Karamö, le prof virtuelLeçon 12 sur 23
La digestion des aliments
Je sais décrire les transformations mécaniques et chimiques des aliments le long du tube digestif, le rôle des enzymes digestives et les produits finaux de la digestion.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Décrire l'appareil digestif humain et distinguer phénomènes mécaniques et chimiques de la digestion
- Expliquer les propriétés des enzymes digestives à partir d'expériences de digestion in vitro
- Dresser le tableau des sucs digestifs, de leurs enzymes, de leurs substrats et de leurs produits
- Citer les nutriments obtenus à la fin de la digestion
Avant de commencer : Les leçons sur les glucides, les lipides, les protides (hydrolyse, dénaturation), sur le pH et sur la composition des aliments.
1Je découvre
Sékou, élève de 12e à Mamou, mâche longuement un morceau de pain sans rien boire. Au bout de deux minutes, il s'étonne : « Le pain devient sucré dans ma bouche ! » Pourtant, le pain n'a presque pas de goût sucré au départ. Le même soir, pendant le repas de riz sauce arachide avec de la viande, son petit frère demande : « Où vont le riz, l'huile et la viande quand on les a avalés ? Ils se transforment en sang ? »
Leur père, infirmier, répond : « Ni le riz, ni la viande, ni l'huile ne peuvent passer tels quels dans le sang. Ce sont de trop grosses molécules. Le corps doit d'abord les découper en petits morceaux. »
Dans les leçons précédentes, nous avons vu que l'amidon, les protéines et les triglycérides sont des macromolécules que l'hydrolyse peut couper en petites unités (glucose, acides aminés, acides gras et glycérol).
Comment, où et grâce à quoi les aliments sont-ils transformés en substances capables de passer dans le sang ?
2Je comprends
1. L'appareil digestif
L'appareil digestif comprend :
- le tube digestif, long conduit qui va de la bouche à l'anus : bouche, pharynx, œsophage, estomac, intestin grêle (dont la première partie est le duodénum), gros intestin (côlon), rectum et anus ;
- les glandes digestives annexes, qui déversent leurs sucs dans le tube : glandes salivaires, glandes gastriques (dans la paroi de l'estomac), pancréas, foie (qui produit la bile, stockée dans la vésicule biliaire), glandes intestinales.
La digestion est l'ensemble des transformations qui réduisent les aliments en nutriments (petites molécules) capables de traverser la paroi de l'intestin. Elle comprend deux types de phénomènes.
2. Les phénomènes mécaniques
Ils fragmentent les aliments et les font avancer, sans changer leurs molécules :
- la mastication par les dents et la langue, qui broie les aliments et les mélange à la salive ;
- la déglutition, qui fait passer le bol alimentaire dans l'œsophage ;
- les contractions de la paroi musculaire du tube digestif (mouvements péristaltiques), qui poussent les aliments et les brassent avec les sucs, en particulier dans l'estomac.
La fragmentation augmente la surface de contact entre les aliments et les sucs digestifs : bien mâcher facilite la digestion.
3. Les phénomènes chimiques : les enzymes
Les transformations chimiques sont des hydrolyses réalisées par des enzymes digestives, contenues dans les sucs digestifs. Une enzyme est une protéine qui accélère une réaction chimique (on dit qu'elle la catalyse) sans être consommée.
Expérience de digestion in vitro de l'amidon par la salive. On prépare quatre tubes contenant de l'empois d'amidon (amidon cuit dans l'eau) :
| Tube | Contenu | Conditions | Eau iodée après 15 min | Fehling |
|---|---|---|---|---|
| 1 | amidon + eau | 37 °C | bleu-noir | négatif |
| 2 | amidon + salive | 37 °C | jaune (pas de bleu) | rouge brique |
| 3 | amidon + salive | 0 °C (glace) | bleu-noir | négatif |
| 4 | amidon + salive bouillie | 37 °C | bleu-noir | négatif |
Interprétation :
- tube 1 (témoin) : sans salive, l'amidon reste intact ;
- tube 2 : la salive a hydrolysé l'amidon en un sucre réducteur, le maltose ; c'est ce que Sékou a senti dans sa bouche ;
- tube 3 : à 0 °C, l'enzyme est inactive (mais pas détruite : si l'on réchauffe le tube à 37 °C, la digestion se fait) ;
- tube 4 : l'ébullition a détruit l'enzyme (dénaturation d'une protéine) ; son action ne revient pas.
