DIGESTION IN VITRO (Faure-Rabasse S.)

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1 DIGESTION IN VITRO (Faure-Rabasse S.) classe : 5 ème durée : 55 minutes Contexte : La partie «digestion des aliments et le devenir des Nutriments» commence avec la mise en place de cette tâche. En introduction (cours précédent) on rappelle que le muscle, comme tout organe, a besoin de glucose pour produire de l énergie. La question suivante se pose : «Comment l organisme se procuret-il ce glucose?». Les élèves émettent l hypothèse suivante : «le glucose provient des aliments que l on mange». la situation-problème : A la fin du XVII e siècle, les scientifiques pensent que la digestion est un phénomène purement mécanique. Les aliments sont grossièrement broyés grâce aux dents et ensuite de plus en plus finement dans le tube digestif. La salive, ou toutes autres substances fabriquées par le tube digestif, n interviendrait pas dans cette digestion. Le rôle de la salive serait similaire à celui de l eau. Au début du XVIII e siècle, Réaumur, qui ne croit pas à cette théorie, réalise des expériences de digestion chez les rapaces (oiseaux). Il pense que des substances fabriquées par notre tube digestif, comme la salive interviennent également dans la digestion. En tant que Scientifique du XXI e siècle, tu sais que Réaumur a raison. Tu décides, grâce à ta machine à remonter le temps, de l aider à persuader les scientifiques de son époque. le(s) consigne(s) donnée(s) à l élève : Il est possible d envisager des consignes différentes selon les difficultés que peuvent rencontrer les élèves dans le fait de lire un texte historique et/ou de retranscrire par écrit leur raisonnement scientifique. On peut donc imaginer une présentation orale plutôt que écrite du travail. De plus il est possible de simplifier le texte historique voir d insérer celui-ci dans un cours ultérieur. Afin de persuader les scientifiques du XVIII e siècle que la digestion n est pas uniquement une action de broyage mais qui fait également intervenir des substances fabriquées par le tube digestif, tu réaliseras une expérience montrant la transformation de l amidon (constituant du pain, des pâtes et du riz ) en glucose. Tu présenteras par écrit l analyse de tes résultats et de ceux de Réaumur. le(s) support(s) de travail : Document 1 : La découverte de la digestion chimique Voici le récit d une expérience de Réaumur sur la digestion sur des rapaces : ces oiseaux ont la particularité de rejeter sous forme de pelotes les parties de leurs proies qu ils ne digèrent pas (plumes, os, poils, etc.).. «Je plaçais dans un gros tube de fer blanc ouvert par les deux bouts, un morceau de viande. Le tube ainsi garni fut donné à la buse pour son premier déjeuner. Ce ne fut que le lendemain que je trouvai le tube qu elle venait de rendre : il avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface extérieure aucune trace de frottements. Le morceau de viande avait été réduit peut-être au quart de son premier volume; ce qui en restait était encore couvert par une espèce de bouillie venue probablement du morceau de viande transformé.»

2 Document 2 : Réactifs colorés et bandelettes réactives: Le glucose comme l amidon sont invisibles à l œil nu, à la loupe et au microscope. Cependant grâce à différents produits (réactifs) on peut détecter leur présence. Ainsi, le lugol permet de détecter la présence d amidon en changeant de couleur. De même les bandes réactives Clinistix permettent de détecter la présence de glucose. Réactifs et bandelettes réactives Lugol Bandelette «Clinistix» propriétés Le lugol est un réactif qui est jaune /brun. En contact (en présence) avec de l amidon le lugol devient bleu/violet foncé, même noir. Ces bandelettes permettent de détecter la présence de glucose. Après un contact avec du glucose la coloration change (passage du rose au violet plus ou moins foncé). Attention lecture après 10 secondes pas audelà. Matériel mis à la disposition des élèves : Portoir, tubes à essai, Lugol, bandelettes Clinistix, pain, bain marie à 37 C, verre de montre (ou petit pot), eau du robinet, papier essuie tout, marqueur pour verre. Fiche d utilisation des réactifs et bandelettes réactives : Une fiche d utilisation des réactifs et des bandelettes Clinistix est mise à disposition des élèves sur chaque paillasse.

