lequel le sang est séparé du liquide interstitiel corporel et contenu dans les vaisseaux sanguins
diaphragme
un muscle squelettique situé sous les poumons qui enferme les poumons dans le thorax
diastole
la phase de relaxation du cycle cardiaque lorsque le cœur est détendu et les ventricules se remplissent de sang
électrocardiogramme (ECG)
un enregistrement des impulsions électriques du muscle cardiaque
la veine cave inférieure
la veine principale du corps renvoyant le sang des parties inférieures du corps vers l'oreillette droite
larynx
la boîte vocale, située dans la gorge
cavité nasale
une ouverture du système respiratoire sur l'environnement extérieur
système circulatoire ouvert
un système circulatoire qui a le sang mélangé avec du liquide interstitiel dans la cavité corporelle et baigne directement les organes
pharynx
la gorge
bronche primaire
(également, bronche principale) une région des voies respiratoires dans le poumon qui se fixe à la trachée et se bifurque pour former les bronchioles
circulation pulmonaire
le flux sanguin s'éloignant du cœur à travers les poumons où se produit l'oxygénation, puis de nouveau vers le cœur
veine cave supérieure
la veine principale du corps renvoyant le sang de la partie supérieure du corps à l'oreillette droite
circulation systémique
le flux sanguin du cœur vers le cerveau, le foie, les reins, l'estomac et d'autres organes, les membres et les muscles du corps, puis de nouveau vers le cœur
systole
la phase de contraction du cycle cardiaque lorsque les ventricules pompent le sang dans les artères
trachée
le tube cartilagineux qui transporte l'air de la gorge aux poumons
valve tricuspide
une ouverture à sens unique entre l'oreillette et le ventricule du côté droit du cœur
veine
un vaisseau sanguin qui ramène le sang au cœur

Systèmes circulatoires et respiratoires

Le système circulatoire transporte les nutriments essentiels vers les zones du corps par la circulation dans le sang et le milieu lymphatique. Le sang est composé d'érythrocytes, de leucocytes, de plaquettes, de plasma et d'autres substances traces, tandis que le milieu lymphatique est composé principalement de leucocytes, de graisses et de protéines. Le système respiratoire supervise l'utilisation de l'oxygène dans l'atmosphère et l'éjection des déchets, à savoir le dioxyde de carbone par le processus d'inhalation et d'expiration respectivement. L'air contient 21 % d'oxygène, 78 % d'azote et 1 % de vapeur d'eau et d'autres éléments gazeux. Les systèmes circulatoire et respiratoire travaillent ensemble pour produire un système de transport efficace des nutriments vers les parties du corps.

Le système circulatoire comprend le cœur, la circulation pulmonaire et la circulation systémique. Le système nerveux autonome contrôle le cœur, des signaux électrochimiques sont envoyés au nœud sinusal pour augmenter ou diminuer la fréquence cardiaque, affectant par conséquent la vitesse de pompage du sang dans le corps. Le circuit pulmonaire est le flux de sang désoxygéné vers les poumons depuis l'artère pulmonaire, où il subit un échange gazeux dans les alvéoles pour produire du sang oxygéné qui retourne dans les cavités cardiaques droites par la veine pulmonaire. La circulation systémique est le flux de sang oxygéné dans tout le corps, il sort du cœur par l'aorte et après transfert d'oxygène avec les muscles le sang désoxygéné revient au cœur par la veine cave.

Le système respiratoire comprend la trachée, les poumons, les bronches, les bronchioles (alvéoles) et le diaphragme. L'inhalation est l'aspiration d'air de l'atmosphère et l'expiration est l'expulsion de l'air usé dans l'atmosphère. Lors de l'inspiration, les muscles intercostaux externes et le diaphragme se contractent pour pousser la cage thoracique vers le haut et vers l'extérieur - cela abaisse la pression de l'air dans les poumons, qui alors l'air de l'atmosphère s'engouffre. À l'expiration, les muscles intercostaux et le diaphragme se détendent pour tirer la cage thoracique vers le bas et à l'intérieur, augmentant efficacement la pression de l'air dans les poumons, ce qui provoque l'évacuation de l'air.

