TP4 : Les molécules du vivant

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Thérèse Laporte
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1 Thème 1 : La Terre dans l'univers, la Vie et l'évolution du Vivant Chapitre 2 : Unité chimique et structurale du vivant TP4 : Les molécules du vivant CAPACITES Autoévaluation Eval. professeur C2.1 Rechercher, extraire et organiser l'information utile C2.3 Comprendre un protocole, utiliser l outil informatique (RASTOP, Excel) pour obtenir des résultats exploitables. C2.4 Réaliser un schéma. C2.4 Communiquer par écrit dans un langage scientifiquement approprié C2.5 Exploiter les résultats expérimentaux et conclure Le 6 août dernier, un nouveau robot terrien baptisé Curiosity a posé ses roues sur Mars. Véritable laboratoire rassemblant des techniques de pointe, il a coûté pas moins de deux milliards d'euros. Mais que cherche-t-il vraiment sur cette fameuse planète rouge? Francis Rocard, responsable du programme d'exploration du système solaire au Centre national d'études spatiales (Cnes) répond à nos questions ; Comment peut-on prouver que la vie s'est développée sur Mars? Francis Rocard : «La Nasa a trois slogans qui résument sa stratégie d'exploration de Mars : "follow the water" (chercher l'eau), "follow the carbon" (chercher le carbone), "follow the life" (chercher la vie). Je crois que l'on peut dire que la première étape qui était de bien comprendre la problématique de l'eau sur Mars est pratiquement achevée. On a la preuve que Mars a été une planète chaude et humide au début de sa formation, en gros durant les 700 premiers millions d'années de son existence, et que, pendant cette période, les conditions étaient favorables à la présence de liquides, et donc à l'émergence du vivant» Alors, à présent, que cherche-t-on? Francis Rocard : «Nous entrons de plain-pied dans l'étape numéro deux : "follow the carbon". Car, avant de s'intéresser à la problématique de la vie, on a besoin d'avoir des preuves qu'une chimie organique complexe a bien eu lieu sur Mars. Ce que nous cherchons donc, avec Curiosity, ce sont des molécules carbonées. Aujourd'hui, la seule forme de carbone que nous connaissons sur Mars est le gaz carbonique (CO 2)». Le Point.fr - Publié le 29/10/2012 Modifié le 11/01/2013 On vous demande de trouver en quoi la matière vivante est différente de la matière inerte, et quels sont les constituants de la matière vivante afin de justifier le slogan «follow the carbon». I) Etude de la composition chimique de la matière vivante. a) Certains élèves ont émis l hypothèse que la matière carbonée brule et ont proposé le protocole suivant : ils placent un fragment de matière végétale ou animale au fond d un tube à essai et chauffe le tube au dessus d une flamme. Ils constatent que de la buée se forme sur les parois au début de l expérience puis en chauffant plus longtemps, de la fumée grise s échappe du tube. En fin d expérience, ils constatent la présence de cendres dans le fond du tube. Schématisez l expérience. Notez les résultats et interprétez-les.

b) D autres élèves ont pensé à peser les fragments de matière en début d expérience et ont pu remplir un tableau de résultats. Interprétez les résultats en remplissant le tableau ci-dessous.

2 b) D autres élèves ont pensé à peser les fragments de matière en début d expérience et ont pu remplir un tableau de résultats. Interprétez les résultats en remplissant le tableau ci-dessous. % de % de matière organique matière minérale ( = carbonée) 10 g 2 g = 8 g d eau 8 = x ,73 = x ,3 Donc 80 % Donc 7,3 % Donc 12,7 % Rmq : Les masses sont exprimées en grammes. Une étuve est une enceinte chauffante permettant la déshydratation et l obtention de matière sèche Conclure sur la composition de la matière vivante. La matière vivante est composée de : - une grande quantité d eau ( + de 60 % ) - de matière organique ( = molécules organiques) - de matière minérale (sels minéraux) II) Etude des molécules organiques constitutives de la matière vivante. a) Utilisation du logiciel de modélisation moléculaire Rastop (cf protocole en annexe) afin de remplir le fichier Excel fourni. b) A partir du fichier Excel rempli, tracer des graphiques (en secteur) permettant de comparer les valeurs en différents atomes des molécules étudiées Faites vérifier vos résultats. Recopier les formules chimiques brutes des molécules étudiées en repérant s il s agit un Glucide, d un Lipide ou d une protéine. Rastop : Des atomes (boules) sont reliés entre eux par des liaisons (bâtonnets) pour former des molécules. Atomes principaux dans les molécules organiques ( C, H, O, N ) On distingue 4 catégories de molécules organiques : - Les glucides constitués essentiellement de C, H et O ex : le glucose : C 6H 12O 6 - Les protéines (protides) constituées essentiellement de C, H, O et N - Les lipides constitués essentiellement de C, H et O - Les acides nucléiques constitués essentiellement de C, H, O, N et P ex : ADN Ces molécules ont toute un «squelette» carboné = molécules carbonées

III) Conclusion du TP Quelles conditions doivent remplir les molécules trouvées par Curiosity pour être assimilées à des molécules du vivant?

Curiosity doit «follow the carbon» c est-à-dire trouver des molécules carbonées qui sont les molécules constituant les êtres vivants.

Rajouter des couleurs Composition et unité chimique du vivant Planète Terre (matière inerte) : éléments minéraux.

3 III) Conclusion du TP Quelles conditions doivent remplir les molécules trouvées par Curiosity pour être assimilées à des molécules du vivant? Les molécules du vivant présentent toutes les mêmes éléments chimiques ( C, H, O, N, P, S ). Curiosity doit «follow the carbon» c est-à-dire trouver des molécules carbonées qui sont les molécules constituant les êtres vivants. Cette unité de constitution chimique, qualitative et quantitative, est un indice de la parenté des êtres vivants. Rajouter des couleurs Composition et unité chimique du vivant Planète Terre (matière inerte) : éléments minéraux. Roches : Fe, Si, Mg, O, H Atmosphère : N2>O2>H2O>CO2 Matière vivante : > Matière organique : C,H,O,N,P,S.. liés entre eux et formant des molécules carbonées : Glucides Protéines, Lipides, Acides nucléiques > Eléments minéraux : Fe, Na, Mg (dents, os, coquille, ions en solutions ) > Eau DM : => lire le texte 3 p 43 afin de compléter les notions vues dans le TP => Exercice 12 p 49 La Terre possède 4 enveloppes Leur composition chimique montre l importance de certains atomes. La biosphère (ensemble des êtres vivants) La lithosphère (couche de roches) L hydrosphère (ensemble de l eau) L atmosphère (couche de gaz) La matière vivante de la biosphère se distingue par une proportion importante d atomes de Carbone

4 Le vivant= monde organique L inerte= le non-vivant : le monde minéral

la molécule de GLUCOSE : Dans le fichier EXCEL, on constate en réalisant les graphiques

5 Dans une molécule sur RASTOP : -> Modèles moléculaires en boules (= atomes) et bâtonnets (=liaisons) ->Code couleur atomes : Carbone Hydrogène Oxygène Azote (N) Soufre -> Pour la molécule de GLUCOSE : Dans le fichier EXCEL, on constate en réalisant les graphiques en secteur : Les molécules du vivant : GLUCIDE, PROTEINE, LIPIDE ont un squelette carboné

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