TP « Le devenir des produits de l'activité catabolique »
Nous l'avons affirmé : le métabolisme oxydatif aboutit à la synthèse d'ATP. Ainsi, l'ATP serait la molécule qui participerait comme réactif à toutes les réactions chimiques nécessitant de l'énergie dans la cellule : ce seraient des réactions utilisant de l'ATP qui libèreraient « l'énergie utilisable par les cellules ». Parmi les activités endergoniques (= nécessitant un apport d'énergie), les réactions biochimiques impliquées dans les mouvement sont les plus évidentes : déplacer un objet de masse m d'une hauteur h implique un travail (au sens des physiciens) W = m . g . h. Ceci ne tient de plus pas compte des forces frottements. Parmi les mouvements des êtres vivants, la cyclose est l'un des plus faciles à étudier : c'est le déplacement des chloroplastes dans le cytoplasme des cellules végétales chlorophylliennes.
Problème :
Matériel/Documents Activité Critères de réussite Barèm
e
- Élodée (un végétal aquatique)
- deux microscopes identiques, lames et lamelles
- solution contenant un activateur de la synthèse d'ATP (solution A)
- solution tampon sans activateur (solution B)
- gants et lunettes de protection
- eau distillée, papier absorbant, pinces fines et ciseaux
Tout le travail personnel doit être rédigé au crayon à papier
1- Justifier le protocole proposé sur la fiche-protocole pour répondre au problème posé.
2- Prélever une jeune feuille de l’extrémité de la plante et la déposer entre lame et lamelle dans une goutte d’eau. Répéter l’opération pour une deuxième préparation.
3- Centrer les deux préparations chacune sur une cellule chlorophyllienne proche de la nervure centrale afin de repérer des mouvements de cyclose à peu près similaires (utiliser les deux microscopes). Une luminosité maximale favorise ces mouvements.
Appeler le professeur pour vérification 4- Réaliser, sur la fiche-réponse, un schéma d’interprétation traduisant les structures cellulaires observées et le mouvement repéré sur l'une des deux préparations.
5- En suivant le protocole proposé dans la fiche protocole, faire diffuser l'activateur de la production d’ATP dans une préparation. Faire diffuser de la même façon le tampon dans l’autre préparation. Observer le résultat.
Appeler le professeur pour vérification 6- À partir des informations apportées par le sujet et de vos observations, discuter la validité de l’expérience pour montrer que la production d'ATP est indispensable aux mouvements cytoplasmiques dans les cellules chlorophylliennes.
Comprendre la manipulation
Réaliser une préparation microsopique Utiliser le microscope
Représenter un observation Réaliser une manipulation selon un
protocole
Appliquer une démarche explicative
Gérer et organiser le
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7- Ranger microscope et poste de travail et respecter les consignes de sécurité.
poste de travail
Protocole de diffusion d'une solution (contenant un inhibiteur ou un activateur de la synthèse d'ATP) entre lame et lamelle Nom / Prénom / Classe :
Organiser le poste de travail de sorte à manipuler proprement et en accord avec les consignes de sécurité.
Principe : vous allez mettre des cellules (présentant des mouvements de cyclose) en présence d’un inhibiteur (ou d'un activateur) de la synthèse d’ATP. Cet inhibiteur ou cet activateur est dissous dans une solution tampon destinée à éviter les variations brusques de pH. Vous mettrez aussi des cellules semblables en présence de ce tampon seul.
Vous observerez les résultats sur la cyclose dans les deux cas.
Remarque : l’inhibiteur étant toxique, utiliser la pipette ou le compte-gouttes, n’aspirer en aucun cas par la bouche et porter des gants et des lunettes de protection.
Déroulement : voir schéma ci-dessous
Laisser la préparation en place centrée sur une cellule en cyclose.
Manipuler de telle manière que la solution diffuse lentement sous la lamelle, de la pipette (ou du compte-gouttes) vers le papier absorbant.
Après l’opération, du liquide doit rester sous la lamelle, sans que celui-ci soit en excès (pas de débordement autour de la lamelle ni sur celle-ci).
Pour répondre à la question 1, pliez la feuille verticalement en deux de sorte
à pouvoir la coller ensuite là où nous l'utiliserons dans le cours et rédigez
votre réponse au dos de cette feuille, sur la partie de verso qui ne sera pas
encollée.
Fiche-réponse – « Les produits de l'activité catabolique » Nom / Prénom / Classe : Vous pouvez rédiger votre compte rendu avec OpenOffice ici.
« Les conditions d'une utilisation des levures dans l'industrie agroalimentaire »
Les levures sont utilisées depuis des temps immémoriaux dans divers processus permettant la fabrication des aliments, par exemple dans la fabrication du pain, mais aussi dans la fabrication des boissons alcoolisée. C'est d'ailleurs cela qui a valu à la levur de boulanger son nom scientifique : Saccharomyces Cerevisiae, c'est-à-dire, littéralement, la levure de bière. Enfermées dans des cuves étanches, les levures (naturellement présentes ou ajoutées dans le jus de raisins par exemple) pratiquent en effet la fermentation qui aboutit à la synthèse d'éthanol. La formule chimique de l'éthanol est C2H5OH. Les levures ne pratiqueraient donc pas toujours la respiration cellulaire.
On cherche à comprendre les conditions dans lesquelles les levures produisent de l'alcool et afin d'optimiser la production.
Problème : Dans quelles conditions les levures pratiquent-elles la fermentation éthanolique ?
