Activité 34 : Réalisation d une digestion «in vitro»

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1 Activité 34 : Réalisation d une digestion «in vitro» 1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO Partie : Fonctionnement de l organisme et besoin en énergie 2. PLACE DE L ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION Chapitre I : Quelles sont les modifications de l activité cardiaque et de l activité respiratoire lors d un effort musculaire? Chapitre II : Quels sont les besoins des muscles au repos et en activité? Chapitre III : Comment se réalise la production d énergie nécessaire au fonctionnement des muscles? Chapitre IV : Comment le sang est-il approvisionné en dioxygène à partir de l air extérieur? Chapitre V : Comment certaines substances nocives peuvent-elles perturber le fonctionnement de l appareil respiratoire? Chapitre VI : Comment le sang est-il approvisionné en nutriments à partir de la consommation des aliments? 1. Comment les aliments sont-ils transformés en nutriments dans le tube digestif? 2. Comment s effectue le passage des nutriments dans le sang? PIERRON 2006 Page 1 sur 10

2 3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances Digestion ; digestion «in vitro» ; enzymes ; suc digestif ; nutriments - Objectifs méthodologiques et/ou technologiques Mettre en oeuvre un protocole expérimental (Réaliser) - Liste du matériel Environnement proposé pour la préparation du matériel : - Pyromaxi Réf Erlenmeyer col étroit 500 ml Réf Eau distillée 5 l Réf Balance de précision (précision affichage 0,01g) Réf Pour la classe : - 2 bains-marie Réf Eau iodée 250 ml Réf Amylase pancréatique 50g (pancréatine) Réf Amidon 1kg Réf ou amidon en empois pur 100 ml Réf Bouchon Réf Bandelette-test glucose (50 languettes) Réf PIERRON 2006 Page 2 sur 10

3 Par poste de travail : - Bac Réf (lot de 6) - 80 ml d empois d amidon (voir ci-dessus) dans un bécher 250 ml Réf ou 100 ml Réf x 0,05 g d amylase pancréatique dans 2 petits verres de montre ou boîte de Pétri + 2 bandelettestest (voir ci-dessus) - 4 tubes à essai Pyrex 20ml Réf (lot de 10) - Portoir pour tube à essai Réf ou Réf Flacon compte-gouttes à bouchon Réf ou à vis Réf (lot de 6) pour l eau iodée - Mini spatule Réf ou spatule double Réf verres de montre Réf Environnement proposé pour une mise en commun des résultats: - Caméra Didacam Réf Vidéoprojecteur (ou à défaut écran télé) - Fiche technique Fournir à chaque groupe la gamme des couleurs de référence des bandelettes-test (en imprimant par exemple l image ci-jointe ou en scannant au préalable l étiquette présente sur la boîte) Préparation de l empois d amidon : 1/ Faire bouillir 1 litre d eau désionisée 2/ A part, dissoudre 2 g d amidon dans 20 ml d eau désionisée froide 3/ Lorsque l eau bout, éloigner de la source de chaleur et ajouter les 20 ml d eau contenant l amidon en solution 4/ Bien agiter 5/ Remettre l empois d amidon à bouillir encore quelque instants 6/ Laisser refroidir, puis fermer le conteneur La solution doit être la moins trouble possible Elle doit être utilisée «fraîche», mais peut se conserver au réfrigérateur pendant plusieurs semaines. L amylase pancréatique correspond à de la pancréatine de porc et contient plusieurs enzymes : amylase, trypsine, lipase, ribonucléase et protéase. A conserver au réfrigérateur. PIERRON 2006 Page 3 sur 10

4 - Intégration pédagogique 1. Cette activité permet de montrer comment valider l hypothèse de transformations des aliments en nutriments sous l action de substances appelées enzymes, extraites des sécrétions digestives, et donc de conforter la notion de transformation chimique des aliments en nutriments (et pas uniquement mécanique, comme certains élèves peuvent souvent le penser). En plus des conceptions d élèves, des résultats d expériences relatés dans des textes historiques pourront utilement servir de données initiales (Spallanzani, ) 2. La fiche élève proposée ici pourra être scindée en une fiche de travail pour la séance que l élève ne conservera pas et une fiche récapitulative qui sera intégrée dans le cahier/classeur de l élève. 3. Au niveau des objectifs méthodologiques et technologiques, le choix est ici de donner au départ l expérimentation à conduire et de mettre l accent sur sa mise en œuvre à travers l évaluation proposée. 4. Pendant le temps d attente, on pourra de façon collective, à partir d un écorché notamment, localiser sur un schéma de l appareil digestif les lieux d arrivée des enzymes. PIERRON 2006 Page 4 sur 10

