Titre de la séance : Le fonctionnement cellulaire.

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1 LSVT2I04 Partie du programme : la Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée Niveau : seconde Titre de la séance : Le fonctionnement cellulaire. EXTRAIT DU PROGRAMME De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôle par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique. CONNAISSANCES CONSTRUITES Les cellules réalisent des réactions chimiques (respiration, fermentation) qui constituent le métabolisme cellulaire. Elles leur permettent de fabriquer des molécules et de produire de l énergie, et nécessitent des échanges de matière (prélèvement de glucose, de dioxygène, rejet de dioxyde de carbone) et d énergie (perte sous forme de chaleur) avec le milieu extérieur à travers la membrane. Le métabolisme est contrôlé par les facteurs du milieu et le programme génétique. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Mettre en œuvre un protocole expérimental d ExAO et exploiter la courbe pour montrer que les cellules réalisent des échanges avec le milieu. Mettre en œuvre un protocole de culture in vitro, en conditions stériles et exploiter les résultats pour montrer que le programme génétique détermine le métabolisme. CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent par binôme. L activité 1dure 1H30 et l activité 2 dure 45min. ces deux activités ne peuvent être réalisées au cours de la même séance. Pour la première activité, les élèves utilisent un système d EXAO pour mesurer la consommation de dioxygène en présence de glucose. Pour la deuxième, ils ensemencent deux souches de levures (sauvage et mutante ne sachant pas utiliser le saccharose) en conditions stériles sur un milieu 1 contenant du glucose et un milieu 2 contenant du saccharose. COIN LABORATOIRE Matériel Interface orphy Réf. : Capteur oxymètre Réf. : ou Deux souches de levures (sauvage et mutante saccharose -) 2 boites de pétri par binôme Réf. : pipettes stériles par binôme Réf. : étaleurs stériles par binôme Réf. : Milieu de culture avec glucose Milieu de culture avec saccharose Documents didactiques Biologie des levures Réf. : DESCRIPTIFS 1 / 5

2 Activité 1: connaître les échanges entre le milieu et des levures lors de la respiration grâce à l EXAO Objectif : montrer que lors de la respiration (un métabolisme), la levure, une cellule, échange avec le milieu du dioxygène et du glucose. Support : solution de levure ayant jeuné, glucose et dispositif EXAO 1 : réaliser le montage et paramétrer le logiciel en suivant les consignes ci-dessous et en vous aidant de la fiche technique. Consignes Introduire les levures dans l enceinte et placez l agitateur. Fermer l enceinte et placer la sonde dans le couvercle, fermer les trous non utilisés. Vérifier l absence de bulles d air. Lancer le logiciel, choisir le module respiration des cellules de levures. Réglage du paramètre durée : 8 min. Mettre l agitateur en route. Paramétrer l abscisse avec le temps et l ordonnée avec le dioxygène (l oxymètre), aider vous de la fiche technique. Préparer une seringue de glucose. Lancer l expérience. Au bout de 2min injecter le glucose avec la seringue et placer un repère sur le graphe en tapant sur la barre espace. 2 : titrer et légender la courbe en utilisant les fonctionnalités du logiciel. 3 : exploiter la courbe pour en déduire les substances consommées par les levures au cours de cette expérience. Critères d évaluation capacités Enceinte fermée Absence de bulle d air Sonde correctement placée Repère à 2mn Echelle adaptée à la courbe Titre et légende de la courbe Exploitation de la courbe et réponse à la question Matériel rangé évaluation Activité complémentaire En utilisant une sonde à éthanol en plus de la sonde à dioxygène, il est possible de montrer le dégagement d éthanol lorsque le milieu ne contient plus de dioxygène. Cette activité montrera ainsi les échanges d une cellule avec son milieu et en plus l influence du milieu sur le métabolisme. Activité 2 : mettre en évidence le contrôle génétique du métabolisme grâce à des cultures de levures Objectif : montrer que deux souches de levure génétiquement différentes utilisent des sucres différents, le métabolisme est déterminé par le programme génétique. Support : deux souches de levure, une souche sauvage et une souche mutante ne sachant pas utiliser le saccharose. Deux boites de culture par binôme avec milieu de culture, un contenant comme sucre le glucose et l autre le saccharose. 1 : mettre en culture les deux souches de levure, en suivant les consignes. 2/5

3 2 : au bout d une semaine compter le nombre de colonies pour chaque secteur et dans les deux boites, présenter les résultats sous forme d un tableau. Nombre de colonies de levure Milieu avec glucose Milieu avec saccharose Souche sauvage Souche mutante 3 : déduire des résultats, le facteur déterminant le métabolisme des levures. Consignes Partager la boite de pétri en deux à l aide d un feutre sur le fond, repérer les deux zones Travailler en conditions stériles : Se laver les mains Nettoyer et javelliser la paillasse Allumer le bec bunsen et travailler autour de la flamme Placer le matériel utilisé dans un bécher contenant de l alcool Dans une moitié de la boite étaler 2 gouttes d une population de levures de souche sauvage, dans l autre moitié étaler la souche mutante de la même manière (changer de compte goutte et d étaleur) Recommencer avec l autre boite Comptage, si le nombre de colonies est trop élevé, on utilise un cache de 1cm 2 et on fait deux comptages par zone, puis on calcule la moyenne. Critères d évaluation capacités Marquage de la boite Travail autour de la flamme Rangement du matériel Absence de moisissure après 1 semaine Présence de colonies sur l ensemble de la zone, après 1 semaine évaluation Activité complémentaire Les enseignants ne souhaitant pas faire de culture, peuvent arriver aux mêmes résultats en mesurant la consommation de dioxygène pour les deux souches en présence du glucose puis du saccharose. La souche mutante ne respirera pas en présence de glucose. 3/5

4 TP - Le fonctionnement cellulaire Activité 1: connaître les échanges entre le milieu et des levures lors de la respiration grâce à l EXAO éthanol ph O2 Sysam V6 O2 Bouchon CO2 Cytoréacteur vu de côté Cytoréacteur vu de dessus éthanol O 2 mg/l 6 concentration en O 2 dans une solution de levure injection de glucose Temps en min Exploitation de la courbe : En absence de glucose, le taux de dioxygène reste stable. Lors de l ajout de glucose à 2min, le taux de dioxygène passe de 5 mg/l à 0 en 4,5min. En présence de glucose, le taux de dioxygène chute. les levures consomment du dioxygène en présence de glucose, elles respirent. 4/5

5 Activité 2 : mettre en évidence le contrôle génétique du métabolisme grâce à des cultures de levures Tableau à compléter avec des résultats Milieu avec glucose Milieu avec saccharose Souche sauvage Souche mutante On observe de nombreuses colonies pour les 2 souches sur le milieu glucosé. Sur le milieu contenant du saccharose, on observe de nombreuses colonies de la souche sauvage et peu de colonies de la souche mutante. La souche mutante ne sait pas utiliser le saccharose, on peut en déduire que le métabolisme est déterminé par le programme génétique. 5/5