L'enzyme de la salive est l'amylase salivaire.
Propriétés des enzymes digestives (qui découlent de leur nature de protéines) :
- Spécificité : chaque enzyme n'agit que sur un type de substance (son substrat). L'amylase hydrolyse l'amidon mais pas les protéines ni les lipides.
- Température optimale : l'activité est maximale vers 37 °C (température du corps) ; elle est nulle à 0 °C (inhibition réversible) ; au-delà de 60 °C environ, l'enzyme est dénaturée (destruction irréversible).
- pH optimal : chaque enzyme a un pH où elle est la plus active : la pepsine de l'estomac en milieu acide, l'amylase salivaire vers la neutralité, les enzymes pancréatiques en milieu légèrement basique.
- Une petite quantité d'enzyme suffit à transformer une grande quantité de substrat, car l'enzyme n'est pas consommée.
Méthode
Pour interpréter une expérience de digestion in vitro :
- Je repère le tube témoin (sans enzyme ou avec enzyme détruite).
- Je compare chaque tube au témoin en identifiant le seul facteur qui change (enzyme, température, pH).
- J'utilise les tests : disparition du substrat (ex. eau iodée négative : plus d'amidon) et apparition du produit (ex. Fehling positif : maltose).
- Je conclus sur l'action de l'enzyme et sur la condition étudiée.
Exemple
On place des cubes de blanc d'œuf cuit dans quatre tubes à 37 °C : A (eau), B (pepsine), C (pepsine + acide chlorhydrique), D (acide chlorhydrique seul). Après quelques heures, seul le tube C est devenu clair, les cubes ayant disparu. Interpréter.
A et D : témoins, sans pepsine : pas de digestion.
B : la pepsine seule ne digère pas les protéines : il lui manque le milieu acide.
C : pepsine + acide : les protéines ont été hydrolysées en polypeptides solubles.
Conclusion : la pepsine digère les protéines, mais seulement en milieu acide ; c'est le cas dans l'estomac grâce à l'acide chlorhydrique du suc gastrique.
4. La digestion, segment par segment
Dans la bouche : la salive (pH voisin de 7) contient l'amylase salivaire, qui commence l'hydrolyse de l'amidon cuit en maltose. Son action est courte, car les aliments restent peu de temps dans la bouche.
Dans l'estomac : le suc gastrique contient de l'acide chlorhydrique (pH environ 2) et la pepsine. L'acide tue de nombreux microbes, dénature les protéines et active la pepsine, qui coupe les protéines en polypeptides. Le brassage transforme les aliments en une bouillie, le chyme. L'amylase salivaire, inactivée par l'acidité, s'arrête.
Dans l'intestin grêle : c'est là que la digestion s'achève. Trois sucs interviennent.
- La bile (produite par le foie) ne contient pas d'enzyme. Ses sels biliaires émulsionnent les graisses : ils les divisent en fines gouttelettes, ce qui augmente la surface d'action de la lipase (comme le savon avec l'huile, leçon sur les lipides).
- Le suc pancréatique, légèrement basique, neutralise l'acidité du chyme et contient : l'amylase pancréatique (amidon → maltose), la lipase pancréatique (triglycérides → acides gras + glycérol), la trypsine (protéines et polypeptides → peptides plus courts).
- Le suc intestinal et les enzymes de la paroi de l'intestin terminent le travail : maltase (maltose → glucose), saccharase (saccharose → glucose + fructose), lactase (lactose → glucose + galactose), peptidases (peptides → acides aminés).
Dans le gros intestin : plus d'enzyme digestive propre ; l'eau est réabsorbée, des bactéries fermentent une partie des résidus (fibres) ; les restes non digérés (cellulose) forment les excréments.