3 Fiche d utilisation des réactifs et bandelettes réactives Utilisation du Lugol Échantillon dans lequel on veut tester la présence d amidon 2 ou 3 gouttes de Lugol 2 à 3 cm de hauteur Attention l utilisation des bandelettes Clinistix doit se faire avant la coloration au Lugol sinon les résultats sont faussés. Utilisation des bandelettes réactives Clinistix Échantillon dans lequel on veut tester la présence de glucose Verser le mélange à tester dans un récipient où il sera facile de tremper la bandelette «Clinistix» Tremper l extrémité «réactive» de la bandelette «Clinistix» 2 à 3 secondes dans le mélange. Puis attendre 10 secondes (pas plus) pour faire la lecture. Échantillon dans lequel on veut tester la présence de glucose Attention l utilisation des bandelettes Clinistix doit se faire avant la coloration au Lugol sinon les résultats sont faussés. Lecture des bandelettes réactives Clinistix Négatif (pas de glucose) Clair (peu de glucose) Moyen (présence de glucose) Foncé (beaucoup de glucose) Caractéristiques des substances fabriquées par notre organisme. Les substances fabriquées par notre organisme, comme celles présentes dans les sucs digestifs, ne sont efficaces que dans certaines conditions. -La température : Ces substances ne sont efficaces que pour des températures voisines de celle du corps humain, c est à dire 37 C. -Le volume : Le volume de suc digestif (salive) doit être suffisant par rapport au volume de «solution» à digérer (environ 0,5 cm de salive pour 2 à 3 cm de solution à digérer (pain)). De plus il est très important de mélanger les deux composés (suc digestif +Solution à digérer). -le temps : il est important de laisser les sucs digestifs agirent suffisamment longtemps : 10 minutes par exemple Suc digestif Solution à digérer 0,5 cm 2 à 3 cm de hauteur Mélanger

4 dans la grille de référence les domaines scientifiques de connaissances Le vivant. Pratiquer une démarche scientifique ou technologique Observer, rechercher et organiser les informations. Réaliser, manipuler, mesurer, appliquer des consignes. Raisonner, argumenter, démontrer. Communiquer à l aide d un langage scientifique. les capacités à évaluer en situation Extraire d un texte historique les informations utiles. Concevoir et réaliser un protocole de digestion de l amidon par la salive. Raisonner à partir des résultats obtenus Rédiger un texte argumenté et un schéma qui expliquent à Paul la digestion ou oralement si manque de temps les indicateurs de réussite L élève a relevé dans le texte les arguments qui appuient l intervention d une action chimique et non mécanique - Exactitude. L élève imagine un protocole pour montrer la digestion de l amidon (témoin) - Pertinence et cohérence. L élève rédige un texte et/ou un schéma ou explique oralement le principe de la digestion en utilisant son expérience. - Cohérence, pertinence et conformité de la présentation. dans le programme de la classe visée les connaissances Les organes utilisent en permanence des nutriments qui proviennent de la digestion des aliments. La transformation de la plupart des aliments consommés en nutriments s'effectue dans le tube digestif sous l action d enzymes digestives. les capacités Situer dans le temps des découvertes scientifiques en menant une étude critique de textes historiques sur la digestion. Participer à la conception d un protocole pour réaliser une digestion in vitro et le mettre en œuvre les aides ou "coup de pouce" Aide n 1 pour le texte de Réaumur : Le récit de l expérience de Réaumur doit te permettre de trouver des arguments qui montrent que la digestion du morceau de viande chez la buse ne fait pas intervenir une action mécanique du tube digestif. Aide n 2 pour le texte de Réaumur : Afin de trouver les arguments qui montrent que la digestion du morceau de viande chez la buse ne fait pas intervenir une action mécanique du tube digestif. - Demande-toi comment étaient le tube et son contenu avant le passage dans le tube digestif de la buse. - Demande-toi comment étaient le tube et son contenu après le passage dans le tube digestif de la buse. -Que peux- tu en conclure? Aide n 3 pour le texte de Réaumur : En comparant l aspect du tube avant et après le passage dans le tube digestif de la buse que peux-tu conclure sur l existence d une action de broyage du tube digestif? En comparant l aspect du morceau de viande avant et après le passage dans le tube digestif de la buse que peux-tu conclure?

