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Respiration

Biologie IGCSE · Topic 12 · ⁨Sujet 12⁩

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5:00

Respiration

Voici la confusion la plus courante en Biologie IGCSE. La respiration n'est pas la respiration (haleine). Respirer signifie déplacer l'air dans et hors de vos poumons — une action physique…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés⁩

12.1

Respiration and energy · ⁨Respiration et énergie⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩
English
Core Supplement
1 State the uses of energy in living organisms, including: muscle contraction, protein synthesis, cell division, active transport, growth, the passage of nerve impulses and the maintenance of a constant body temperature
2 Investigate and describe the effect of temperature on respiration in yeast
Français
Fondamental Supplémentaire
1 Énoncer les usages de l'énergie chez les organismes vivants, y compris : contraction musculaire, synthèse des protéines, division cellulaire, transport actif, croissance, passage des influx nerveux et maintien d'une température corporelle constante
2 Examiner et décrire l'effet de la température sur la respiration chez la levure

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Source : Programme Cambridge International⁩

English
Aerobic respiration

Respiration 呼吸作用 is the release of energy 能量 from food, and it happens in every living cell, all the time. (It is not the same as breathing.) Cells use this energy for many jobs:

  • muscle 肌肉 contraction (movement).
  • protein synthesis 蛋白质合成 (building proteins).
  • cell division 分裂 (making new cells).
  • active transport 主动运输.
  • growth.
  • the passage of nerve impulses 神经冲动.
  • keeping a constant body temperature 温度.

You can investigate respiration in yeast 酵母: warmer yeast respires faster (up to its best temperature), giving off bubbles of carbon dioxide 二氧化碳.

Français
Respiration aérobie

La respiration 呼吸作用 est le dégagement d'énergie 能量 à partir des aliments, et elle a lieu dans chaque cellule vivante, tout le temps. (Ce n'est pas la même chose que la respiration.) Les cellules utilisent cette énergie pour de nombreuses tâches :

  • contraction musculaire 肌肉 (mouvement).
  • synthèse de protéines 蛋白质合成 (construction de protéines).
  • division cellulaire 分裂 (production de nouvelles cellules).
  • transport actif 主动运输.
  • croissance.
  • transmission d'impulsions nerveuses 神经冲动.
  • maintien d'une température corporelle constante température 温度.
Un diagramme en hub avec "la respiration libère de l'énergie" au centre et des flèches vers ses utilisations : contraction musculaire, synthèse des protéines, division cellulaire, transport actif, croissance, impulsions nerveuses et maintien de la chaleur
Les cellules utilisent l'énergie de la respiration pour de nombreux travaux différents

Vous pouvez étudier la respiration chez la levure 酵母 : une levure plus chaude respire plus vite (jusqu'à sa température optimale), libérant des bulles de dioxyde de carbone 二氧化碳.

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La respiration libère de l'énergie

Chaque cellule vivante respire pour libérer de l'énergie à partir du glucose pour ses fonctions vitales.

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩
English · ⁨Anglais⁩ Chinese · ⁨Chinois⁩ Pinyin
respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用 hū xī zuò yòng
energy/ˈenədʒi/ 能量 néng liàng
division/dɪˈvɪʒn/ 分裂 fēn liè
active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ 主动运输 zhǔ dòng yùn shū
nerve impulses/nɜːv ˈɪmpʌlsɪz/ 神经冲动 shén jīng chōng dòng
temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度 wēn dù
yeast/jiːst/ 酵母 jiào mǔ
12.2

Aerobic respiration · ⁨Respiration aérobie⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩
English
Core Supplement
1 Describe aerobic respiration as the chemical reactions in cells that use oxygen to break down nutrient molecules to release energy
2 State the word equation for aerobic respiration as: glucose + oxygen → carbon dioxide + water 3 State the balanced chemical equation for aerobic respiration as: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$
Français
Fondamental Supplémentaire
1 Décrire la respiration aérobie comme les réactions chimiques dans les cellules qui utilisent l'oxygène pour décomposer les molécules nutritives afin de libérer de l'énergie
2 Énoncer l'équation verbale de la respiration aérobie comme suit : glucose + oxygène → dioxyde de carbone + eau 3 Énoncer l'équation chimique équilibrée de la respiration aérobie comme suit : $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Source : Programme Cambridge International⁩

English

Aerobic respiration 有氧呼吸 uses oxygen 氧气 to break down nutrient molecules 营养物质 (mainly glucose 葡萄糖) and release energy.

Word equation:

$$\text{glucose} + \text{oxygen} \rightarrow \text{carbon dioxide} + \text{water}$$

(Supplement) Balanced chemical equation:

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$$

Aerobic respiration releases a lot of energy from each glucose molecule.

Français
Des coureurs de marathon pendant une course
La respiration aérobie libère de l'énergie régulièrement pour un exercice soutenu.

La respiration aérobie 有氧呼吸 utilise l'oxygène 氧气 pour décomposer les molécules nutritives 营养物质 (principalement le glucose 葡萄糖) et libérer de l'énergie.