- 1Bouche : salive, amylase salivaire ; amidon → maltose (début)
- 2Estomac : suc gastrique, HCl et pepsine ; protéines → polypeptides
- 3Duodénum : bile (émulsion des graisses) et suc pancréatique (amylase, lipase, trypsine)
- 4Intestin grêle : maltase, saccharase, lactase, peptidases ; fin de la digestion
- 5Nutriments obtenus : glucose, fructose, galactose, acides aminés, acides gras, glycérol
- 6Gros intestin : absorption d'eau ; les résidus (cellulose) forment les excréments
5. Tableau bilan
| Suc | Lieu | Enzyme | Substrat | Produits |
|---|---|---|---|---|
| Salive | bouche | amylase salivaire | amidon cuit | maltose |
| Suc gastrique | estomac | pepsine (+ HCl) | protéines | polypeptides |
| Bile | duodénum | aucune (sels biliaires) | graisses | fines gouttelettes (émulsion) |
| Suc pancréatique | duodénum | amylase pancréatique | amidon | maltose |
| lipase | triglycérides | acides gras + glycérol | ||
| trypsine | protéines, polypeptides | peptides | ||
| Suc intestinal | intestin grêle | maltase | maltose | glucose |
| saccharase | saccharose | glucose + fructose | ||
| lactase | lactose | glucose + galactose | ||
| peptidases | peptides | acides aminés |
À la fin de la digestion, le contenu de l'intestin grêle renferme les nutriments : oses (glucose surtout, fructose, galactose), acides aminés, acides gras et glycérol. L'eau, les sels minéraux et les vitamines n'ont pas besoin d'être digérés : ils sont absorbés tels quels. La cellulose n'est pas digérée par l'être humain. Le passage des nutriments dans le sang et la lymphe (absorption intestinale) fait l'objet de la leçon suivante.
Exemple
Suivre la digestion complète d'une bouchée de riz au lait sucré.
Amidon du riz : amylase salivaire puis amylase pancréatique → maltose ; maltase → glucose.
Saccharose du sucre : saccharase → glucose + fructose.
Lactose du lait : lactase → glucose + galactose.
Protéines du lait : pepsine → polypeptides ; trypsine → peptides ; peptidases → acides aminés.
Lipides du lait : émulsion par la bile ; lipase → acides gras + glycérol.
Nutriments obtenus : glucose, fructose, galactose, acides aminés, acides gras, glycérol, plus l'eau, les sels et les vitamines absorbés sans digestion.
3Je retiens
Je retiens
Digestion = transformation des aliments en nutriments capables de traverser la paroi intestinale : phénomènes mécaniques (mastication, brassage) et chimiques (hydrolyses enzymatiques).
Enzyme : protéine qui catalyse une réaction ; spécifique de son substrat ; optimum vers 37 °C et à un pH précis ; inactivée par le froid, détruite par l'ébullition.
Bouche : amylase salivaire (amidon → maltose). Estomac : HCl + pepsine (protéines → polypeptides).
Intestin grêle : bile (émulsion, sans enzyme) ; suc pancréatique (amylase, lipase, trypsine) ; suc intestinal (maltase, saccharase, lactase, peptidases).
Produits finaux : glucose (et fructose, galactose), acides aminés, acides gras, glycérol.
Eau, sels minéraux et vitamines sont absorbés sans digestion ; la cellulose n'est pas digérée.
4Erreurs fréquentes
- Dire que la bile contient des enzymes : elle n'en contient aucune ; ses sels émulsionnent les graisses et facilitent l'action de la lipase.
- Croire que la digestion se fait surtout dans l'estomac : l'estomac commence la digestion des protéines, mais c'est dans l'intestin grêle que la digestion de tous les aliments s'achève.
- Confondre « inactivée par le froid » et « détruite par la chaleur » : le froid arrête l'enzyme de façon réversible, l'ébullition la dénature de façon irréversible.
- Écrire que la digestion de l'amidon donne directement du glucose dans la bouche : l'amylase donne du maltose ; c'est la maltase de l'intestin qui libère le glucose.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis la digestion et cite deux phénomènes mécaniques de la digestion.
b) Qu'est-ce qu'une enzyme ? Cite trois de ses propriétés.
c) Quel est le rôle de la bile ?