© BrainMass Inc. brainmass.com 30 juin 2021, 23:12 ad1c9bdddf


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Les principaux organes font fonctionner les systèmes circulatoire et respiratoire

L'organe principal du système circulatoire est le cœur, qui pompe le sang dans les poumons et dans tout le corps. Les artères transportent le sang du cœur vers les différents organes. La distribution finale aux cellules individuelles s'effectue via de petits vaisseaux sanguins appelés capillaires. Des cellules, le sang retourne au cœur par les veines, et du cœur, le sang est pompé vers les poumons.

Les principaux organes du système respiratoire sont les poumons. Lorsque les poumons se dilatent, le corps inhale de l'air frais, qui est transmis de la bouche ou du nez à travers la trachée dans les bronches des poumons et dans les minuscules alvéoles alvéolaires. Là, l'oxygène de l'air est absorbé par les globules rouges des artères du système circulatoire tandis que le dioxyde de carbone dans le sang est libéré dans l'air dans les sacs aériens. Lorsque le poumon se contracte, le corps expire l'air vicié et prend une nouvelle inspiration.


Systèmes circulatoires et respiratoires

Les animaux sont des organismes multicellulaires complexes qui nécessitent un mécanisme pour transporter les nutriments dans tout leur corps et éliminer les déchets. Le système circulatoire humain possède un réseau complexe de vaisseaux sanguins qui atteignent toutes les parties du corps. Ce vaste réseau alimente les cellules, les tissus et les organes en oxygène et en nutriments, et élimine le dioxyde de carbone et les déchets.

Le moyen de transport des gaz et autres molécules est le sang, qui circule continuellement dans le système. Les différences de pression dans le système provoquent le mouvement du sang et sont créées par le pompage du cœur.

Les échanges gazeux entre les tissus et le sang sont une fonction essentielle du système circulatoire. Chez les humains, les autres mammifères et les oiseaux, le sang absorbe l'oxygène et libère du dioxyde de carbone dans les poumons. Ainsi, les systèmes circulatoire et respiratoire, dont la fonction est d'obtenir de l'oxygène et de rejeter du dioxyde de carbone, fonctionnent en tandem.

Le système respiratoire

Inspirez et retenez-le. Attendez quelques secondes puis laissez-le sortir. Les humains, lorsqu'ils ne font pas d'efforts, respirent environ 15 fois par minute en moyenne. Cela équivaut à environ 900 respirations par heure ou 21 600 respirations par jour. À chaque inspiration, l'air remplit les poumons et à chaque expiration, il ressort. Cet air fait plus que simplement gonfler et dégonfler les poumons dans la cavité thoracique. L'air contient de l'oxygène qui traverse le tissu pulmonaire, pénètre dans la circulation sanguine et se rend aux organes et aux tissus. Là, l'oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone, qui est un déchet cellulaire. Le dioxyde de carbone sort des cellules, pénètre dans la circulation sanguine, retourne dans les poumons et est expiré hors du corps pendant l'expiration.

La respiration est à la fois un événement volontaire et involontaire. La fréquence d'inspiration et la quantité d'air inhalée ou expirée sont régulées par le centre respiratoire du cerveau en réponse aux signaux qu'il reçoit concernant la teneur en dioxyde de carbone du sang. Cependant, il est possible de passer outre cette régulation automatique pour des activités telles que parler, chanter et nager sous l'eau.

Pendant l'inhalation, le diaphragme descend en créant une pression négative autour des poumons et ils commencent à se gonfler, aspirant l'air de l'extérieur du corps. L'air pénètre dans le corps par le cavité nasale situé juste à l'intérieur du nez ([link]). Lorsque l'air traverse la cavité nasale, l'air est réchauffé à la température du corps et humidifié par l'humidité des muqueuses. Ces processus aident à équilibrer l'air avec les conditions corporelles, réduisant ainsi les dommages que l'air froid et sec peut causer. Les particules qui flottent dans l'air sont éliminées dans les voies nasales par les poils, le mucus et les cils. L'air est également échantillonné chimiquement par l'odorat.

