Act c i t v i it i é t 1 : à l a l r ech c e h rch c e h d e que u lq l ue u s é lé l ment n s t

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1 ACTIVITÉ 1

2 Activité 1 : à la recherche de quelques éléments chimiques dans les molécules du vivant. On travaille successivement : sur le glucose (molécule présente dans le sang) pour mettre en évidence les éléments C, H et O. sur l urée (molécule élaborée dans le foie et présente dans les urines) pour mettre en évidence l élément N. sur le jaune d œuf pour mettre en évidence l élément S.

3 Matériel nécessaire : Mise en évidence des éléments carbone, hydrogène et oxygène

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12 Mise en évidence de l élément azote Matériel nécessaire : Urée : substance naturelle produite dans le foie et éliminée par les urines

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14 avec le papier ph avec le papier tournesol

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16 Mise en évidence de l élément soufre Matériel nécessaire :

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20 On peut ensuite demander aux élèves de produire un un tableau récapitulant les résultats des tests réalisés en leur fournissant ce modèle de tableau : Traduction du protocole expérimental en quelques mots Résultats observés Conclusion

21 ACTIVITÉ 2

22 Activité 2 : du réacteur chimique au réacteur biochimique SPC - Expérimenter pour découvrir l équation d une réaction chimique SVT - Les cellules : des systèmes chimiques échangeant de la matière avec leur environnement Activités possibles : commencer par la chimie : réaliser une transformation chimique dans un réacteur chimique (oxydation du glucose) = EXPÉRIENCE N 1 caractériser réactifs et produits de la réaction chimique en déduire l équation chimique de la réaction étudiée continuer avec la biologie : faire respirer des levures en leur fournissant du glucose comme métabolite énergétique pour mettre en évidence une réaction chimique effectuée par une cellule (+ témoin sans levures) = EXPÉRIENCES N 2 et 3

23 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1 Première série d expériences : VIDEO disponible : fichier Art_Thème 1-SVT-SPC-ACTIVITE 2-RESSOURCES vidéo Oxydation du glucose

24 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1

25 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N 1 Résultats obtenus lorsqu on réalise l oxydation du glucose dans un flacon sec et froid dont les parois ont été recouvertes d une fine pellicule de sulfate de cuivre anhydre :

26 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1 On observe : que le sulfate de cuivre a verdi aux endroits où de la vapeur d eau s est condensée sur la paroi interne du flacon. sulfate de cuivre devenu verdâtre au contact de l eau

27 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1

28 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1

29 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1

30 CHIMIE : oxydation du glucose EXPÉRIENCE N EXPÉRIENCE N 1

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34 SCIENCES DE LA VIE : respiration des levures Résultats expérience n 2 EXPÉRIENCES N 2 et 3

35 SCIENCES DE LA VIE : respiration des levures Résultats expérience n 3 EXPÉRIENCES N 2 et 3

36 En comparant les expériences 2 et 3, on met en évidence que les levures absorbent du dioxygène et du glucose et qu elles rejettent du dioxyde de carbone. On reconnaît qu elles font l oxydation du glucose : 6C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O

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38 milieu extracellulaire

39 Notions construites (SVT) : Des réactions chimiques se déroulent à l intérieur de la cellule : elles constituent leur métabolisme. La cellule est un espace limité par une membrane qui échange de la matière et de l énergie avec son environnement.

40 ACTIVITÉ 3

41 Activité 3 : SVT - Le métabolisme des cellules est contrôlé par les «conditions» du milieu. SPC - Modèles moléculaires : les observer pour reconnaître des groupes caractéristiques, les utiliser pour ajuster les nombres stœchiométriques d une réaction. Activités possibles : commencer par la biologie : placer des levures dans un milieu de culture contenant du glucose comme métabolite énergétique ; prolonger suffisamment les mesures pour que le dioxygène soit épuisé et que les levures passent de la respiration à la fermentation continuer avec la chimie : utiliser les atomes du modèle moléculaire de réactif (glucose) pour construire les modèles moléculaires des produits. en utilisant ces modèles et la loi de Lavoisier, stoechiométriques dans l équation de la fermentation. découvrir les nombres écrire les formules développées des réactifs des produits ; à l aide de la fiche fournie, reconnaître les groupes caractéristiques.

42 SCIENCES DE LA VIE : fermentation des levures Résultats de l expérience glucose et O 2 consommés CO 2 produit = RESPIRATION glucose consommé CO 2 et éthanol produits = FERMENTATION

43 CHIMIE : utiliser les atomes du modèle moléculaire de réactif (glucose) pour construire les modèles moléculaires des produits. C 6 H 12 O 6 glucose

44 C 6 H 12 O 6 glucose Déconstruisons le modèle moléculaire de glucose pour construire les modèles de l éthanol et du dioxyde de carbone

45 C 6 H 12 O 6 glucose C 2 H 6 O éthanol

46 C 4 H 6 O 5 C 2 H 6 O éthanol

47 C 4 H 6 O 5 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol

48 C 3 H 6 O 3 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol

49 C 3 H 6 O 3 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol C 2 H 6 O éthanol

50 CO 2 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol C 2 H 6 O éthanol

51 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol C 2 H 6 O éthanol CO 2 dioxyde de carbone

52 CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol C 2 H 6 O éthanol CO 2 dioxyde de carbone

53 C 6 H 12 O 6 glucose CO 2 dioxyde de carbone C 2 H 6 O éthanol C 2 H 6 O éthanol CO 2 dioxyde de carbone

54 Recomptons les atomes de carbone parmi les réactifs et les produits

55 Recomptons les atomes d hydrogène parmi les réactifs et les produits

56 Recomptons les atomes d oxygène parmi les réactifs et les produits

57 CHIMIE : En utilisant ces modèles et la loi de Lavoisier, découvrir les nombres stœchiométriques dans l équation de la fermentation. C 6 H 12 O 6 = 2 CO C 2 H 5 OH

58 CHIMIE : écrire les formules développées des réactifs des produits ; à l aide de la fiche fournie, reconnaître les groupes caractéristiques. glucose éthanol

59 CHIMIE : écrire les formules développées des réactifs des produits ; à l aide de la fiche fournie, reconnaître les groupes caractéristiques. glucose éthanol dioxyde de carbone formule développée : formule développée : formule développée : groupes caractéristiques : aldéhyde alcool secondaire alcool primaire groupes caractéristiques : alcool primaire

60 On peut ensuite demander aux élèves les productions suivantes : un schéma mettant en évidence flux et transformation de matière dans une cellule de levure réalisant la fermentation. milieu extracellulaire

61 On peut ensuite demander aux élèves les productions suivantes : un tableau indiquant les transformations chimiques effectuées par les levures selon les conditions du milieu. O Conditions du milieu 2 et glucose glucose disponible disponibles mais pas O 2 Réactifs consommés O 2 et glucose glucose Produits formés CO 2 et H 2 O CO 2 et éthanol Equation-bilan de la réaction C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 = 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH Nom de la réaction respiration fermentation Schématisation des échanges de matière avec le milieu

62 Notions construites (SVT) : De nombreuses réactions chimiques se déroulent à l intérieur de la cellule : elles constituent leur métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu. Les cellules sont des systèmes chimiques («réacteurs biochimiques») échangeant de la matière avec leur environnement. Situations d évaluation envisageables : Utilisation de l éthanol comme métabolite respiratoire. Effet Crabtree (fermentation si la concentration en glucose du milieu est très élevée, même si du dioxygène est disponible).

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