JOURNEE 5. Jeudi 12 mai. Expérimentation Assistée par Ordinateur. Première partie: Le principe de l'exao

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1 JOURNEE 5 Jeudi 12 mai Expérimentation Assistée par Ordinateur L'EXAO est devenu depuis quelques années une composante importante et incontournable des laboratoires de SVT. Même si les matériels sont parfois différents, les expérimentations demeurent, au niveau méthodologique, identiques. Nous allons aborder dans un premier temps les principes de l'exao, puis nous verrons un certain nombre d'expérimentations classiques. Première partie: Le principe de l'exao Les capteurs Il existe de nombreux capteurs adaptés aux différentes expérimentations. Capsule oxymètre (oxygène) Capsule rythme cardiaque Capsule température Capsule éthanol Capsule ElectroCardioGramme Capsule de stimulation Capsule pression relative Capsule colorimètre Capsule luxmètre (lumière) Capsule CO2 (dans l air) Capsule ElectroMyoGramme Capsule voltmètre Le capteur le plus utilisé en biologie est la sonde oxymétrique, c est aussi le capteur le plus délicat. Les principaux problèmes rencontrés dans l'utilisation de la sonde oxymétrique sont liés aux défauts d'entretien. Rincer soigneusement la sonde avec de l'eau distillée après chaque séance. Maintenir la sonde dans l'eau distillée entre les séances. Régulièrement, en fonction de la fréquence d'utilisation, nettoyer les électrodes avec un chiffon doux et changer l'électrolyte. Mettre la sonde sous tension pendant une quinzaine de minutes (polarisation) avant l'étalonnage. Etalonner l'électrode avant chaque séance et noter la température d'étalonnage. L interface Elle est relié à l ordinateur soit au moyen d une carte, soit au niveau de la sortie USB ou parallèle. Elle doit être sous tension avant d allumer l ordinateur. L ordinateur Il doit posséder un logiciel de traitement des données numériques en provenance de l interface. Ce logiciel peut être un logiciel spécifique à chaque capteur ou bien un logiciel unique pour tous les types de capteurs.

2 Deuxième partie: réalisation de différents montages Déroulement de la journée : 6 montages sont proposés par demi-journée. Caque groupe dispose de 30 minute par montage pour le réaliser et ranger le matériel. MONTAGE 1 : Réflexe myotatique Interface portable Capteur EMG avec électrodes Marteau Objectifs de l expérimentation Disposition des électrodes Enregistrer les contractions volontaires des muscles du mollet et du jambier (muscles antagonistes Enregistrer la contraction réflexe du soléaire en réponse à son propre étirement. Pensez à actionner l interrupteur I/O en fin d expérience pour ne pas décharger les piles du module. Oter les électrodes de surface sans tirer sur le fil (risque de rupture) Ne tournez pas la tête des marteaux stimulateurs. Vous pouvez tester leur sensibilité en tapant sur la paillasse.

3 MONTAGE 2 : Activité du nerf de crabe Crabe (étrille de préférence) dont on dissèquera le nerf juste avant l expérience. Liquide physiologique ou eau de mer. Pince fine. Cuve à nerf avec deux électrodes de stimulation et deux électrodes d enregistrement. Etude du potentiel complexe d un nerf et de l influence de l intensité de stimulation.

4 MONTAGE 3 : réaction de Hill Feuilles d'épinard Tampon tris-saccharose ph 10.5 (quelques ml) 30 ml de solution tampon phosphate-saccharose ph 6.5. Gaze et coton pour filtrer. Solution d hexacyanoferrate de potassium. Bioréacteur, sonde oxymétrique, éclairage, seringue, mortier, pilon. Seringue contenant l oxydant Sonde oxymétrique interface éclairage Suspension de chloroplastes Montrer la nécessité d un oxydant pour obtenir un dégagement de O 2 (et donc l oxydation de l eau) au cours de la phase claire de la photosynthèse.

5 MONTAGE 4 : Etude de la photosynthèse (thème PHOTOSYNTHESE) Réacteur de 25 ml avec agitateur magnétique Eclairage Capteur thermomètre, luxmètre et oxymètre Végétal aquatique vert (Elodée) coupé en petits morceaux et placé à la lumière et dans une solution à 25 C depuis au moins une heure. Solution d hydrogénocarbonate de sodium à 0,5% Mesurer le dégagement de dioxygène d une plante verte aquatique dans différentes conditions d éclairage. Les végétaux aquatiques doivent être finement découpés L»ennemi» majeur de cette expérimentation est sans aucun doute la bulle d air aussi bien dans l enceinte que dans la sonde elle-même.

6 MONTAGE 5 : Etude de la respiration Sonde oxymétrique Réacteur avec agitateur magnétique Suspension de levures à 10g/litre Différentes solutions à 50 g/litre (glucose, saccharose, maltose ) Mesure de la consommation de dioxygène dans différentes conditions par des organismes unicellulaires (levures) Comme toutes les expérimentations qui utilisent la sonde oxymétrique, il est important d allumer l interface 15 à 20 minutes avant le début des mesures, laissant ainsi le temps à l électrode de se polariser.

7 MONTAGE 6 : Variation d énergie en fonction de la distance Une lampe La sonde luxmètre Choisir cette fois «mesure directe» au lieu de thème d étude. Si le capteur luxmètre est branché, il est détecté. Choisir «X-Y clavier» Saisir «distance» dans variable puis valider. On saisit au clavier la distance et on lance la mesure. On déplace ensuite la lumière et l on refait la même manipulation. Mesurer l évolution de l énergie en fonction de la distance. Il est préférable de déplacer la source de lumière que la sonde. Celle-ci sera fixer sur un support.

8 MONTAGE 7 : Le métabolisme humain - Capteur oxymétrique - Capsule pression relative(manométrique) - embout - enceinte volumétrique - pince nez Objectifs de l expérimentation Mesurer le rythme ventilatoire et la consommation de dioxygène au cours d un effort et au repos Les embouts doivent être désinfectés (au Dakin par exemple) avant chaque utilisation. Pensez à disposer un récipient avec du dakin pour déposer les embouts utilisés.

9 MONTAGE 8 : La cinétique enzymatique Réacteur Seringue Sonde oxymétrique et thermomètre Solution de GOD Solutions de glucose ( 0,75g/l, 1,25g/l, 2,5g/l, 5g/l, 10 g/l) Mesurer l activité enzymatique de la Glucose Oxydase en fonction de la concentration en substrat (glucose) Les enzymes étant actives à très faible quantité, il est important de bien nettoyer les instruments entre deux mesures. De même il est important de ne pas changer la vitesse d agitation entre deux mesures. Enfin, il faut disposer la solution d enzyme dans de petits bechers propres à chaque groupe

10 DIDACTICIEL POUR VISUELORPHY Page d accueil Lors de l ouverture du logiciel celui-ci fait une recherche automatique de l interface présente. On peut relancer la détection en cliquant sur Vérifier bien que l interface sooit sous tension et branchée à l ordinateur. Choisissez «ouvrir un thème» Choisir un thème Il existe une banque de thèmes par défaut «SVT Lycée». Choisir le thème désiré et le type d expérimentation dans ce thème. Faire attention à bien choisir le thème correspondant à l interface présente. Vérification des capteurs En fonction de l expérimentation choisie, le logiciel vérifie la présence des différentes sondes nécessaires. Phase d acquisition des données

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