5 Tube en fer blanc intact Morceau viande de Introduction du tube dans le tube digestif Rejet du tube par l oiseau h après Tube en fer blanc intact Morceau de viande recouvert d une bouillie de viande Aide n 1 pour la conception du protocole : Une expérience n a aucune valeur scientifique si elle ne comporte pas un témoin. L expérience témoin permet d effectuer une comparaison avec l expérience test. Attention on ne doit changer qu un seul facteur, celui que l on teste. -tu peux aller voir dans ton cours les différentes expériences réalisées en classe. -tu peux aussi t inspirer de l expérience réalisée en sixième ci-dessous pour montrer les différents facteurs indispensables à la germination des graines. Ici le facteur «eau» est testé. Graines placées à 20 C à la lumière sur du papier filtre Avec de l eau Graines placées à 20 C à la lumière sur du papier filtre sans eau Expérience «test» Expérience «témoin négatif» Aide n 2 pour la conception du protocole : Une expérience n a aucune valeur scientifique si elle ne comporte pas un témoin. L expérience témoin permet d effectuer une comparaison avec l expérience test. Attention on ne doit changer qu un seul facteur, celui que l on teste. - Demande-toi quel facteur est responsable de la digestion du pain? - Réalise un témoin ou tu remplaceras ce facteur par de l eau. Aide n 1 pour la rédaction : Première partie : Tu dois rédiger quelques lignes afin d expliquer en quoi les expériences de Réaumur montrent que la digestion du morceau de viande chez la buse ne fait pas intervenir une action mécanique du tube digestif. Seconde partie : Réalise un schéma et/ou rédige un texte qui résume ton expérience, présente les résultats obtenus et leur interprétation (conclusion).

6 les réponses attendues Analyse du texte : L expérience de Réaumur montre que chez la buse la transformation du morceau de viande (le morceau de viande avait été réduit peut-être au quart de son premier volume et ce qui en restait était encore couvert par une espèce de bouillie) n est pas une digestion mécanique puisse que le tube de fer blanc reste intact (il avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface extérieure aucune trace de frottements). La digestion du morceau de viande chez la buse fait probablement intervenir des substances fabriquées dans le tube digestif (sucs digestifs). Expérience réalisée afin de montrer que la digestion du pain est possible grâce à la salive (suc digestif). Salive (0,5 cm) Eau (0,5 cm) Echantillon digérer à 2 à 3 cm de hauteur Echantillon digérer à 2 à 3 cm de hauteur Expérience «test» Expérience «témoin négatif» Échantillon dans le quel on veut tester la présence de glucose Échantillon dans le quel on veut tester la présence de glucose Lecture des bandelettes réactives Clinistix Lecture des bandelettes Foncé (beaucoup de glucose) Négatif (pas de glucose) Test au Lugol pour détecter la présence d amidon Lecture des bandelettes Absence d amidon Présence importante d amidon Autre témoin afin de tester la salive : Négatif (pas de glucose) Absence d amidon

7 L amidon se transforme en glucose grâce à l action de la salive (expérience «test»). En effet si on remplace la salive par de l eau, on n obtient aucune transformation de l amidon (expérience «témoin négatif»). De même une expérience complémentaire permet de prouver que la salive ne contient ni glucose ni amidon. les réponses obtenues : copies élèves Travail élève n 1 : Travail élève n 2 :

8 Travail élève n 3 :

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Je décide: De faire réaliser aux élèves une tâche complexe. Pour cela, je cherche une situation déclenchante et une démarche d investigation. Je veux : Faire acquérir une connaissance : «les chromosomes sont constitués d A.D.N.» Développer des capacités : «Je ne sais pas lesquelles mais j ai envie de faire un TP, chose peu courante en 3 ème.»

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