5 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluation expérimentale S.V.T. Activité 34 : Réalisation d une digestion «in vitro» On peut observer que plusieurs liquides sont libérés par des organes dans différentes parties du tube digestif : la salive libérée dans la bouche en est un exemple. En Europe, dès le 17 ème siècle, plusieurs «savants» ont pu montrer que ces liquides jouaient un rôle dans la transformation des aliments en nutriments. Puis fin 19 ème, d autres ont montré que certaines substances appelées enzymes et extraites de ces liquides étaient responsables de cette action de transformation. Pour arriver à ces conclusions, ils ont notamment réalisé des expériences de digestion à l extérieur de l organisme, dans des tubes en verre : on parle de digestion «in vitro». Votre objectif est de réaliser une telle expérimentation à partir du protocole fourni ici afin de comprendre comment on peut montrer expérimentalement le rôle de ces enzymes dans ces transformations (à partir d une enzyme appelée amylase pancréatique, extraite du suc pancréatique, liquide présent dans l intestin grêle et provenant du pancréas). Pour ceci, vous disposez du matériel suivant : - Amidon cuit sous forme liquide (l amidon est contenu dans de nombreux aliments: riz, pâtes, pain ) ; - Un extrait de suc pancréatique en poudre, séparé en égales quantités dans 2 verres de montre ; - 4 tubes à essai numérotés de 1 à 4 dans un porte tubes ; - Un test pour mettre en évidence la présence d amidon : l eau iodée, liquide jaune devenant violet en présence d amidon; - Un test pour mettre en évidence la présence d un nutriment (le glucose) : bandelette réactive changeant de couleur (du rose au violet par ex.) en présence de ce nutriment (voir photo ci-dessous) PIERRON 2006 Page 5 sur 10

6 Fiche élève - 5 e 1. Réalisez le protocole expérimental suivant et complétez le tableau récapitulatif des résultats au fur et à mesure (en mettant «oui» ou «non» dans les cases) : Protocole à suivre Tubes Etape 1 Etape 2 Etape 3 Etape 4 Etape 5 Expérience témoin Expérience de recherche Ajouter la Ajouter la Ajouter la même quantité même quantité même quantité d amidon que d amidon que d amidon que dans le tube 1 dans le tube 1 dans le tube 1 Ajouter de l amidon en solution jusqu au ¾ du tube Tester la présence de glucose puis d amidon Mettre le tube au bain-marie à 37 C pendant 30 minutes Tester la présence de glucose puis d amidon Ajouter de l amylase pancréatique Tester la présence de glucose puis d amidon Ajouter la même quantité d amylase pancréatique que dans le tube 3 Mettre le tube au bain-marie à 37 C pendant 30 minutes Tester la présence de glucose puis d amidon Tableau récapitulatif des résultats : Début d expérience Fin d expérience (après 30 minutes) Expérience-témoin Tubes 1 et 2 Amidon seul Présence d amidon Présence de glucose Présence d amidon Présence de glucose Expérience de recherche 3 et 4 Amidon + amylase pancréatique PIERRON 2006 Page 6 sur 10

7 Fiche élève - 5 e 2. Expliquez en quoi vos résultats permettent de confirmer le rôle de ces enzymes (comme l amylase) contenues dans les sucs digestifs dans la transformation des aliments en nutriments : - En comparant les résultats obtenus dans l expérience témoin avec ceux de l expérience de recherche ; - En proposant une explication à la différence observée ; - En confirmant le rôle des enzymes présentes dans le tube digestif. PIERRON 2006 Page 7 sur 10

8 FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 34 : Réalisation d une digestion «in vitro» 1. Réalisez le protocole expérimental suivant et complétez le tableau récapitulatif des résultats au fur et à mesure (en mettant «oui» ou «non» dans les cases): Résultats obtenus par un élève : Rappelons que seuls les tubes 2 et 4 ont été mis dans le bain-marie. Expérience-témoin Expérience de recherche début fin début fin Tableau récapitulatif des résultats : Expérience témoin Expérience de recherche Tubes 1 et 2 Amidon seul 3 et 4 Amidon + amylase pancréatique Début d expérience Présence d amidon Oui Oui Présence de glucose Non Non Fin d expérience Présence d amidon Oui Non (après 30 minutes) Présence de glucose Non Oui PIERRON 2006 Page 8 sur 10

9 2. Expliquez en quoi vos résultats permettent de confirmer le rôle dans la transformation des aliments en nutriments de ces enzymes (comme l amylase) contenues dans les sucs digestifs : - En comparant les résultats obtenus dans l expérience témoin avec ceux de l expérience de recherche ; - En proposant une explication à la différence observée ; - En confirmant le rôle des enzymes présentes dans le tube digestif. Après 30 minutes, on constate la disparition de l amidon dans le tube contenant de l amylase pancréatique alors que celui-ci est toujours présent dans le tube sans amylase. En même temps, on peut observer l apparition de glucose dans le tube contenant l amidon avec l amylase pancréatique contrairement au tube avec l amidon seul. Comme la seule différence entre les deux tubes est la présence ou non d amylase pancréatique, on peut en déduire que l enzyme appelée amylase est responsable de la transformation d amidon en glucose. Cette transformation d amidon en glucose, donc d un aliment en nutriment, réalisée ici «in vitro», permet de penser que dans le tube digestif les mêmes enzymes doivent agir de la même façon et donc avoir un rôle dans la digestion des aliments en nutriments. PIERRON 2006 Page 9 sur 10

10 Fiche professeur- 5 e Activité 34 : Réalisation d une digestion «in vitro» PISTES D EVALUATION pour la compétence «mettre en œuvre un protocole expérimental» (question 1) QUESTION CRITERES DE REUSSITE RESULTATS BAREME METTRE EN ŒUVRE UN PROTOCOLE EXPERIMENTAL : -le contenu des tubes est correct 4 1 -les tests sont correctement réalisés 4 -le protocole est réalisé dans l ordre prévu 1 -le travail est propre et le matériel est rangé 1 comme indiqué TOTAL 10 PIERRON 2006 Page 10 sur 10

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