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ACTIVITACTIVITÉÉ 11ACTIVITACTIVITÉÉ 11
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Activité 1Activité 1 : à la recherche de quelques éléments : à la recherche de quelques éléments chimiques dans les molécules du vivant.chimiques dans les molécules du vivant.
On travaille successivementOn travaille successivement ::
•• sursur lele glucoseglucose (molécule(molécule présenteprésente dansdans lele sang)sang)pourpour mettremettre enen évidenceévidence lesles élémentséléments CC,, HH etet OO..
•• sursur l’l’uréeurée (molécule(molécule élaboréeélaborée dansdans lele foiefoie etetprésenteprésente dansdans lesles urines)urines) pourpour mettremettre enen évidenceévidencel’élémentl’élément NN..
•• sursur lele jaunejaune d’œufd’œuf pourpour mettremettre enen évidenceévidencel’élément S.
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Mise en évidence des éléments Mise en évidence des éléments carbone, hydrogène et oxygènecarbone, hydrogène et oxygène
Matériel nécessaireMatériel nécessaire ::
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Mise en évidence de l’élément azoteMise en évidence de l’élément azote
Matériel nécessaireMatériel nécessaire ::
Urée : substance naturelle produite dans le foie et produite dans le foie et éliminée par les urines
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avec le papier pH
avec le papier tournesol
avec le papier pH
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Mise en évidence de l’élément soufreMise en évidence de l’élément soufre
Matériel nécessaireMatériel nécessaire ::
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OnOn peutpeut ensuiteensuite demanderdemander auxaux élèvesélèves dede produireproduire unununun tableautableau récapitulantrécapitulant lesles résultatsrésultats desdes teststestsréalisésréalisés………… enen leurleur fournissantfournissant cece modèlemodèle dede tableautableau ::
Traduction du protocole expérimental
en quelques motsRésultats observés Conclusion
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ACTIVITACTIVITÉÉ 22ACTIVITACTIVITÉÉ 22
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ActivitéActivité 22 :: dudu réacteurréacteur chimiquechimique auau réacteurréacteurbiochimiquebiochimique
SPCSPC -- ExpérimenterExpérimenter pourpour découvrirdécouvrir l’équationl’équation d’uned’uneréactionréaction chimiquechimique
SVTSVT -- LesLes cellulescellules :: desdes systèmessystèmes chimiqueschimiques échangeantéchangeantdede lala matièrematière avecavec leurleur environnementenvironnement
Activités possiblesActivités possibles ::
•• commencer par la chimiecommencer par la chimie ::
•• réaliserréaliser uneune transformationtransformation chimiquechimique dansdans unun réacteurréacteur chimiquechimique (oxydation(oxydationdudu glucose)glucose) == EXPEXPÉÉRIENCERIENCE NN°° 11
•• caractériser réactifs et produits de la réaction chimiquecaractériser réactifs et produits de la réaction chimique
•• en déduire l’équation chimique de la réaction étudiéeen déduire l’équation chimique de la réaction étudiée
•• continuer avec la biologiecontinuer avec la biologie ::
•• fairefaire respirerrespirer desdes levureslevures enen leurleur fournissantfournissant dudu glucoseglucose commecomme métabolitemétaboliteénergétiqueénergétique pourpour mettremettre enen évidenceévidence uneune réactionréaction chimiquechimique effectuéeeffectuée parpar uneunecellulecellule (+(+ témointémoin sanssans levures)levures) == EXPÉRIENCESEXPÉRIENCES NN°° 22 etet 33
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
Première série d’expériences : VIDEO disponible : fichierArt_Thème 1-SVT-SPC-ACTIVITE 2-RESSOURCES vidéo Oxydation du glucose
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
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Résultats obtenus lorsqu’on réalise l’oxydation du glucosedans un flacon sec et froid dont les parois ont été recouvertesd’une fine pellicule de sulfate de cuivre anhydre :
EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose
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OnOn observeobserve ::
•• queque lele sulfatesulfate dede cuivrecuivre aa verdiverdi auxaux endroitsendroits oùoù dede lalavapeurvapeur d’eaud’eau s’ests’est condenséecondensée sursur lala paroiparoi interneinterne dudu flaconflacon..
CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
sulfate de cuivredevenu verdâtre aucontact de l’eau
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
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CHIMIECHIMIE : oxydation du glucose: oxydation du glucose EXPÉRIENCE NEXPÉRIENCE N°°11
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SCIENCES DE LA VIESCIENCES DE LA VIE : respiration des levures: respiration des levuresEXPÉRIENCES NEXPÉRIENCES N°° 2 et 32 et 3
Résultats expérience n°2
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SCIENCES DE LA VIESCIENCES DE LA VIE : respiration des levures: respiration des levuresEXPÉRIENCES NEXPÉRIENCES N°° 2 et 32 et 3
Résultats expérience n°3
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EnEn comparantcomparant lesles expériencesexpériences 22 etet 33,, onon metmet enen évidenceévidencequeque lesles levureslevures absorbentabsorbent dudu dioxygènedioxygène etet dudu glucoseglucose etetqu’ellesqu’elles rejettentrejettent dudu dioxydedioxyde dede carbonecarbone..