De la cavité nasale, l'air passe par le pharynx (gorge) et le larynx (boîte vocale) alors qu'il se dirige vers le trachée ([relier]). La fonction principale de la trachée est de canaliser l'air inhalé vers les poumons et l'air expiré hors du corps. La trachée humaine est un cylindre d'environ 25 à 30 cm (9,8 à 11,8 pouces) de long, qui se trouve devant l'œsophage et s'étend du pharynx à la cavité thoracique jusqu'aux poumons. Il est composé d'anneaux incomplets de cartilage et de muscle lisse. Le cartilage fournit force et soutien à la trachée pour maintenir le passage ouvert. La trachée est tapissée de cellules qui ont des cils et sécrètent du mucus. Le mucus attrape les particules qui ont été inhalées et les cils déplacent les particules vers le pharynx.

L'extrémité de la trachée se divise en deux bronches qui pénètrent dans les poumons droit et gauche. L'air pénètre dans les poumons par le bronches primaires. La bronche primaire se divise, créant un diamètre de plus en plus petit bronches jusqu'à ce que les passages aient moins de 1 mm (0,03 in) de diamètre lorsqu'ils sont appelés bronchioles au fur et à mesure qu'ils se séparent et se propagent dans les poumons. Comme la trachée, les bronches et les bronchioles sont constituées de cartilage et de muscle lisse. Les bronches sont innervées par les nerfs des systèmes nerveux parasympathique et sympathique qui contrôlent la contraction musculaire (parasympathique) ou la relaxation (sympathique) dans les bronches et les bronchioles, selon les signaux du système nerveux. Les bronchioles finales sont les bronchioles respiratoires. Des canaux alvéolaires sont attachés à l'extrémité de chaque bronchiole respiratoire. Au bout de chaque conduit se trouvent des sacs alvéolaires contenant chacun 20 à 30 alvéoles. Les échanges gazeux ne se produisent que dans les alvéoles. Les alvéoles sont à parois minces et ressemblent à de minuscules bulles à l'intérieur des sacs. Les alvéoles sont en contact direct avec les capillaires du système circulatoire. Un tel contact intime garantit que l'oxygène se diffusera des alvéoles dans le sang. De plus, le dioxyde de carbone diffusera du sang dans les alvéoles pour être expiré. La disposition anatomique des capillaires et des alvéoles met l'accent sur la relation structurelle et fonctionnelle des systèmes respiratoire et circulatoire. Les estimations de la surface des alvéoles pulmonaires varient autour de 100 m 2 . Cette grande surface est à peu près la superficie d'un demi-terrain de tennis. Cette grande surface, combinée à la nature à paroi mince des cellules alvéolaires, permet aux gaz de se diffuser facilement à travers les cellules.

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système respiratoire humain est fausse ?

  1. Lorsque nous respirons, l'air se déplace du pharynx à la trachée.
  2. Les bronchioles se ramifient en bronches.
  3. Les canaux alvéolaires se connectent aux sacs alvéolaires.
  4. Les échanges gazeux entre les poumons et le sang ont lieu dans l'alvéole.

Regardez cette vidéo pour un examen du système respiratoire.

Le système circulatoire

Le système circulatoire est un réseau de vaisseaux - les artères, les veines et les capillaires - et une pompe, le cœur. Dans tous les organismes vertébrés, il s'agit d'un système en boucle fermée, dans lequel le sang est en grande partie séparé de l'autre compartiment liquide extracellulaire du corps, le liquide interstitiel, qui est le liquide qui baigne les cellules. Le sang circule à l'intérieur des vaisseaux sanguins et circule de manière unidirectionnelle depuis le cœur autour de l'une des deux voies circulatoires, puis retourne à nouveau au cœur. système circulatoire fermé. Systèmes circulatoires ouverts se trouvent chez les animaux invertébrés chez lesquels le fluide circulatoire baigne directement les organes internes même s'il peut être déplacé avec un cœur qui pompe.

Le cœur

Le cœur est un muscle complexe composé de deux pompes : une qui pompe le sang à travers circulation pulmonaire vers les poumons, et l'autre qui pompe le sang à travers circulation systémique au reste des tissus du corps (et au cœur lui-même).

