SVT - 2nde - La Terre dans l`Univers, la vie et l`évolution du
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LSVT2I03 Partie du programme : la Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée Niveau : seconde Titre de la séance : la structure moléculaire du vivant EXTRAIT DU PROGRAMME Les êtres vivants sont constitués d’éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre. Leurs proportions sont différentes dans le monde inerte et dans le monde vivant. Ces éléments chimiques se répartissent dans les diverses molécules constitutives des êtres vivants. Les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. L’unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté. CONNAISSANCES CONSTRUITES CAPACITES MISES EN ŒUVRE La comparaison de molécules du vivant nous montre qu’elles sont toutes riches en C, H et O. Ces éléments sont assemblés en molécule d’eau et en molécules carbonées : glucides, lipides et protides. La matière de tous les êtres vivants est donc une matière carbonée riche en eau. Réaliser des observations pour caractériser les molécules du vivant. Utiliser un logiciel de visualisation moléculaire pour caractériser les molécules du vivant. CONDITIONS MATERIELLES Les élèves seront par binôme. Pour la première activité, chaque binôme fera la recherche des molécules organiques dans les trois aliments. Pour la deuxième activité, chaque binôme aura accès à un ordinateur sur lequel sera installé le logiciel Rastop. COIN LABORATOIRE Matériels • Compte goutte • Microscope • Lame • Lamelles • Tubes à essai • Mortier • Eau iodée • Sulfate de cuivre solide • soude à 1 mol.L-1 • albumine d’œuf Réf. : 06731 Réf. : 06355 Réf. : 05716 Réf. : 03438 Réf. : 06625 Réf. : 00115 Réf. : 01373980 Réf. : 01319980 Réf. : 01820000 Réf. : 01059250 Documents didactiques • Modèles moléculaires • Logiciel de visualisation moléculaire 00156 © PIERRON 1/7 LSVT2I03 DESCRIPTIFS Contexte de la séance : une projection d’une molécule organique en 3D en mouvement peut être réalisée lors de l’entrée des élèves dans la salle, pour créer l’ambiance sur le sujet du jour. Activité 1 : mise en évidence des différentes molécules organiques. Objectif : montrer que pour chaque type de molécules organiques, il existe un réactif spécifique et que la matière vivante contient au moins une de ces molécules. Support : pomme de terre, graine de haricot, lait, réactifs de l’amidon, des lipides et des protides. En introduction, le professeur fait brûler une feuille de salade pour mettre en évidence l’eau, la matière organique et la matière minérale. La matière organique est constituée de trois grands groupes, les glucides, les protides et les lipides. A l’aide d’observations, il s’agit alors de mettre en évidence les glucides, les lipides et les protides chez les êtres vivants. 1. Observation sur le tubercule de pomme de terre 1.1. Placez 1ml d’empois d’amidon (une molécule glucidique) dans un tube à essai, ajoutez quelques gouttes d’eau iodée. Notez la coloration obtenue. 1.2. Coupez un fragment de tubercule de pomme de terre, ajoutez quelques gouttes d’eau iodée dessus. Notez la coloration obtenue. 1.3. Que pouvez-vous déduire de vos observations sur le tubercule de pomme de terre ? 1.4. Compléter le tableau. 2. Observation sur la graine de haricot 2.1. Placez une pointe de spatule d’albumine (protide) en poudre dans un tube à essai, puis ajoutez 1 ml d’une solution de soude à 1 mol.L-1 et quelques gouttes d’une solution de sulfate de cuivre à 1% en agitant (réaction du Biuret). Notez la coloration obtenue. 2.2. Prenez une graine de haricot et la broyez dans un mortier, placez ce broyat dans un tube à essai. Réalisez sur cet échantillon la réaction du Biuret. Notez vos observations. 2.3. Que pouvez-vous déduire de vos observations sur la graine de haricot ? 2.4. Compléter le tableau. 3. Observation sur le lait Le rouge de Soudan met en évidence les lipides sous forme de gouttelettes. 3.1. Placer sur une lame une goutte de lait, rajouter une goutte de rouge de Soudan, puis une lamelle. 3.2. Observer au microscope. 3.3. Compléter le tableau. 4. Conclusion En utilisant vos résultats montrez que la matière vivante est composée de molécules organiques. 5. Ranger votre paillasse et le matériel. Compléter le tableau de mise en évidence des trois types de molécules organiques Réactif Test positif Molécule mise en évidence Eau iodée Test du Biuret Rouge Soudan Critères dévaluation Tableau complété Préparation microscopique : propreté, absence de bulles d’air Réglage du microscope : lumière, netteté, choix du grossissement, présence de gouttelettes lipidiques Matériel rangé © PIERRON 2/7 Matière vivante contenant cette molécule LSVT2I03 Remarques Au début de cette activité, on peut faire construire le protocole expérimental par les élèves. Si l’enseignant a choisi de traiter la structure cellulaire avant la structure moléculaire, il pourra faire observer les amyloplastes sur une coupe de tubercule au microscope. On peut aussi utiliser les échantillons biologiques suivants : - Amidon : riz, blé, banane, maïs… - Protides : lentille, pois chiche, blanc d’œuf cuit… - Lipides : crème fraiche entière… Activité 2 : repérez quelques caractéristiques des molécules du vivant à l’aide d’un logiciel de visualisation moléculaire. Objectif : déterminer la composition chimique des molécules organiques et montrer qu’elles sont toutes composées de carbone, hydrogène et oxygène. Support : logiciel Rastop, fiche technique d’utilisation du logiciel et modèle moléculaire. La matière organique est constituée de trois types de molécules, glucides, lipides et protides. Quelle est la composition chimique de ces molécules et comment sont-elles organisées ? Protocole à suivre 1. Lancez le logiciel et affichez une molécule de glucose en faisant apparaître les atomes sous forme de sphères colorées reliées entre elles par des bâtonnets. 