OnOn reconnaîtreconnaît qu’ellesqu’elles fontfont l’oxydationl’oxydation dudu glucoseglucose ::
6C6C66HH1212OO66 + 6O+ 6O22 = 6CO= 6CO22 + 6H+ 6H22OO
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milieu extracellulaire
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NotionsNotions construitesconstruites (SVT)(SVT) ::
DesDes réactionsréactions chimiqueschimiques sese déroulentdéroulent àà l’intérieurl’intérieur dede lalacellulecellule :: elleselles constituentconstituent leurleur métabolismemétabolisme..
LaLa cellulecellule estest unun espaceespace limitélimité parpar uneune membranemembrane quiquiéchangeéchange dede lala matièrematière etet dede l’énergiel’énergie avecavec sonsonenvironnementenvironnement..
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ACTIVITACTIVITÉÉ 33ACTIVITACTIVITÉÉ 33
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Activité 3Activité 3 : :
SVTSVT -- LeLe métabolismemétabolisme desdes cellulescellules estest contrôlécontrôlé parpar lesles«« conditionsconditions »» dudu milieumilieu..
SPCSPC -- ModèlesModèles moléculairesmoléculaires :: lesles observerobserver pourpourreconnaîtrereconnaître desdes groupesgroupes caractéristiques,caractéristiques, lesles utiliserutiliser pourpourajusterajuster lesles nombresnombres stœchiométriquesstœchiométriques d’uned’une réactionréaction..
Activités possiblesActivités possibles ::
•• commencer par la biologiecommencer par la biologie ::•• commencer par la biologiecommencer par la biologie ::
•• placerplacer desdes levureslevures dansdans unun milieumilieu dede cultureculture contenantcontenant dudu glucoseglucose commecomme métabolitemétaboliteénergétiqueénergétique ;; prolongerprolonger suffisammentsuffisamment lesles mesuresmesures pourpour queque lele dioxygènedioxygène soitsoit épuiséépuiséetet queque lesles levureslevures passentpassent dede lala respirationrespiration àà lala fermentationfermentation
•• continuer avec la chimiecontinuer avec la chimie ::
•• utiliserutiliser lesles atomesatomes dudu modèlemodèle moléculairemoléculaire dede réactifréactif (glucose)(glucose) pourpour construireconstruire leslesmodèlesmodèles moléculairesmoléculaires desdes produitsproduits..
•• enen utilisantutilisant cesces modèlesmodèles etet lala loiloi dede Lavoisier,Lavoisier, découvrirdécouvrir lesles nombresnombresstoechiométriquesstoechiométriques dansdans l’équationl’équation dede lala fermentationfermentation..
• écrire les formules développées des réactifs des produits ; à l’aide de la fiche fournie,reconnaître les groupes caractéristiques.
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Résultats de l’expérience
SCIENCES DE LA VIESCIENCES DE LA VIE : fermentation des levures: fermentation des levures
glucose et O2
consommés
CO2 produit
=
RESPIRATION
glucose consommé
CO2 et éthanol produits
=
FERMENTATION
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CHIMIECHIMIE :: utiliserutiliser lesles atomesatomes dudu modèlemodèle moléculairemoléculaire dederéactifréactif (glucose)(glucose) pourpour construireconstruire lesles modèlesmodèles moléculairesmoléculairesdesdes produitsproduits..