Le cœur est asymétrique, le côté gauche étant plus grand que le côté droit, en corrélation avec les différentes tailles des circuits pulmonaires et systémiques ([link]). Chez l'homme, le cœur a à peu près la taille d'un poing fermé, il est divisé en quatre chambres : deux oreillettes et deux ventricules. Il existe une atrium et une ventricule sur le côté droit et une oreillette et un ventricule sur le côté gauche. L'oreillette droite reçoit le sang désoxygéné de la circulation systémique par les veines principales : le veine cave supérieure, qui draine le sang de la tête et des veines qui viennent des bras, ainsi que le la veine cave inférieure, qui draine le sang des veines provenant des organes inférieurs et des jambes. Ce sang désoxygéné passe ensuite dans le ventricule droit par le valve tricuspide, ce qui empêche le reflux du sang. Une fois rempli, le ventricule droit se contracte, pompant le sang vers les poumons pour la réoxygénation. L'oreillette gauche reçoit le sang riche en oxygène des poumons. Ce sang passe par le valve prémolaire vers le ventricule gauche où le sang est pompé dans le aorte. L'aorte est l'artère principale du corps, transportant le sang oxygéné vers les organes et les muscles du corps. Ce schéma de pompage est appelé double circulation et se retrouve chez tous les mammifères. ([relier]).

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système circulatoire est fausse ?

  1. Le sang dans la veine pulmonaire est désoxygéné.
  2. Le sang de la veine cave inférieure est désoxygéné.
  3. Le sang dans l'artère pulmonaire est désoxygéné.
  4. Le sang dans l'aorte est oxygéné.

Le cycle cardiaque

L'objectif principal du cœur est de pomper le sang à travers le corps, il le fait dans une séquence répétitive appelée cycle cardiaque. Les cycle cardiaque est le flux sanguin dans le cœur coordonné par des signaux électrochimiques qui provoquent la contraction et la relaxation du muscle cardiaque. Dans chaque cycle cardiaque, une séquence de contractions pousse le sang, le pompant à travers le corps, suivi d'une phase de relaxation, où le cœur se remplit de sang. Ces deux phases sont appelées systole (contraction) et diastole (détente), respectivement ([link]). Le signal de contraction commence à un endroit à l'extérieur de l'oreillette droite. Le signal électrochimique se déplace à partir de là à travers les oreillettes, les faisant se contracter. La contraction des oreillettes force le sang à travers les valves dans les ventricules. La fermeture de ces valves causée par la contraction des ventricules produit un son de « lubrification ». Le signal a, à ce moment, passé le long des parois du cœur, à travers un point situé entre l'oreillette droite et le ventricule droit. Le signal provoque alors la contraction des ventricules. Les ventricules se contractent en forçant le sang dans l'aorte et les artères pulmonaires. La fermeture des valves de ces artères causée par le retour du sang vers le cœur pendant la relaxation ventriculaire produit un son « dub » monosyllabique.

Le pompage du cœur est une fonction des cellules du muscle cardiaque, ou cardiomyocytes, qui composent le muscle cardiaque. Les cardiomyocytes sont des cellules musculaires distinctes qui sont striées comme le muscle squelettique mais qui pompent de manière rythmique et involontaire comme les cellules adjacentes du muscle lisse sont reliées par des disques intercalés que l'on ne trouve que dans le muscle cardiaque. Ces connexions permettent au signal électrique de voyager directement vers les cellules musculaires voisines.

Les impulsions électriques dans le cœur produisent des courants électriques qui traversent le corps et peuvent être mesurés sur la peau à l'aide d'électrodes. Cette information peut être considérée comme un électrocardiogramme (ECG) un enregistrement des impulsions électriques du muscle cardiaque.

Visitez le site Web suivant pour voir le stimulateur cardiaque, ou système d'électrocardiogramme, en action.