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a) La digestion est l'ensemble des transformations mécaniques et chimiques qui réduisent les aliments en nutriments, petites molécules capables de traverser la paroi de l'intestin. Phénomènes mécaniques : mastication, brassage de l'estomac (ou déglutition, mouvements péristaltiques).
b) Une enzyme est une protéine qui accélère (catalyse) une réaction chimique sans être consommée. Propriétés : spécificité vis-à-vis du substrat ; température optimale vers 37 °C ; pH optimal (on accepte aussi : destruction par l'ébullition, efficacité en petite quantité).
c) La bile, sans enzyme, émulsionne les graisses grâce à ses sels biliaires : elle les divise en fines gouttelettes, ce qui facilite l'action de la lipase.
2Exercice 2
Recopie et complète :
a) amidon + … (amylase) → … ;
b) maltose + eau (…) → … ;
c) protéines + eau (pepsine) → … ;
d) triglycéride + 3 H₂O (…) → … + … .
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a) amidon + eau (amylase) → maltose.
b) maltose + eau (maltase) → 2 glucose.
c) protéines + eau (pepsine) → polypeptides.
d) triglycéride + 3 H₂O (lipase) → glycérol + 3 acides gras.
3Exercice 3
Pourquoi le pain devient-il sucré quand on le mâche longtemps ? Pourquoi cette transformation s'arrête-t-elle presque dans l'estomac ?
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La salive contient l'amylase salivaire, qui hydrolyse l'amidon du pain en maltose, sucre au goût sucré. Dans l'estomac, le milieu devient très acide (pH environ 2) à cause de l'acide chlorhydrique : l'amylase salivaire, dont le pH optimal est voisin de 7, cesse d'agir.
4Exercice 4
Un enfant présente des diarrhées chaque fois qu'il boit du lait frais, mais supporte bien le lait caillé. On sait que la fermentation du lait caillé transforme une partie du lactose. Quelle enzyme digestive pourrait lui manquer ? Justifie.
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Il lui manquerait la lactase, enzyme qui hydrolyse le lactose en glucose et galactose. Le lactose non digéré n'est pas absorbé ; il arrive dans le gros intestin où il attire l'eau et est fermenté par les bactéries, ce qui provoque des diarrhées. Le lait caillé contenant moins de lactose, il est mieux toléré.
5Exercice 5
(Type examen) On étudie l'activité d'une enzyme digestive E sur l'empois d'amidon à différentes températures. Après 10 minutes, on teste chaque tube à l'eau iodée.
| Température (°C) | 0 | 20 | 37 | 50 | 80 |
|---|---|---|---|---|---|
| Eau iodée | bleu-noir | bleu clair | jaune | bleu clair | bleu-noir |
a) Quel est le substrat de l'enzyme E ? Propose un nom pour cette enzyme.
b) Décris l'influence de la température sur l'activité de E. Quelle est sa température optimale ?
c) On replace les tubes à 0 °C et à 80 °C dans un bain à 37 °C pendant 10 minutes, puis on refait le test. Prévois et explique les résultats.
d) Quel test permettrait de montrer l'apparition du produit de la réaction dans le tube à 37 °C ?
e) Cette enzyme est-elle active dans l'estomac ? Justifie.
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a) Le substrat est l'amidon (l'eau iodée teste sa présence). Il s'agit d'une amylase (salivaire ou pancréatique).
b) À 0 °C, l'amidon reste intact : l'enzyme est inactive. De 0 à 37 °C, l'activité augmente (bleu de plus en plus clair). À 37 °C, tout l'amidon est hydrolysé (eau iodée jaune) : c'est l'activité maximale, donc la température optimale est voisine de 37 °C. Au-delà, l'activité diminue, et elle est nulle à 80 °C.
c) Tube de 0 °C : à 37 °C, l'enzyme redevient active, car le froid l'avait seulement inhibée : l'amidon est hydrolysé et l'eau iodée devient jaune. Tube de 80 °C : l'enzyme a été dénaturée de façon irréversible ; même à 37 °C, elle reste inactive : l'eau iodée reste bleu-noir.
d) Le test à la liqueur de Fehling à chaud : un précipité rouge brique montre l'apparition de maltose, sucre réducteur.
e) Non. Le milieu de l'estomac est très acide (pH environ 2), alors que l'amylase agit à un pH voisin de la neutralité ; elle y est inactive.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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