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La figure donnée montre plusieurs globules rouges normaux dans un vaisseau sanguin. Pourquoi un globule rouge a-t-il cette forme? (A) pour accroître la surface de contact afin d’augmenter la quantité d’oxygène qui diffuse dans et hors de la cellule. (B) pour fournir une grande surface de contact au transport actif de l’oxygène dans et hors de la cellule. (C) pour diminuer la surface de contact et donc limiter le volume d’oxygène perdu de la cellule. ou (D) pour augmenter le volume de la cellule afin que davantage de matériel génétique puisse être transporté à travers l’organisme.
Cette question concerne la forme des globules rouges. Alors passons en revue quelques faits essentiels sur la structure et le fonctionnement de ces cellules spécialisées afin que nous puissions trouver la bonne réponse.
Commençons par le rôle des globules rouges dans l’organisme. Les globules rouges appartiennent au système circulatoire. Le sang transporte diverses substances dans l'organisme, notamment de l'oxygène et des nutriments apportés aux cellules, et des déchets évacués des cellules, tels que le dioxyde de carbone et l'urée. Les globules rouges représentent environ 45 pour cent du volume sanguin. Leur rôle spécifique est de transporter l’oxygène, ce qui est un processus très important, car l’oxygène est indispensable aux cellules corporelles humaines. Il est utilisé pour un type spécifique de respiration cellulaire: la respiration aérobie.
La respiration cellulaire est le processus par lequel les composés contenant du carbone, généralement le glucose, sont décomposés pour libérer de l’énergie sous forme d’ATP. Il existe deux principaux types de respiration cellulaire: aérobie, dont nous avons déjà parlé, et anaérobie. Aérobie signifie oxygène, donc la respiration aérobie nécessite de l’oxygène. An- signifie sans, donc anaérobie se produit sans oxygène. La respiration aérobie libère presque 20 fois plus d’ATP que la respiration anaérobie. C’est pourquoi il est si important que toutes nos cellules obtiennent suffisamment d’oxygène.
Vous vous demandez peut-être comment les globules rouges transportent leur oxygène vers les cellules corporelles. Eh bien, ils possèdent des millions de protéines d'hémoglobine qui contiennent du fer et donnent au sang sa couleur rouge, hem- signifiant sang. Les globules rouges matures sont dépourvus de noyau et de la plupart des organites, afin d'entasser autant d'hémoglobine que possible dans la cellule. S’ils n’ont pas de noyau, alors ils ne portent pas de matériel génétique. Nous pouvons donc exclure l’option de réponse (D).
Ensuite, parlons de la forme des cellules. Les globules rouges ont une forme biconcave, comme indiqué ici. Nous pouvons décomposer le mot «biconcave» pour voir ce que cela signifie. Le préfixe bi- signifie deux, tandis que la racine du mot «concave» fait référence à une surface courbe en creux. Dans la figure de la question, les globules rouges apparaissent aplatis et en forme de disque. Cependant, d’après la figure de la coupe transversale de la cellule, vous pouvez voir qu'ils sont fins au milieu et dentelés des deux côtés. C’est une caractéristique très importante des globules rouges, car elle crée un grand rapport surface-volume. Autrement dit, les globules rouges auront beaucoup d’espace pour interagir avec leur environnement.
Mais pourquoi est-ce important ? Eh bien, cela permet à de nombreuses molécules d’oxygène de diffuser dans les globules rouges à tout moment. La diffusion est le mouvement de molécules d’une région de forte concentration vers une région de plus faible concentration. Comme les molécules se déplacent le long de leur gradient de concentration, la diffusion est un processus passif, ce qui signifie qu’elle ne nécessite pas d’énergie, contrairement au transport actif qui nécessite de l’énergie.
Dans les poumons, les molécules d’oxygène sont fortement concentrées. Elles diffusent donc dans les globules rouges dans le sens de leur gradient de concentration. L'oxygène se lie alors à l'hémoglobine et est transporté dans le sang jusqu'aux cellules corporelles, qui ont une concentration beaucoup plus faible en molécules d'oxygène. Les molécules d’oxygène diffusent donc des globules rouges vers les cellules corporelles, encore une fois le long de leur gradient de concentration. Cette diffusion doit avoir lieu le plus rapidement possible pour maintenir l’approvisionnement en oxygène. Ainsi, plus la surface de diffusion des molécules d’oxygène est grande, mieux c’est.
Comme ce processus doit se produire le plus rapidement possible, nous pouvons exclure l'option (C), qui parle de limiter le volume d'oxygène quittant la cellule.
Maintenant que nous avons examiné la forme biconcave des globules rouges qui permet de maximiser la diffusion de l’oxygène, nous pouvons revenir à notre question. Il nous reste les options (A) et (B). Nous savons maintenant que l’oxygène diffuse dans et hors des globules rouges. Par conséquent, la bonne réponse est l’option (A). Les globules rouges ont cette forme biconcave pour accroître la surface de contact afin d’augmenter la quantité d’oxygène qui diffuse dans et hors de la cellule.