Vaisseaux sanguins

Le sang du cœur est transporté à travers le corps par un réseau complexe de vaisseaux sanguins ([link]). Artères enlever le sang du cœur. L'artère principale de la circulation systémique est l'aorte, elle se ramifie en artères principales qui acheminent le sang vers différents membres et organes. L'aorte et les artères proches du cœur ont des parois lourdes mais élastiques qui répondent et atténuent les différences de pression causées par les battements du cœur. Les artères plus éloignées du cœur ont plus de tissu musculaire dans leurs parois qui peuvent se contracter pour affecter les débits sanguins. Les artères principales divergent en artères mineures, puis en vaisseaux plus petits appelés artérioles, pour atteindre plus profondément les muscles et les organes du corps.

Les artérioles divergent en lits capillaires. Les lits capillaires contiennent un grand nombre, des dizaines à des centaines de capillaires cette branche parmi les cellules du corps. Les capillaires sont des tubes de diamètre étroit qui peuvent contenir des globules rouges uniques et sont les sites d'échange de nutriments, de déchets et d'oxygène avec les tissus au niveau cellulaire. Le liquide fuit également du sang dans l'espace interstitiel à partir des capillaires. Les capillaires convergent à nouveau dans les veinules qui se connectent aux veines mineures qui se connectent finalement aux veines principales. Veines sont des vaisseaux sanguins qui ramènent le sang riche en dioxyde de carbone vers le cœur. Les veines ne sont pas aussi épaisses que les artères, car la pression est plus faible et elles ont des valves sur toute leur longueur qui empêchent le reflux du sang du cœur. Les veines principales drainent le sang des mêmes organes et membres que les artères principales.

Résumé de la section

Les systèmes respiratoires des animaux sont conçus pour faciliter les échanges gazeux. Chez les mammifères, l'air est réchauffé et humidifié dans la cavité nasale. L'air circule ensuite dans le pharynx et le larynx, à travers la trachée et dans les poumons. Dans les poumons, l'air traverse les bronches ramifiées pour atteindre les bronchioles respiratoires. Les bronchioles respiratoires s'ouvrent dans les canaux alvéolaires, les sacs alvéolaires et les alvéoles. Parce qu'il y a tellement d'alvéoles et de sacs alvéolaires dans les poumons, la surface d'échange gazeux est très grande.

The mammalian circulatory system is a closed system with double circulation passing through the lungs and the body. It consists of a network of vessels containing blood that circulates because of pressure differences generated by the heart.

The heart contains two pumps that move blood through the pulmonary and systemic circulations. Il y a une oreillette et un ventricule du côté droit et une oreillette et un ventricule du côté gauche. The pumping of the heart is a function of cardiomyocytes, distinctive muscle cells that are striated like skeletal muscle but pump rhythmically and involuntarily like smooth muscle. The signal for contraction begins in the wall of the right atrium. The electrochemical signal causes the two atria to contract in unison then the signal causes the ventricles to contract. The blood from the heart is carried through the body by a complex network of blood vessels arteries take blood away from the heart, and veins bring blood back to the heart.

Connexions artistiques

[link] Which of the following statements about the human respiratory system is false?


How Do the Circulatory and Respiratory Systems Work Together?

The circulatory and respiratory systems work together to give the body the oxygen it needs. They also team up to get rid of carbon dioxide, which is a waste product in the body.

Le système circulatoire

The circulatory system includes the heart, a major muscle in the body, and the pathways to transport blood, which are the veins and arteries. The heart has two chambers known as the left and right ventricles. The aorta is the largest artery in the body and serves like a centralized command station.

The Respiratory System

The respiratory system includes the larynx, the trachea, bronchi and the lungs. Respiration is the inhaling and exhaling of air. Air enters the body through the nose or mouth and travels down the trachea, often referred to as the windpipe. It passes by the larynx, commonly known as the voice box, to two bronchi. The bronchi are like tubes that branch out and into the lungs. Breathing allows the intake of oxygen and the circulatory system gets to work.

Oxygen fills up in the alveoli located in the lungs. The heart serves as a pump to distribute the oxygenated blood to tissues, cells and organs that rely on it for survival. The aorta opens like a doorway to release the blood from the heart to be distributed to the brain, the extremities and everything in between.

