LIEN ENTRE CONDITIONS DE CULTURE ET METABOLISME DES LEVURES

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1 Fiche sujet - élève Les levures sont des organismes unicellulaires hétérotrophes régénérant leur ATP : en milieu aérobie, par un métabolisme respiratoire ; en milieu anaérobie, par un métabolisme fermentaire (fermentation alcoolique). On cherche à déterminer le lien entre évolution de la composition du milieu de culture et métabolisme des levures. Matériel : - une suspension de levures (250 ml) maintenue à 28 C en milieu oxygéné et non glucosé, - 2,5 g de glucose en poudre, de l eau à 30 C, - un agitateur magnétique, - une seringue de 10mL prolongée par un gros tuyau, - une chaîne de mesure ExAO avec réacteur, sonde oxymétrique, sonde à CO 2, - deux alcootests, - le logiciel d'acquisition des mesures, - une imprimante. Activités et déroulement des activités Capacités et principaux critères d évaluation Barème 1. Déterminer le ou les facteur(s) variable(s) d un milieu de culture non renouvelé et son (ou leurs) mode(s) de variation. (Répondre pendant les temps d'attente, après avoir pris connaissance du sujet) Adopter une démarche explicative 3 2. Réaliser le premier alcootest en suivant les consignes de la fiche technique n 1 (A) en présence de l'examinateur. 3. Réaliser le montage en suivant les consignes de la fiche technique n 1 (B). Appeler l examinateur pour faire contrôler le montage 4. Démarrer la mesure de la concentration en dioxygène et en dioxyde de carbone dans la suspension de levures en respectant le protocole fourni. Appeler l'examinateur pour vérification puis imprimer (obtenir un résultat de secours en cas de besoin) 5. Réaliser le second alcootest (C) en présence de l'examinateur. Réaliser une manipulation d après un protocole : utilisation raisonnée du matériel pour le montage Réaliser une manipulation d après un protocole, utiliser une chaîne EXAO utilisation raisonnée du matériel et maîtrisée du logiciel pour l obtention d un enregistrement correct Titrer et légender le graphe obtenu ou le document de secours, et préciser les conditions du milieu. 7. À partir de l exploitation des résultats de l expérience réalisée, déterminer le lien entre évolution de la composition du milieu de culture et variation du métabolisme utilisé par les levures pour régénérer leur ATP. (Si vous avez dû travailler sur un document de secours, préciser des causes possibles de l échec de votre manipulation). Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales Adopter une démarche explicative pour répondre au problème posé ( 2 )* *points de substitution et non bonus 4 2

2 Fiche technique élève n 1 Protocole A. Premier alcootest - Ajouter les 2,5 g de glucose en poudre à la suspension de levures (250 ml), placée sur un agitateur magnétique, sans arrêter l oxygénation. - Tester la présence /absence d éthanol (en mettant deux gouttes de suspension de levures prélevées à la pipette au contact de l'alcootest). B. Protocole ExAO Indiquer les paramètres de la mesure : volume, durée de la mesure (15 minutes). Placer de l eau à 30 C autour de l enceinte. Introduire 10 ml de suspension glucosée de levures (plus ou moins selon le volume de la cuve) avec la seringue. Lancer l agitation. Mettre les sondes en place. Lancer la mesure pour une durée de 15 minutes. Présenter les résultats de façon optimale en jouant sur les fonctionnalités du logiciel. Sauvegarder et imprimer les résultats. C. Second alcootest Réaliser, sur la suspension de levures contenue dans l'enceinte, le test présence/absence d éthanol (en mettant deux gouttes de suspension de levures prélevées à la pipette au contact de l'alcootest). Ranger le poste de travail.

3 Fiche technique élève n 2 Préparation de l enceinte de mesure L enceinte doit être remplie de suspension, fermée et sans bulle d air. L agitation est lancée à vitesse modérée. Capteurs Les capteurs nécessaires doivent être présents et ils doivent plonger dans la suspension. Penser à vérifier Conditions de mesures Paramètres : - temps de mesure, - indication graphique des conditions expérimentales et de leurs variations. Présentation des résultats Adaptation des échelles des axes aux phénomènes.