Matériel/Documents Activité Critères de réussite Barèm
e
- une chaîne d'acquisition ExAO comportant une sonde à dioxygène - ordinateur + imprimante
- un solution de levures (10 g/L)
oxygènée au moins 24 heures avec un bulleur d'aquarium,
- une éprouvette graduée.
- un solution de glucose (30 g/L) et une seringue de 5 ml
- deux éthylotests et deux compte- gouttes
Tout le travail personnel doit être rédigé au crayon à papier
1- Justifier sur la fiche-réponse la petinence de l'utilisation de la sonde à dioxygène pour mettre en évidence la respiration cellulaire et des éthylotests pour révéler la fermentation alcoolique.
2- Réaliser le montage en suivant les consignes de la fiche-technique et après avoir pris connaissance du protocole.
3- Lancer la mesure en respectant le protocole. Ajuster l'affichage et enregistrer les résultats dans un fichier sur le bureau.
- En fin de manipulation, prélever dans l'enceinte quelques ml de la suspension de levures et les soumettres à l'éthylotest. Procéder le la même façon avec la suspension de levures fournie au début pour comparer les résultats des deux tests.
4- Donner un tritre au graphique (ou au document de sevours), le légender et mettre en évidence ses différentes parties.
5- À partir de l'exploitation des réulstats de l' expérience, indiquer les conditions de la fermentation éthanolique et justifier l'utilisation de cuves étanches pour la réalisation des boissons alcoolisées.
Comprendre la manipulation
Réaliser une manipulation d'après un protocole
et utiliser une chaîne
ExAO
Traiter des données sous forme d'un
graphique Appliquer une démarche explicative
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Fiche-protocole « Les conditions d'une utilisation des levures dans l'industrie agroalimentaire » Réalisation du montage :
(On réalisera les points 1 et 2 dans l’ordre qui convient en fonction du matériel) - Installer dans l'enceinte la sonde à dioxygène
- Verser, à l’aide d’une éprouvette graduée ou équivalent, la quantité de suspension de levures nécessaire pour remplir l’enceinte. Repérer ce volume
- Eponger les débordements éventuels et fermer l’enceinte en évitant toute bulle d’air au niveau de la sonde.
- Lancer l'agitation modérée
- Préparer une seringue avec un volume de la solution de glucose adapté au volume de l’enceinte Volume approximatif de l’enceinte
(ml) 5 10 15 20 25
Volume de maltose à injecter (ml) 0, 5 1,
0 1, 5 2,
0 2, 5
Appeler le professeur pour faire contrôler le montage. Avant d'aller plus loin Acquisition des mesures :
- choisir les paramètres de la mesure (durée = 10 minutes, température, teneur en O2 affichée ; si le logiciel le demande : temps total fixe, nombre de points de mesure 600)
- lancer la mesure
- à t = 2 minutes, ajouter dans l’enceinte le glucose préparé dans la seringue (penser à mettre un repère sur le tracé) - poursuivre l’enregistrement durant le temps restant
- présenter les résultats de façon optimale en jouant sur les fonctionnalités du logiciel - enregistrer votre résultat et imprimer le graphe obtenu
Test de la présence d’éthanol avant et après l’injection de la solution de glucose (suspension de levures oxygénée au moins 24 heures et suspension de levures de l’enceinte après l’acquisition des mesures). Remarque : pour rendre plus fiable la comparaison des résultats, les deux tests seront réalisés en même temps, après l’acquisition des mesures, car la coloration obtenue éventuellement évolue avec le temps.
- prélever avec un compte-gouttes ou équivalent, quelques gouttes de la suspension de levures de l’enceinte - Percer l’éthylotest selon la notice et verser le prélèvement dans l’embout de l’éthylotest
- observer la coloration obtenue (le virage bien net du réactif au vert caractérise la présence d’alcool, le test est alors positif) - faire le test avec un autre compte-gouttes ou équivalent sur la suspension de levures fournie initialement
Remarque :
On constate parfois une présence d’éthanol dans la suspension initiale sans maltose. Plusieurs explications sont possibles mais elles ne sont pas demandées dans ce sujet. Cette présence initiale sera considérée ici comme négligeable et seule l’interprétation de la comparaison des deux tests sera prise en compte (différence significative ou non significative).
Fiche-réponse – « Les conditions d'une utilisation des levures dans l'industrie agroalimentaire » Nom / Prénom / Classe :
Vous pouvez rédiger votre compte rendu avec OpenOffice ici.
Document de secours On réalise une
suspension de
levures que l’on place dans une cuve avec agitateur. Le milieu ne contient au départ que de l'eau (et du dioxygène dissous). Au temps t=45 s, on ajoute une quantité importante de glucose (C6H12O6) dans le milieu. On mesure grâce à trois sondes reliées à un dispositif ExAO l’évolution des concentrations de CO2, d’O2 et d’éthanol au cours du temps dans la cuve. Voici le graphique obtenu sur l'ordinateur.
Données
supplémentaires et énoncé :
Les levures (de boulanger) ne sont pas utilisées que pour la fabrication du
pain. Elles
interviennent aussi dans la fabrication
des boissons
alcoolisées. C'est d'ailleurs cela qui leur a valu leur nom
scientifique de Saccharomyces cerevisiae, c'est-à-dire levure de bière, terme que l'on emploi dans le language courant. Elles pratiquent en effet la fermentation alcoolique qui transforme les sucres en éthanol (et d'autre molécules), aussi appelé alcool éthanolique, ce qui libère de « l'énergie utilisable par la cellule ». C'est donc un autre moyen que les levures peuvent utiliser pour « se fournir en énergie ».
La formule chimique de l'éthanol est C2H5OH.