CC HH OOCC66HH1212OO66
glucoseglucose
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CC66HH1212OO66
glucoseglucose
Déconstruisons le modèle moléculaire de glucose Déconstruisons le modèle moléculaire de glucose pour construire les modèles de l’éthanol et du dioxyde de carbonepour construire les modèles de l’éthanol et du dioxyde de carbonepour construire les modèles de l’éthanol et du dioxyde de carbonepour construire les modèles de l’éthanol et du dioxyde de carbone
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CC66HH1212OO66
glucoseglucose
CC22HH66OO
éthanoléthanol
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CC44HH66OO55
CC22HH66OO
éthanoléthanol
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CC44HH66OO55
COCO
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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CC33HH66OO33
COCO
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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CC33HH66OO33
COCO
CC22HH66OO
éthanoléthanol
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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COCO22
COCO
CC22HH66OO
éthanoléthanol
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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COCO
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
CC22HH66OO
éthanoléthanol
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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COCO
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
CC22HH66OO
éthanoléthanol
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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COCO
CC66HH1212OO66
glucoseglucose
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
CC22HH66OO
éthanoléthanol
CC22HH66OO
éthanoléthanol
COCO22
dioxyde de carbonedioxyde de carbone
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11
22
33
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55
66
Recomptons les atomes de carbone parmi les réactifs et les produitsRecomptons les atomes de carbone parmi les réactifs et les produits
1122 33 44
55
66
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11
22 3344
556677
8899
101011111212
Recomptons les atomes d’hydrogène parmi les réactifs et les produitsRecomptons les atomes d’hydrogène parmi les réactifs et les produits
11
22
3344
556677
88 991010
11111212
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11
22 33
44
5566
Recomptons les atomes d’oxygène parmi les réactifs et les produitsRecomptons les atomes d’oxygène parmi les réactifs et les produits
11 2233 44
55 66
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CHIMIECHIMIE :: EnEn utilisantutilisant cesces modèlesmodèles etet lala loiloi dede Lavoisier,Lavoisier,découvrirdécouvrir lesles nombresnombres stœchiométriquesstœchiométriques dansdans l’équationl’équationdede lala fermentationfermentation..
CC HH OO == 2 CO2 CO + 2 C+ 2 C HH OHOHCC66HH1212OO66 == 2 CO2 CO2 2 + 2 C+ 2 C22HH55OHOH
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CHIMIECHIMIE :: écrireécrire lesles formulesformules développéesdéveloppées desdes réactifsréactifsdesdes produitsproduits ;; àà l’aidel’aide dede lala fichefiche fournie,fournie, reconnaîtrereconnaître leslesgroupesgroupes caractéristiquescaractéristiques..
glucoseglucose
éthanoléthanol
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CHIMIECHIMIE :: écrireécrire lesles formulesformules développéesdéveloppées desdes réactifsréactifsdesdes produitsproduits ;; àà l’aidel’aide dede lala fichefiche fournie,fournie, reconnaîtrereconnaître leslesgroupesgroupes caractéristiquescaractéristiques..
glucoseglucose éthanoléthanol dioxyde de carbonedioxyde de carbone
formule développée :formule développée : formule développée :formule développée : formule développée :formule développée :
groupes caractéristiques :
• aldéhyde• alcool secondaire• alcool primaire
groupes caractéristiques :
• alcool primaire
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OnOn peutpeut ensuiteensuite demanderdemander auxaux élèvesélèves lesles productionsproductionssuivantessuivantes ::•• unun schémaschéma mettantmettant enen évidenceévidence fluxflux etet transformationtransformation dedematièrematière dansdans uneune cellulecellule dede levurelevure réalisantréalisant lala fermentationfermentation..
milieu extracellulaire
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OnOn peutpeut ensuiteensuite demanderdemander auxaux élèvesélèves lesles productionsproductionssuivantessuivantes ::•• unun tableautableau indiquantindiquant lesles transformationstransformations chimiqueschimiqueseffectuéeseffectuées parpar lesles levureslevures selonselon lesles conditionsconditions dudu milieumilieu..
Conditions du milieuO2 et glucose disponibles
glucose disponible
mais pas O2
Réactifs consommés O2 et glucose glucose
Produits formés CO2 et H2O CO2 et éthanolProduits formés CO2 et H2O CO2 et éthanol
Equation-bilan de laréaction
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O C6H12O6 = 2CO2 + 2C2H5OH
Nom de la réaction respiration fermentation
Schématisation deséchanges de matièreavec le milieu
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NotionsNotions construitesconstruites (SVT)(SVT) ::
DeDe nombreusesnombreuses réactionsréactions chimiqueschimiques sese déroulentdéroulent àà l’intérieurl’intérieurdede lala cellulecellule :: elleselles constituentconstituent leurleur métabolismemétabolisme..
IlIl estest contrôlécontrôlé parpar lesles conditionsconditions dudu milieumilieu..
LesLes cellulescellules sontsont desdes systèmessystèmes chimiqueschimiques («(« réacteursréacteursbiochimiquesbiochimiques »)») échangeantéchangeant dede lala matièrematière avecavec leurleurenvironnementenvironnement..environnementenvironnement..
SituationsSituations d’évaluationd’évaluation envisageablesenvisageables ::
•• UtilisationUtilisation dede l’éthanoll’éthanol commecomme métabolitemétabolite respiratoirerespiratoire..
•• EffetEffet CrabtreeCrabtree (fermentation(fermentation sisi lala concentrationconcentration enen glucoseglucosedudu milieumilieu estest trèstrès élevée,élevée, mêmemême sisi dudu dioxygènedioxygène estestdisponible)disponible)..