S1 - Énergie et cellule vivante IDENTIFICATION DU METABOLISME D UNE SOUCHE DE LEVURES Fiche sujet candidat (1/2)

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Ange Bertrand
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1 Fiche sujet candidat (1/2) Mise en situation et recherche à mener Les levures sont des organismes unicellulaires que l on trouve à la surface des grains de raisin. Elles sont hétérotrophes et elles régénèrent leur ATP par un métabolisme respiratoire ou fermentaire, à partir du glucose de leur milieu de vie. Lors de la fabrication du vin, elles consomment du glucose et d autres molécules organiques (comme le fructose, le saccharose, le maltose, le glycérol, ) présentes dans le raisin ou dans la cuve de vinification. On cherche à déterminer si, pour régénérer leur ATP, ces levures peuvent utiliser une ressource autre que le glucose, et si oui, par quelle(s) voie(s) métabolique(s). Bilans métaboliques à partir d un substrat organique (exemple du glucose) : Métabolisme respiratoire : C 6 H 12 O O H 2 O Glucose Métabolisme fermentaire : 6 CO H 2 O C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2 Glucose Ethanol Ressources Matériel biologique : - Une solution de suspension de levures Matériel envisageable : - de laboratoire (verrerie, instruments ) - d observation (microscope, loupe binoculaire ) - de mesure et d expérimentation (balance, chaine ExAO ) - informatique et d'acquisition numérique Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes) Proposer une démarche d investigation permettant de déterminer si les levures peuvent utiliser une molécule organique autre que le glucose présent dans leur milieu de vie et si oui, par quelle(s) voie(s) métabolique(s). Appeler l examinateur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet. Votre proposition peut s appuyer sur un document écrit (utiliser les feuilles de brouillon mises à votre disposition) et/ou être faite à l oral.

2 Fiche sujet candidat (2/2) Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole de mesure ExAO fourni pour déterminer si les levures peuvent utiliser la molécule organique fournie autre que le glucose présent dans leur milieu de vie et si oui, par quelle(s) voie(s) métabolique(s). Appeler l examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide. Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer. Répondre sur la fiche-réponse candidat, appeler l'examinateur pour vérification de votre production. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats pour déterminer si les levures ont utilisé la molécule organique fournie et si oui, par quelle(s) voie(s) métabolique(s). Répondre sur la fiche-réponse candidat.

3 Fiche-protocole candidat Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Matériel biologique : - une suspension de levures (10 g.l -1 ) oxygénée au moins 24 heures avec un aérateur d aquarium Matériel pour la mesure : - une chaîne d acquisition ExAO comportant une sonde à dioxygène, une sonde à éthanol et une enceinte avec dispositif d agitation - un logiciel d acquisition et sa fiche technique - solution d'une molécule organique (de concentration adéquate) - une pissette d eau distillée - une seringue ; une pipette et une propipette (ou équivalents : micropipettes et embouts...) - du papier absorbant - un agitateur Protocole Paramétrage des mesures et réalisation du montage Paramétrer une mesure de 13 minutes du taux de dioxygène et d éthanol dans la suspension de levures à agitation constante et modérée Pour une mesure optimale, il est conseillé de remplir complètement l enceinte de la suspension de levures afin d éviter les bulles d air. Acquisition des mesures Après avoir lancé la mesure, 1mL de solution de la molécule organique testée sera injecté à t=2min (agiter la solution avant le prélèvement). Remarque : On mesure parfois une présence d éthanol dès le début de la manipulation. Plusieurs explications sont possibles mais elles ne sont pas demandées dans ce sujet. Cette présence initiale sera considérée ici comme négligeable et l interprétation des mesures effectuées durant l enregistrement ne prendra en compte que les variations significatives de la teneur en éthanol par rapport à cette valeur initiale.

5 Fiche procédure détaillée Aide majeure PROCEDURE DETAILLEE DE MESURE EXAO Organiser le poste de travail de façon à manipuler proprement et en accord avec les consignes de sécurité. Paramétrage des mesures et réalisation du montage (On réalisera les étapes 2 et 3 dans l ordre qui convient en fonction du matériel) 1. Paramétrer la mesure. La durée de la mesure est 13 minutes ; 2. Remplir quasiment l enceinte avec la quantité de suspension de levures (préalablement agitée) nécessaire en utilisant une pipette ; 3. Installer dans l'enceinte la sonde à dioxygène et la sonde à éthanol, vérifier l absence ou limiter la présence de bulles d air dans l enceinte et éponger les débordements éventuels ; 4. Fermer (si nécessaire) les autres orifices ; 5. Lancer l'agitation à vitesse modérée ; 6. Préparer une seringue de 1mL avec la solution de la molécule organique testée et sans bulle d air (agiter la solution avant le prélèvement); Appeler l examinateur pour vérification Acquisition des mesures 1. Lancer la mesure ; 2. A t = 2 minutes, ajouter dans le réacteur la solution de la molécule organique testée 3. Poursuivre l enregistrement durant le temps restant ; Appeler l examinateur pour vérification. Un résultat de secours vous sera fourni en cas de besoin. 4. Enregistrer sous votre nom dans le répertoire de travail indiqué sur la fiche sujet-candidat. Remarques : - On mesure parfois une présence d éthanol dès le début de la manipulation. - Plusieurs explications sont possibles mais elles ne sont pas demandées dans ce sujet. - Cette présence initiale sera considérée ici comme négligeable et l interprétation des mesures effectuées durant l enregistrement ne prendra en compte que les variations significatives de la teneur en éthanol par rapport à cette valeur initiale

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