Équation mot :

$$\text{glucose} + \text{oxygen} \rightarrow \text{carbon dioxide} + \text{water}$$

(Supplément) Équation chimique équilibrée :

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$$

La respiration aérobie libère une grande quantité d'énergie à partir de chaque molécule de glucose.

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Respiration aérobie

La respiration aérobie libère BEAUCOUP d'énergie à partir du glucose en utilisant de l'oxygène.

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩
English · ⁨Anglais⁩ Chinese · ⁨Chinois⁩ Pinyin
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二氧化碳 èr yǎng huà tàn
aerobic respiration/eəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 有氧呼吸 yǒu yǎng hū xī
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 氧气 yǎng qì
nutrient molecules/ˈnjuːtrɪənt ˈmɒlɪkjuːlz/ 营养物质 yíng yǎng wù zhì
glucose/ˈɡluːkəʊs/ 葡萄糖 pú táo táng
anaerobic respiration/ˌæneəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 无氧呼吸 wú yǎng hū xī
12.3

Anaerobic respiration · ⁨La respiration anaérobie⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩
English
Core Supplement
1 Describe anaerobic respiration as the chemical reactions in cells that break down nutrient molecules to release energy without using oxygen
2 State that anaerobic respiration releases much less energy per glucose molecule than aerobic respiration
3 State the word equation for anaerobic respiration in yeast as: glucose → alcohol + carbon dioxide 5 State the balanced chemical equation for anaerobic respiration in yeast as: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2$
4 State the word equation for anaerobic respiration in muscles during vigorous exercise as: glucose → lactic acid
6 State that lactic acid builds up in muscles and blood during vigorous exercise causing an oxygen debt
7 Outline how the oxygen debt is removed after exercise, limited to: (a) continuation of fast heart rate to transport lactic acid in the blood from the muscles to the liver (b) continuation of deeper and faster breathing to supply oxygen for aerobic respiration of lactic acid (c) aerobic respiration of lactic acid in the liver
Français
Fondamental Supplémentaire
1 Décrire la respiration anaérobie comme les réactions chimiques dans les cellules qui décomposent les molécules nutritives pour libérer de l'énergie sans utiliser d'oxygène
2 Énoncer que la respiration anaérobie libère beaucoup moins d'énergie par molécule de glucose que la respiration aérobie
3 Énoncer l'équation verbale de la respiration anaérobie chez la levure comme suit : glucose → alcool + dioxyde de carbone 5 Énoncer l'équation chimique équilibrée de la respiration anaérobie chez la levure comme suit : $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2$
4 Énoncer l'équation verbale de la respiration anaérobie dans les muscles lors d'un exercice vigoureux comme suit : glucose → acide lactique
6 Énoncer que l'acide lactique s'accumule dans les muscles et le sang lors d'un exercice vigoureux, provoquant un déficit d'oxygène
7 Esquisser comment le déficit d'oxygène est éliminé après l'exercice, limité à : (a) poursuite du rythme cardiaque rapide pour transporter l'acide lactique dans le sang depuis les muscles vers le foie (b) poursuite d'une respiration plus profonde et plus rapide pour fournir de l'oxygène pour la respiration aérobie de l'acide lactique (c) respiration aérobie de l'acide lactique dans le foie

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Source : Programme Cambridge International⁩

English

Anaerobic respiration 无氧呼吸 breaks down glucose to release energy without oxygen. It releases much less energy from each glucose molecule than aerobic respiration, because the glucose is not fully broken down.

In yeast

$$\text{glucose} \rightarrow \text{alcohol} + \text{carbon dioxide}$$

The alcohol 酒精 made by yeast is used to make bread rise and to brew drinks.

In muscles (Supplement)

During hard exercise your muscles cannot get enough oxygen, so they respire anaerobically:

$$\text{glucose} \rightarrow \text{lactic acid}$$

The lactic acid 乳酸 builds up in the muscles and the blood. This creates an oxygen debt 氧债 — the extra oxygen the body will need later to break that lactic acid down.

After you stop exercising, the oxygen debt is repaid:

  • your heart rate 心率 stays high, carrying the lactic acid in the blood from the muscles to the liver 肝脏.
  • you keep breathing deeply and quickly, taking in extra oxygen.
  • the liver uses this oxygen to break the lactic acid down by aerobic respiration.

Worked example. A runner sprints hard for 20 seconds, then breathes deeply for several minutes after stopping. Explain why. During the sprint the muscles cannot get oxygen fast enough, so they respire anaerobically and lactic acid builds up, creating an oxygen debt. The deep breathing afterwards takes in the extra oxygen the liver needs to break that lactic acid down by aerobic respiration, while a high heart rate carries the acid from the muscles to the liver. The breathing repays a debt built up during the sprint - it is not simply "because the muscles are still working".

Français
Un sprinteur à pleine effort
Un sprint intense repose sur la respiration anaérobie, accumulant de l'acide lactique.

