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Comment les aliments sont-ils digérés ?. S'informer et raisonner à partir d'expériences historiques pour savoir si la digestion est un phénomène mécanique.

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1 Comment les aliments sont-ils digérés ?

2 S'informer et raisonner à partir d'expériences historiques pour savoir si la digestion est un phénomène mécanique ou chimique Au XVIII° siècle, les scientifiques s'interrogent sur le mécanisme de la digestion. Une des théories de l'époque est celle de Giovanni Borelli ( ) pour qui la digestion serait un phénomène purement mécanique : les aliments seraient simplement broyés dans le tube digestif et finissent par y pourrir. Une seconde théorie est alors émise, les aliments sont rendus liquides par des substances chimiques sécrétées par les organes. Histoire des sciences

3 EXPÉRIENCE DE RÉAUMUR EN 1752 Le scientifique français Réné-Antoine Ferchault de Réaumur ( ) étudie la digestion sur des rapaces qui sont des oiseaux dont la particularité est de rejeter sous forme de pelote les parties de leurs proies qu'ils ne digèrent pas (plumes, os, poils…) Réaumur observe : Pelote de réjection de buse variable © Didier COLLIN

4 « Je plaçais dans un gros tube en fer blanc ouvert aux deux bouts, un morceau de viande. Le tube ainsi garni fut donné à une buse pour son premier déjeuner. Ce ne fut que le lendemain que je trouvais le tube qu'elle venait de rendre : il avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface extérieure aucune trace de frottements. Voici le récit d'une de ses expériences : Réaumur expérimente : Le morceau de viande avait été réduit peut-être au quart de son premier volume ; ce qui en restait était couvert par une espèce de bouillie venue probablement de celles de ses parties qui avaient été dissoutes. » Réaumur analyse les résultats : Réaumur interprète les résultats Quelle hypothèse va-t-il confirmer ?

5 EXPÉRIENCE DE SPALLANZANI EN 1783 Il émet l'hypothèse que la digestion est un phénomène purement chimique : les aliments seraient rendus liquides par des substances chimiques sécrétées par les organes. Lazzaro Spallanzani ( ), abbé et professeur d'histoire naturelle à l'université de Pavie, reprend les travaux de Réaumur sur la digestion.

6 Après avoir récupéré un peu de liquide contenu dans son estomac, il réalise l'expérience suivante : « Je fis entrer dans un tube en verre(…); je mis avec ce suc quelques brins de chair (…). Je le plaçais dans un fourneau où on éprouvait à peu près la chaleur de mon estomac; j'y mis aussi un tube semblable avec une quantité d'eau qui était la même que celle du suc gastrique pour me servir de terme de comparaison.(…). Voici les éléments que j'observais : la chair qui était dans le suc gastrique commença à se défaire avant 12 heures et elle continua insensiblement jusqu'à ce qu'au bout de 35 heures, elle avait perdu toute consistance (…). Il n'en fut pas de même dans le tube où j'avais mis de l'eau (…) : la plus grande partie des fibres charnues plongées dans l'eau étaient encore entières au bout du troisième jour. » Expérience de Spallanzani Sans oublier le témoin Analyse des résultats L’ hypothèse est-elle confirmée ? C’est la première expérience « in vitro »

7 EXPÉRIENCES DE BEAUMONT EN 1822 Au début du XIXème siècle, un accident a fait progresser les connaissances sur la digestion : un trappeur canadien, Alexis Saint Martin, avait été blessé par un coup de fusil et son estomac laissait échapper de la nourriture par un orifice ouvert vers l'extérieur. Pourtant le trappeur survécut.

8 Sa plaie cicatrisa par soudure des bords du trou de l'estomac avec ceux du trou de la peau mais on pouvait voir le contenu de son estomac. Un médecin, William Beaumont, réalisa que c'était un formidable sujet d'expériences. Il prit ainsi directement du suc ( = liquide) de l'estomac, le mit dans un tube avec un morceau de viande. Il ferma le tube et le plaça dans une casserole pleine d'eau à 37°C. Au bout de quelques heures, la viande s'était dissoute.

9 William Beaumont, réalisa d’autres expériences directement à l’intérieur de l'estomac

10 C’est une expérience « in vivo »

11 Claude Bernard ( ) compléta les travaux sur la digestion (dans les années ) en montrant qu’elle ne se limite pas à l'estomac mais continue dans l'intestin.

12 Histoire des Sciences Évolution des connaissances au cours du temps : D'après les "anciens" quel phénomène expliquait la transformation des aliments ? Quelles observations de Réaumur sont à l'origine d'une nouvelle théorie et d'expériences en 1752 ? En quelle année la première expérience "in vitro" (dans le verre) sur la digestion a-t-elle été réalisée ? Comment l’hypothèse d’une digestion chimique a-t-elle été définitivement confirmée ? Qui a démontré que la digestion se prolongeait dans l'intestin? Ils pensaient que c’était un phénomène mécanique. À la suite de l’observation des pelotes de réjection, il émet l’hypothèse que la digestion est un phénomène chimique. Spallanzani en 1783 a fait la première expérience «in vitro» Claude Bernard dans les années Beaumont a pu observer la digestion «in vivo» sur un trappeur blessé.