Releasing Waste Gas

Cells take in the oxygen and nutrients then dispose the remaining carbon dioxide. Exhaling releases carbon dioxide, which is a gas the body doesn't need. It's in with the good and out with the bad. This process is with the help of the pulmonary artery and small alveoli in the lungs that handle this gas exchange in the breathed in air.

The circulatory and respiratory system are very much in a partnership together to keep the body functioning optimally. They work efficiently in healthy bodies and one cannot function without the other.

The Role of Exercise

The two systems can adjust their pace in situations like exercise. As respiration increases the circulatory system kicks into high gear to pump blood quicker so the muscular system gets the nutrients it needs right when it needs it most. This increases the pulse rate. Exercise conditioning increases the heart's strength since it is also a muscle. It can also increase the lungs' capacity. High intensity and endurance exercise utilize both systems for high performance. This is the reason that most marathon runners have a low heart rate. The endurance running conditions the heart to work more efficiently and effectively. Even low intensity and short exercise routines can strengthen the circulatory and respiratory systems for long-term health benefits.

Built-in Defenses

Cilia, which are tiny hairs, linger throughout the respiratory system lining the trachea and bronchi. Mucus covers the cilia, and it assists the cilia in catching foreign particles in the air that is breathed in. This mucus-coated cilia traps the germs, pollutants and contaminants so it doesn't go any further toward the lungs. This prevents any harm that the particles could cause the body. In turn, the body gets rid of these now sticky, trapped particles by coughing, swallowing, nose blowing and sneezing.


Système circulatoire

Les Système circulatoire moves nutrients to the cells of the body to feed them and help them fight disease. The main parts of the Système circulatoire are the heart, blood and blood vessels. Arteries carry blood and the oxygen in it from the lungs to all of the other cells of the body. Once the oxygen is used, veins carry the blood back to the heart. Inside the heart are four chambers. Each chamber is a little pump that pushes the blood through the body. It takes 1-2 minutes for blood to circulate all around your body.

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Websites, Activities & Printables:

  • KidsHealth: Your Heart and Circulatory System
  • Biology in Motion: Cardiovascular System
  • Franklin Institute: The Human Heart
  • Craft: Make a Super Simple Stethoscope
  • Wonderopolis: How Does Blood Travel Through the Body?
  • Wonderopolis: If Blood is Red Why Are Veins Blue?
  • Wonderopolis: How Much Blood is in the Body?
  • Video: Kids Health - the Heart
  • Printable: Flowing Smoothly Science Workshop: Circulatory System
  • Printable: Heart Color By Number
  • Printable: Ask-a-Biologist Human Heart Diagram

Livres:

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Part 2: Structure and function of the respiratory system

The respiratory system is traditionally associated with breathing, but for the MCAT we need to go into a little more detail. This section will first cover the components and structure of the respiratory system, and then we’ll talk about the general functions of the respiratory system, which includes gas exchange, thermoregulation, and protection against disease and particulate matter.

A) Structure of the respiratory system

Air enters the body first through the nose and mouth and then travels through the pharynx, which is located at the back of the mouth and also carries food. Following the pharynx is the epiglottis, which is the cap that covers the larynx when swallowing so that food goes down the esophagus instead of the larynx. Air continues on into the larynx, which contains the vocal cords that vibrate during speaking, and it then moves to the trachée, which is commonly referred to as the windpipe.

From the trachea, bronchi branch out and carry the air in and out of the lungs, and these further branche out into secondary bronchi, tertiary bronchi, and bronchioles. These bronchioles finally end with alvéoles, which are microscopic sacs that are covered with blood capillaries to facilitate gas exchange. This entire succession of branching out into smaller tubes serves the purpose of increasing surface area for gas exchange. Alveoli contain a coating layer called surfactant, which is a soapy substance that prevents the alveoli from collapsing in on itself.

Figure 1. Structure of the respiratory system.

Les poumons are the main organ of the respiratory system, and they are the site of gas exchange between bronchi/alveoli and the blood. The lungs are covered by a membrane known as pulmonary pleura as well as an outer membrane known as the parietal pleura that keeps the lungs in place. These pleural membranes prevent the lungs from collapsing in on themselves, and they have a space in between them known as the pleural cavity, which is a thin layer of lubrication that allows for sliding movement between the two pleurae. Because of this cavity, there is a pressure between the two pleura that keeps them together and anchors the lungs to the chest.