4 Fiche document de secours à compléter par le candidat Résultat obtenu en respectant le protocole de la fiche technique. NOM :. Prénom :. Document à titrer et légender et à rendre avec la fiche réponse élève

5 Fiche réponse élève ETABLISSEMENT : Classe : Nom : Prénom : A rendre à l issue de l épreuve

6 Fiche d évaluation Nom des élèves Capacités et exigences évaluées (en gras, évaluation pendant la séance) Barème 1. Adopter une démarche explicative Les facteurs variables d un milieu de culture non renouvelé sont les concentrations en glucose et en 3 dioxygène. Ces concentrations diminuent car le glucose et le dioxygène sont utilisés par les levures. 2. et 5. Réaliser une manipulation d après un protocole (tests à l éthanol + addition du glucose) et 4. Utiliser une chaîne ExAO : - réalisation du montage selon les consignes (volume de suspension, bulles, capteur, fermeture), - utilisation raisonnée du matériel, - utilisation maîtrisée des fonctionnalités du logiciel (paramétrage, adaptation de l'échelle des axes), - paillasse bien organisée et matériel rangé en fin de manipulation. 6. Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales : - utilisation de la fonction d impression, - titre (la formulation y = f(x) est attendue) et légende des courbes (O2 et CO2), - indication des conditions de milieu : aérobiose, anaérobiose, glucose, éthanol Le métabolisme utilisé par les levures a évolué de la respiration en aérobiose vers la fermentation en 2 anaérobiose. Si utilisation de document de secours : identification de causes possibles de l échec de la manipulation, ( 2 )* cohérentes avec la vérification faite par l évaluateur lors de l épreuve. Note /20 * points de substitution et non bonus : cf. remarque sur fiche laboratoire

7 Fiche de laboratoire Remarque : des différences existant entre les dispositifs et logiciels des divers constructeurs, il est peut-être nécessaire d'adapter la fiche protocole au matériel disponible au laboratoire. Il est rappelé que toute modification doit recevoir l accord de l IA-IPR.. Matériel par poste : - une suspension de levures (250 ml) maintenue à 28 C en milieu oxygéné avec un bulleur, - 2,5 g de glucose en poudre, de l eau à 30 C, - un agitateur magnétique, - une seringue de 10 ml prolongée par un gros tuyau, - deux alcootests (on ne gardera que la partie réactive, en ôtant le ballon), - une chaîne de mesure ExAO avec enceinte, cache, sonde oxymétrique, sonde à CO 2, - le logiciel d'acquisition des mesures, - une disquette 3,5 pouces, une imprimante. A vérifier : - le bon fonctionnement du PC, - le réglage de la sonde oxymétrique, - le réglage de la sonde à CO 2. et notamment leur étalonnage respectif. Préparation de la suspension de levures : à effectuer environ 1 heure avant l'épreuve afin d'éviter qu une fermentation soit déjà établie. On peut utiliser de la levure de boulangerie ou de la levure lyophilisée vendue en boutique d alimentation ou de la levure utilisée pour la vinification. Mettre en suspension 1 g de levures dans 250 ml d eau du robinet bien oxygénée à l'avance. Oxygéner à l aide d un bulleur d'aquarium. Remarque : Très souvent, les levures fraîches débutent très rapidement une fermentation. La teneur en éthanol n est donc pas nulle en début de mesure. Le phénomène est moins marqué avec des levures lyophilisées. Il n est pas conseillé d augmenter les concentrations en glucose et en levures au risque d obtenir une production de CO 2 trop importante et d atteindre rapidement le niveau de saturation de la sonde. A l attention de l évaluateur A la vérification de l étape 3, si une courbe d enregistrement n est pas obtenue, fournir le document de secours pour permettre à l élève de poursuivre. Les points correspondant aux items réussis avant et après la difficulté rencontrée sont bien entendu attribués. Repérer les causes possibles de l échec de la manipulation pour les confronter aux explications du candidat dans l item 5. Les 2 points prévus pour ce regard critique ne constituent pas un bonus : ils se substituent partiellement aux points «perdus» pour la manipulation.