THIACH4 – Activité 1 - Un exemple de catalyse enzymatique : la digestion de l’amidon Mise en situation et recherches à mener L’amidon est un polymère du glucose (= n unités de glucose liées ensemble). Pour être assimilé par l’organisme, l’amidon doit être transformé en molécules plus petites contenant de moins en moins d’unités (n) et finalement en glucose simple absorbable par la muqueuse intestinale. Cette simplification moléculaire est une réaction d’hydrolyse (coupure d’une liaison covalente par action d’une molécule d’eau). Elle se déroule en plusieurs étapes (schématisées ci-dessous), en présence d’enzymes produites par les cellules des glandes salivaires, pancréatiques et intestinales. Objectif - On veut déterminer les conditions de l’hydrolyse de l’amidon par l’amylase, une enzyme contenue dans la salive et le suc pancréatique afin de mettre en évidence le mode d’action et les propriétés des enzymes. Ressources Matériel disponible - Amidon en solution Saccharose en solution Amylase Amylase bouillie (dénaturée, ayant perdu sa structure spatiale) Eau Eau iodée pour tester la présence d’amidon Liqueur de Fehling pour tester la présence de glucose Bain marie à 37°C Molécule d’amidon et dérivés glucidiques obtenus au fur et à mesure de l’hydrolyse Proposer une stratégie de résolution Proposer une stratégie de résolution réalisable en classe permettant de mettre en évidence les conditions de l’hydrolyse de l’amidon par l’amylase à savoir : - L’amidon est hydrolysé par l’amylase, - L’amylase est spécifique de l’amidon - Le fonctionnement de l’enzyme dépend du maintien de sa structure spatiale → Lien à consulter pour comprendre ce qu’est une stratégie de résolution : https://gaia-svt.weebly.com/tp-photosynthese.html ( tuto en bas de la page). Appeler le professeur pour faire vérifier votre stratégie Obtenir des résultats Matériel disponible Produits et réactifs : - Amidon en solution Amylase Amylase bouillie (dénaturée) Eau Saccharose Eau iodée Liqueur de Fehling Verrerie et matériels : - Tubes à essai et porte tubes Pipette (1ml et 5ml) + pipeteur Plaque de coloration Bain marie à 37°C Bain marie à 90°C Pinces en bois Protocole !!! Bien lire l'intégralité du protocole et bien s'organiser AVANT de démarrer les manipulations !!! Préparer 4 tubes à essai de la façon suivante : - Tube A - 5 ml d’empois d’amidon + 1 ml d’amylase - Tube B - 5 ml d’empois d’amidon + 1 ml d’amylase bouillie - Tube C - 5 ml d’empois d’amidon + 1 ml d’eau - Tube D - 5 ml de saccharose + 1 ml d’amylase Les agiter légèrement et mettre au bain marie à 37°C pendant 20 min (après avoir réalisé lestests à t0) A t = 0 à t + 20 min : Réaliser les tests suivants : TEST A L’EAU IODEE - Prélever dans chaque tube 2 gouttes du mélange et les déposer dans un puit de la plaque de coloration : utiliser une pipette par produit et veiller à placer les prélèvements dans les bons puits - Y ajouter une 2 gouttes d’eau iodée pour effectuer le test. TEST A LA LIQUEUR DE FEHLING - prélever 1 ml de la solution mère à tester et la verser dans un autre tube à essai (vide) ajouter 1 ml de liqueur de Fehling dans ce tube et agiter légèrement pour mélanger Mettre le tube au bain marie à 90°C pendant 5 min Communiquer ses résultats et répondre au problème Présenter les résultats sous une forme appropriée et les interpréter afin de répondre au problème. Conditions d’hydrolyse et vitesse de réaction enzymatique Document 1 - Principe d’une réaction enzymatique E+S ↔ ES → E+P La transformation d’un substrat S en un produit P par une enzyme E se déroule en deux étapes dont la première fait apparaître un complexe enzyme-substrat, noté ES, formé par l’association temporaire entre l’enzyme et la molécule dont elle accélère la transformation chimique. Ce phénomène peut être symbolisé de la manière ci-contre : Document 2 - Principe de détermination de la vitesse initiale d’une réaction enzymatique La transformation d’un substrat en produit par une enzyme peut être mesurée au cours du temps. La vitesse d’une réaction enzymatique est mesurée en début de réaction et correspond donc à la vitesse initiale de la réaction notée Vi : c’est ce paramètre qui est pris en compte pour effectuer des comparaisons. La tangente à la courbe [P] = f(tps) permet de calculer Vi (voir ci-contre). Graphique présentant l’évolution de la quantité de produit formés en fonction du temps pour une concentration fixe en enzyme Document 3 - Influence de la concentration en amidon sur la vitesse initiale On peut suivre la disparition de l’amidon (coloré en bleu nuit par l’eau iodée) au cours du temps grâce à la colorimétrie. Pour cela, on mesure la transmittance de la solution (sa capacité à laisser passer la lumière) en fonction du temps pour différentes concentration en substrat. Plus la solution est concentrée, plus la transmittance est faible. Le graphique ci-contre a été obtenu à partir de l’hydrolyse de l’amidon par l’amylase. 1 - Pour chaque concentration en amidon [S], déterminer la vitesse initiale Vi de la réaction. 2 - Représenter les résultats sous la forme d’un graphique : Vi = f([S]. 3 - Interpréter les résultats en exploitant les informations des documents 1 et 2. Document 4 - Influence de la concentration en enzyme sur la vitesse initiale Pour différentes concentrations en amylase et une concentration fixe en amidon, on mesure la vitesse de réaction par colorimétrie. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau ci-contre. 4 - Repérer la concentration en enzyme qui semble idéale pour cette réaction (choix à justifier). 5 - Décrire et expliquer les résultats. Bilan - Résumer les propriétés des enzymes mises en évidence dans cette activité. Concentration en enzyme (U.A) 1 2 4 8 16 24 36 Vitesse initiale (U.A) 5 10 13 26 58 59 58