2. Utilisez le matériel mis à votre disposition pour construire la maquette de la molécule de glucose. Quelle est la particularité de la forme de cette molécule ? 3. Notez les différents atomes constituant cette molécule de glucose et leur nombre. 4. Affichez une molécule d’acide arachidonique (exemple de lipide) sous forme de sphères et de bâtonnets et refaites la même opération avec la molécule d’arginine (exemple de protide) 5. Affichez côte à côte la molécule d’acide arachidonique et d’arginine. 6. Notez pour ces deux molécules, les différents atomes les constituant et leur nombre. 7. Comparez la composition en éléments chimiques de ces trois molécules organiques, pour justifier l’affirmation « il existe une unité chimique du vivant ». UTILISATION DU LOGICIEL RAS TOP 6 OUVERTURE D’UN FICHIER : Utiliser la commande , ouvrir le(s) fichier(s) demandé(s) en suivant le chemin d’accès XXXXX. AFFICHAGE DE DEUX MOLECULES CÔTE A CÔTE. Cliquer sur Fenêtres ; Mosaïque verticale. Pour retoucher une des molécules, cliquer d’abord sur la fenêtre de la molécule à modifier. VISUALISATION D’UNE MOLECULE Choix d’un mode de représentation : utiliser au choix l’une des commandes . Les atomes sont colorés de manière conventionnelle : gris clair = Carbone(C) ; rouge = Oxygène (O); bleu clair = Azote (N) et orange = Phosphore (P) [H l’hydrogène n’est pas représentée]. © PIERRON 3/7 LSVT2I03 Manipulation de l’image de la molécule : cliquer dans l’écran noir avec le bouton gauche de la souris et sans relâcher la pression sur ce bouton, déplacer lentement la souris : vers la gauche ou la droite pour tourner autour de l’axe des y, vers le haut ou le bas pour tourner autour de l’axe des x. Zoom avant ou arrière : soit en cliquant sur le bouton trans./zoom puis en bougeant le curseur des z en bas de l’écran ; soit avec la souris en maintenant la touche ⇑ appuyée. MISE EN EVIDENCE DE LA CONSTITUTION D’UNE MOLECULE : Coloration des constituants : Utiliser la commande , puis « colorer par » puis choisir dans la liste. Coloration des liaisons : Utiliser la commande puis « liaisons hydrogène » et « afficher » ou « ponts disulfure » et « afficher ». Informations sur la séquence : Chaque élément d’une séquence est symbolisé par une ou plusieurs lettres suivies d’un numéro correspondant à sa place. Il faut lire les informations : - au bas de l’écran dans la zone nommée Molécule et Atome (la lettre correspond à l’atome et le numéro sa position) Molécule de glucose Molécule d’acide arachidonique et d’arginine © PIERRON 4/7 LSVT2I03 Critères d’évaluation Ouverture du fichier affichage de la molécule de glucose Utiliser le mode de représentation demandé Affichage côte à côte des deux molécules d’acide arachidonique et d’arginine Construction de la molécule avec les modèles (nombre, type d’atomes et position) Remarques : au cours de cette activité on peut également demander aux élèves de construire la molécule d’arginine, à l’aide des modèles moléculaires. On pourra observer à l’aide du logiciel des molécules minérales et les comparer à des molécules organiques. © PIERRON 5/7 LSVT2I03 TP - La structure moléculaire du vivant Activité 1 : mise en évidence des différentes molécules organiques. réactif Test positif Molécule mise en évidence Eau iodée Coloration violette noire Coloration mauve Gouttelette rouge Un glucide l’amidon Matière vivante contenant cette molécule Pomme de terre Un protide Un lipide Le haricot Le lait Test du Biuret Rouge Soudan La pomme de terre contient de l’amidon, le haricot des protides et le lait des lipides. La matière vivante est composée de molécules organiques. Activité 2 : repérez quelques caractéristiques des molécules du vivant à l’aide d’un logiciel de visualisation moléculaire. Molécule de glucose affichée par l’élève Cette molécule de glucose est composée de 6 atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène et 6 atomes d’oxygène. La construction de la molécule de glucose à l’aide des modèles moléculaires permet de voir que le glucose est une molécule de forme circulaire. © PIERRON 6/7 LSVT2I03 Molécules d’acide arachidonique et d’arginine affichées par l’élève La molécule d’acide arachidonique est composée de 20 atomes de carbone, de 32 atomes d’hydrogène et de 2 atomes d’oxygène. La molécule d’arginine est composée de 6 atomes de carbone, 14 atomes d’hydrogène, 4 atomes d’azote et de 1 atome d’oxygène. Les 3 molécules de matière organique, le glucose, l’acide arachidonique et l’arginine sont composées toutes les trois de carbone, hydrogène et oxygène. Cette composition commune des molécules organiques est un argument en faveur de l’unité chimique du monde vivant. © PIERRON 7/7