La respiration anaérobie 无氧呼吸 décompose le glucose pour libérer de l'énergie sans oxygène. Elle libère beaucoup moins d'énergie par molécule de glucose que la respiration aérobie, car le glucose n'est pas totalement décomposé.

Le glucose se divise en deux voies : avec de l'oxygène (aérobie), il devient dioxyde de carbone et eau et libère beaucoup d'énergie ; sans oxygène (anaérobie), il devient alcool et dioxyde de carbone chez la levure, ou acide lactique dans les muscles, libérant beaucoup moins d'énergie
La respiration aérobie nécessite de l'oxygène et produit beaucoup d'énergie ; anaérobie en produit beaucoup moins

Chez la levure

$$\text{glucose} \rightarrow \text{alcohol} + \text{carbon dioxide}$$

L'alcool 酒精 produit par la levure est utilisé pour faire lever le pain et brasser des boissons.

Chez les muscles (Supplément)

Pendant un exercice intense, vos muscles ne reçoivent pas assez d'oxygène, ils respirent donc anaérobie :

$$\text{glucose} \rightarrow \text{lactic acid}$$

L'acide lactique 乳酸 s'accumule dans les muscles et le sang. Cela crée une dette d'oxygène 氧债 — l'excès d'oxygène dont le corps aura besoin plus tard pour décomposer cet acide lactique.

Après avoir arrêté de faire de l'exercice, la dette d'oxygène est remboursée :

  • votre fréquence cardiaque 心率 reste élevée, transportant l'acide lactique du sang depuis les muscles vers le foie 肝脏.
  • vous continuez à respirer profondément et rapidement, absorbant de l'oxygène supplémentaire.
  • le foie utilise cet oxygène pour décomposer l'acide lactique par respiration aérobie.
Un organigramme : un exercice intense laisse les muscles manquer d'oxygène, donc ils respirent anaérobie et l'acide lactique s'accumule (la dette d'oxygène) ; après l'exercice, une fréquence cardiaque rapide et une respiration profonde apportent plus d'oxygène afin que le foie puisse décomposer l'acide lactique
L'acide lactique provenant de la respiration anaérobie est décomposé plus tard, en utilisant de l'oxygène supplémentaire

Exemple résolu. Un coureur sprinte intensément pendant 20 secondes, puis respire profondément pendant plusieurs minutes après avoir arrêté. Expliquez pourquoi. Pendant le sprint, les muscles ne reçoivent pas suffisamment d'oxygène rapidement, ils respirent donc anaérobie et l'acide lactique s'accumule, créant une dette d'oxygène. La respiration profonde qui suit absorbe l'oxygène supplémentaire dont le foie a besoin pour décomposer cet acide lactique par respiration aérobie, tandis qu'une fréquence cardiaque élevée transporte l'acide des muscles vers le foie. La respiration rembourse une dette accumulée pendant le sprint - ce n'est pas simplement « parce que les muscles continuent de travailler ».

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Respiration anaérobie

Sans oxygène, le glucose n'est que partiellement décomposé — bien moins d'énergie et un autre déchet.

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩
English · ⁨Anglais⁩ Chinese · ⁨Chinois⁩ Pinyin
muscle/ˈmʌsl/ 肌肉 jī ròu
protein synthesis/ˈprəʊtiːn ˈsɪnθəsɪs/ 蛋白质合成 dàn bái zhì hé chéng
alcohol/ˈælkəhɒl/ 酒精 jiǔ jīng
lactic acid/ˈlæktɪk ˈæsɪd/ 乳酸 rǔ suān
oxygen debt/ˈɒksɪdʒn det/ 氧债 yǎng zhài
heart rate/hɑːt reɪt/ 心率 xīn lǜ
liver/ˈlɪvə/ 肝脏 gān zàng
12.3

Exam tips · ⁨Conseils d'examen⁩

English
  • Respiration releases energy in all living cells, all the time — it is not breathing.
  • Aerobic: glucose + oxygen → carbon dioxide + water, and it gives a lot of energy. Learn the balanced equation too.
  • Anaerobic (no oxygen) gives much less energy. In yeast: glucose → alcohol + carbon dioxide. In muscles: glucose → lactic acid.
  • Lactic acid causes an oxygen debt, repaid by a fast heart rate and deep breathing, with the liver breaking the lactic acid down.
Français
  • La respiration libère de l'énergie dans toutes les cellules vivantes, tout le temps — ce n'est pas la respiration.
  • Aérobie : glucose + oxygène → dioxyde de carbone + eau, et cela fournit une grande quantité d'énergie. Apprenez aussi l'équation équilibrée.
  • Anaérobie (sans oxygène) fournit beaucoup moins d'énergie. Chez la levure : glucose → alcool + dioxyde de carbone. Chez les muscles : glucose → acide lactique.
  • L'acide lactique provoque une dette d'oxygène, remboursée par une fréquence cardiaque rapide et une respiration profonde, avec le foie décomposant l'acide lactique.

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