13 L’eau iodée est un colorant spécifique de l’amidon : Sans amidon, l’eau iodée a une coloration orangée. En présence d’amidon, l’eau iodée a une coloration violette. La digestion, une transformation des aliments. Pour mettre en évidence les transformations chimiques nous utilisons des indicateurs colorés. Principe d’un indicateur coloré : il change de couleur en présence d’une molécule donnée. Nous allons prendre comme exemple la digestion de l'amidon en sucre simple.

14 l’eau iodée Eau iodée en absence d’amidon Eau iodée en présence d’amidon

15 Si l'amidon est transformé au cours de la digestion alors on ne doit plus en trouver à la fin de la digestion. Pour le vérifier expérimentalement, la coloration à l'eau iodée en début d'expérience sera violet foncé (présence d'amidon) et à la fin de l'expérience, la coloration sera orangée (absence d'amidon).

16 Testons l'hypothèse des anciens: la digestion est-elle mécanique ?

17 Hypothèse : Comment simuler l'action des dents : Le découpage est mécanique En broyant avec un mortier

18 Coloration à l’eau iodée La coloration est la même pour le pain broyé que pour le pain non broyé, on en déduit : le pain broyé contient autant d’amidon que le pain non broyé. Pain broyé Pain non broyé

19 Expérience : Résultats : Interprétation : (Coloration) (il y a ou non de l'amidon) Protocole : Prendre un morceau de pain. Verser quelques gouttes d'eau iodée, notez la coloration : Broyer le morceau de pain. Verser quelques gouttes d'eau iodée, notez la coloration : Le découpage mécanique existe grâce aux dents et aux contractions de l’estomac mais n’explique pas la transformation. Conclusion : violet Il y a de l’amidon

20 Observation: Dans la bouche les glandes salivaires sécrètent la salive. Hypothèse : La salive contient une substance chimique qui digère l’amidon. Implication de l’hypothèse : Si la salive digère l’amidon alors on ne doit plus trouver d’amidon en fin d’expérience. Testons la deuxième hypothèse : la digestion est chimique.

21 Les glandes salivaires La salive contient de l’eau, du mucus et des protéines. L’une d’elles est l’amylase salivaire.

22 Expérience : Protocole : Remplir un tube à essai d’empois d’amidon, c’est le “tube expérimental”. Tester à l’eau iodée quelques gouttes d’empois d’amidon. Au temps t=0, mélanger l’empois d’amidon et quelques gouttes d’amylase salivaire. Mettre le tube expérimental dans le bain-marie à 37°C. Toutes les 5 minutes prélever quelques gouttes du tube expérimental et tester à l’eau iodée. Noter et interpréter le résultat.

23 Témoin : Remplir un tube à essai d’empois d’amidon (sans salive), c’est le “tube témoin”. Le mettre à 37°C. Le tester à l’eau iodée à la fin de l’expérience. Réfléchir sur le protocole expérimental : Quel est le rôle du tube témoin ? Pourquoi met-on les tubes à 37°C ? Quelles sont les conséquences vérifiables de l’expérience ? Il montre que la réaction n’est pas spontanée. C’est la température du corps. La coloration de l’eau iodée doit changer : s’il n’y a plus d’amidon, en fin d’expérience, on doit obtenir une coloration jaune orangé.

24 Expérience de l’action de l’amylase salivaire sur l’amidon Au temps t=0, mélanger l’empois d’amidon et quelques gouttes d’amylase salivaire. Toutes les 5 minutes prélever quelques gouttes du tube expérimental et tester à l’eau iodée.

25 Résultats : témoin t=0t=5mnt=10mnt=15mnt=20mn le résultat est la couleur

26 Résultats : le résultat est la couleur Interprétation des résultats : l’interprétation est : il y a ou non de l’amidon témoin t=0t=5mnt=10mnt=15mnt=20mn Conclusion : Il y a de l’amidon De moins en moins Il n’y a plus d’amidon Il y a de l’amidon L’amylase salivaire a transformé l’amidon

27 Interprétation du changement progressif de couleur de l’eau iodée amylase amidon

28 Amidon+eau Sucres simples+amylase Amidon+eau Amidon+eau+amylase

29 La digestion des protéines

30 Interprétation de l’action des protéases sur les protéines : Une protéine Des acides aminés Des protéases

31 Approfondissement : L'amylase salivaire est une ENZYME. Elle découpe l'amidon en glucides simples. Une molécule qui découpe les aliments. Une enzyme digestive est :

32 glucose, acides aminés, acides gras. Vitamines, eau et sels minéraux sont aussi des nutriments. Généralisation Les sucs digestifs contiennent des enzymes qui digèrent les substances organiques complexes en substances organiques simples. Les substances non digérées (non simplifiées) formeront les excréments. La digestion est la simplification chimique des aliments complexes en nutriments :

33 glucose acides aminés acides gras vitamines eau sels minéraux Variété de l’alimentation Pour tous ces repas on obtient en fin de digestion:

34 On note dans la leçon La digestion est essentiellement une transformation chimique des aliments en éléments solubles de petites tailles : les nutriments. La digestion se fait grâce aux enzymes digestives contenues dans les sucs digestifs. L’action chimique des enzymes est facilitée par la mastication et les contractions de la paroi du tube digestif.(action mécanique)


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