B) Gas exchange

The most basic function of the lungs and the respiratory system as a whole is gas exchange. Cells need oxygen to engage in aerobic respiration, and the waste product is carbon dioxide. As a result, there must be a constant exchange of oxygen into the body and carbon dioxide out of the body.

The detailed description of gas exchange appears in Part 4 of this chapter, but the general mechanism is very simple. Once blood returns from the body to the heart, it is then sent to the lungs to interact with the alveoli. Each of the tiny alveoli has many capillaries running across it, and thus there is ample surface area for gas to be exchanged. Due to the microscopic nature of the alveoli and capillaries, there is only about one cell distance that carbon dioxide and oxygen have to diffuse to provide oxygen to the body.

C) Thermoregulation

The respiratory system plays a large role in the maintenance of homeostasis. Both the air passing through the lungs and blood in the body are able to maintain thermoregulation by dissipating heat to the external environment through evaporative cooling. In some animals, such as dogs, the process is made more efficient by panting. Panting brings warm air from the lungs and warm blood in the tongue in contact with the cooler external environment.

For the respiratory system, the nasal and tracheal capillary beds are close to the outside of the body, which causes heat to be released. These capillaries can also be expanded or contracted as a response to being too cold or too hot. When the body is too hot, the capillaries expand, causing more blood to flow through these external capillaries and lose heat. When this occurs, it is known as vasodilation, and the opposite, capillaries getting smaller, is known as vasoconstriction. The role of blood vessels in thermoregulation is not limited to the respiratory system, but it is one of the ways the respiratory system is able to help control body temperature.

D) Protection against disease

The respiratory system can also prevent diseases and small particles from entering the body. In the path of air flow in and out of the body, there are two zones: the conduction zone and the respiratory zone.

The conduction zone consists of the anatomy spanning from the nose/mouth to the primary bronchi. This is known as the conduction zone because the cells are too thick to facilitate meaningful gas exchange, and the function is to simply bring the air to the alveoli.

In the conduction zone, particles are filtered using two primary methods: mucus membranes and cilia. Small nose hairs known as cils waft mucus and any trapped particles upwards and outwards using the ciliary escalator. Specialized cells known as goblet cells secrete a sticky mucus, and other cells known as epithelial cells have cilia which sweep the mucus towards the pharynx. Together, the mucus traps the particles and pathogens and moves to the pharynx, where it can be either swallowed or coughed out.

In the respiratory zone, which spans from the bronchi to the alveoli, a mucus membrane or cilia would interfere with gas exchange, so another mechanism of disease protection must be present. Here, alveolar macrophages, which roam around in the alveoli, engulf any foreign particles that they encounter.


Le système circulatoire

The circulatory system transports blood through the human body. Blood delivers water·and nutrients from the digestive system, and oxygen from the respiratory system, to all cells in the body. Blood also carries wastes from body cells to the organs that remove wastes.

The Heart

The center of the circulatory system is the heart, which pumps blood. The heart is a fist-sized muscle divided into two upper chambers called atria and two lower chambers called ventricles.

Oxygen-poor blood from the body enters the right side of the heart. The right atrium and right ventricle pump oxygen-poor blood to the lungs. While in the lungs, the blood takes up oxygen gas and releases waste carbon-dioxide gas it has carried away from body cells. Oxygen-rich blood returns to the left side of the heart from the lungs. The left atrium and left ventricle pump oxygen rich blood to the rest of the body. When it reaches body cells, the oxygen-rich blood gives up its oxygen and nutrients and picks up carbon-dioxide gas. The blood returns back to the right atrium, and the cycle continues.

Vaisseaux sanguins

There are three kinds of blood vessels inside the body: arteries, capillaries, and veins. In general, arteries carry oxygen-rich blood away from the heart. As blood moves away from the heart, the arteries get smaller and narrower. Capillaries are microscopic vessels that connect arteries and veins. Capillaries are only one cell thick. Veins carry blood back to the heart from the capillaries.

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