Nom : Prénom : Classe :
TP n°2: les molécules de la vie
Depuis que les premières sondes se sont posées sur Mars il y a près de quatre décennies, les astronomes ont beaucoup appris sur la planète rouge : de l’eau liquide a coulé autrefois, la Terre et Mars se ressemblaient beaucoup dans leur jeunesse. Quand la vie est apparue sur Terre, il y a, quelque 3,5 milliards d’années, Mars était plus chaude qu’aujourd’hui et présentait des océans d’eau liquide, un champ magnétique actif et une atmosphère plus épaisse. Etant donné la ressemblance entre les deux planètes, les étapes qui ont conduit à la vie sur Terre se sont peut-être aussi déroulées sur Mars. Des formes de vie microscopique existeraient peut-être même encore aujourd’hui sur la planète rouge. La mission européenne ExoMars, prévue pour 2018, emportera une foreuse, le projet Mars 2020 de la Nasa prévoit un robot similaire à Curiosity mais équipé d’autres instruments. Ces 2 missions : la recherche de marqueurs biologiques de traces d’une vie passée ou encore présente…(Pour la science février 2015)
Problème posé : Quelles sont les caractéristiques des molécules organiques propres aux êtres vivants ?
Compétences :
Extraire et organiser des informations pour comprendre la parenté chimique entre le vivant et le non vivant.
Mettre en œuvre une analyse chimique pour caractériser les principales catégories de molécules du vivant.
Utiliser le logiciel de visualisation moléculaire (fiche méthode) pour repérer les caractéristiques des molécules du vivant.
Pratiquer une démarche scientifique (fiche méthode).
Savoir la nature soit l’unité chimique du vivant.
Ressources : - Documents.
- Animations vidéo :
Vidéo Nasa Rover Curiosity
- Logiciel : Rastop + banque moléculaire.
Matériel :
- Matériel informatique.
- Matériel de laboratoire.
Activité 1: La composition chimique des êtres vivants (document 1).
1. Indiquer la provenance des éléments chimiques de la Terre et des êtres vivants.
2. Comparer la composition de la matière vivante avec celle de la matière minérale.
3. Résumer les caractéristiques de la matière des êtres vivants et montrer qu’il existe un lien de parenté.
Activité 2 : les molécules du vivant.
On peut lire sur tous les aliments leur composition moléculaire :
1. Chaque groupe va déterminer expérimentalement le type de molécule organique majoritairement présente dans l’échantillon biologique proposé (fiche protocoles document 2 p 4).
2. Compléter le tableau ci-dessous et appeler le professeur pour l’évaluation des manipulations.
Pomme de terre Banane Muscle bœuf Graines noix Expérience
témoin Glucose
Amidon Lipides Protéines
Eau Chlorures
Tableau de résultats : un groupe d’experts par échantillon biologique
(+) : test positif (-) : test négatif Evaluation du travail par binôme :
Critères de réussite Evaluation du professeur
Je travaille dans le calme /1
Je travaille en autonomie /3
Je suis les étapes du protocole
dans l’ordre. /2
Je travaille soigneusement. /1
J’ai réussi la manipulation. /2
Je range le matériel. /1
Note /10
3. Utiliser le logiciel RASTOP (fiche méthode) pour visualiser chimiquement ces molécules : glucose, amidon, glycogène, acide palmitique, protéines (insuline, hémoglobine) ainsi qu’un acide aminé (constituant des protéines).
4. Récapituler les caractéristiques des différentes molécules organiques et montrer que l’étude de leur composition chimique est un bon indice de l’existence d’une parenté entre les êtres vivants.
Activité 3 : Molécules martiennes.
Vous êtes toujours astrobiologiste à la Nasa, et vous suivez les avancées de Rover Curiosity. Il a été conçu pour étudier la géologie et le climat martien. Il effectue des forages. Un nouvel échantillon a été détecté (rastop molécule martienne).
Proposez une démarche scientifique permettant d’identifier si la matière échantillonnée sur Mars est de la matière organique.
Document 1 : la composition chimique des êtres vivants.
Minéral d’olivine appartenant à un basalte observation olivine (MO polarisant x100) Structure anatomique de l’olivine
Cellule buccale humaine observée au microscope (X600) Modèle moléculaire d’un fragment de membrane cellulaire
Document 2 : Fiche protocoles de détermination des molécules du vivant.
Groupe 1 : pomme de terre Groupe 2 : muscle (bœuf) Groupe 3 : banane Groupe 4 : graine (noix)
Voici les différents tests à effectuer.
- Vous disposez de 6 tubes, d’1 verre de montre, de pipettes (attention de ne pas mélanger les pipettes et donc les réactifs).
- Commencer par découper très finement votre échantillon sur votre planche.
- Placer les petits morceaux de votre échantillon dans les tubes ou dans le verre de montre selon le test.
- Recouvrez d’eau distillée les échantillons dans les tubes, agitez légèrement.
- Ajouter ensuite le réactif par tube selon le protocole.
Attention : cheveux attachés, agiter doucement les tubes dirigés vers les fenêtres ou le mur et non sur le voisin !
Molécule
Glucides
Lipides Ex : acide
palmitique Protéines Eau Sels
minéraux Ex : Chlorures Sucres
réducteurs (sucres simples
ou sucres rapides) Ex : Glucose
Amidon (végétaux) ou
glycogène (animaux) (sucres lents) Test Liqueur de
Fehling
Lugol (eau iodée)
Rouge Soudan
Réaction du Biuret
Sulfate de cuivre anhydre
Nitrate d’argent Protocole -Ajouter 2 ml
de liqueur de Fehling (bleu) et agiter.
-Placer le tube au bain-marie à 90°C (utiliser une pince en bois) pendant 5 minutes.
- Observer la coloration.
-Ajouter quelques gouttes d’eau iodée.
-Observer la coloration.
-Ajouter 1 ml de Rouge Soudan.
-Observer la coloration.
-Ajouter 1ml d’une solution de soude à 20%.
-Ajouter quelques gouttes d’une solution de sulfate de cuivre à 1%
dans le tube.
- Observer la coloration.
-Placer votre échantillon dans un verre de montre.
- A l’aide de la spatule déposer du sulfate de cuivre anhydre (couleur blanche).
-Ajouter 1 ml de Nitrate d’Argent et agiter.
-Observer la réaction obtenue.
Résultats attendus si présence de la molécule recherchée.
Coloration rouge brique
Coloration bleue/noire pour présence d’amidon.
Coloration marron pour présence de glycogène.
Lipides insolubles dans l’eau forment des
gouttelettes à la surface.
Gouttelettes colorées en rouge.
Coloration violette Coloration bleue (1)
Présence d’un précipité
blanc (paillettes
blanches)
(1) Si la substance, sur laquelle on effectue le test, possède une couleur cela peut modifier la couleur attendue.
(2) Attention : ne rien jeter dans l’évier. Un récipient « déchets » est prévu au fond de la salle.
Document 3 : Visualisation moléculaire des glucides, lipides et protéines.
Carbone Oxygène Hydrogène Azote Soufre
Glucose (X 50000000)
Les glucides peuvent être simples (5 à 6 atomes de carbone) peuvent s’associer entre eux et former des polymères comme l’amidon ou le glycogène. Les glucides sont essentiels pour la production d’énergie et la structure des cellules.
Un lipide : acide oléique (X50000000)
Les lipides sont des molécules abondantes dans les graisses et les huiles d’origine animale ou végétale. Les fonctions des lipides dans l’organisme sont variées : production d’énergie, constitution des membranes cellulaires, communication hormonale…
Hémoglobine (X2000000)
