!

!Prérequis : (Collège) !un glucide est __________________________________________________________________________________________________________ un lipide est ___________________________________________________________________________________________________________ une protéine est ________________________________________________________________________________________________________ la matière organique est ________________________________________________________________________________________________ la matière minérale est _________________________________________________________________________________________________ !Nous avons vu que L’Univers et le monde sont constitués de matière. Depuis Lavoisier, on sait que « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». La matière des êtres vivants provient du monde qui les entoure. !Qu’est-ce qui distingue la matière vivante ?  !A disposition : voir annexe !Matériel : !- NaOH à 20 % (soude) - solution de CuSO4 (sulfate de cuivre II), liqueur de Fehling, eau iodée diluée - eau distillée - béchers, tubes à essai ... - pomme de terre, blanc d’oeuf, lait en poudre - scalpel, pipettes à usage unique en plastique - chauffe-ballon - 2 portoirs par paillasse de 4 élèves - papier absorbant, écouvillon !Annexe 0 : Comparaison matière minérale & matière organique Annexe 1 : Les pictogrammes de sécurité au laboratoire Annexe 2 : Fiche protocoles

Cheminement prof : { 1 h 10 min } !- annexe 0 : dégager les particularités de la matière vivante par rapport à la matière minérale à l’échelle moléculaire et atomique. Proposer et réaliser un test pour montrer que la matière organique contient les 3 atomes majeurs identifiés. - Proposer des exemples d’aliments qui pourraient contenir des glucides, lipides et protéines !➯ expériences collectives : un élève suit les instructions du professeur :

- concevoir et réaliser un protocole simple tout de suite pour mettre en évidence que la noix contient des lipides

- réalisée par le professeur : placer une goutte de lait sur une lame, ajoutez-y une goutte de colorant rouge soudan III porté à ébullition (colorant spécifique des lipides). Observer au microscope photonique. Noter vos observations et conclure.

Concevoir une expérience pouvant attester la présence d’eau dans la matière organique avec le matériel fourni . La réaliser.

- que proposez-vous de réaliser comme test pour prouver qu’un morceau de viande contient de la matière organique ? !➯ expériences à réaliser par rangée : cf annexe 2

Rappel collectif : Qu’est-ce qu’un réactif ? un témoin négatif ? positif ?

Un réactif est une espèce chimique permettant d’attester la présence (ou l’absence) d’une substance dans l’espèce chimique testée dont on ignore la nature ou le contenu ou dont on cherche à vérifier la nature ou le contenu.

Si la mise en présence du réactif (agissant à très faible doses) et de l’espèce chimique à tester produit un changement (d’état, dégagement gazeux, de couleur ...), le test est dit positif et négatif dans le cas contraire.

Chapitre 2 ! AP # 3 : LA CHIMIE DU VIVANT

�1

- annexe 1 & 2 : réaliser les tests en respectant les conditions de sécurité nécessaires !Rédiger un compte-rendu réponse argumenté répondant au problème posé et intégrant les résultats/interprétations des 10 tubes réalisés et en précisant les tests témoins négatifs et positifs. Intégrer l’interprétation des expériences attestant de la composition atomique de la matière vivante. !Vous devez absolument prévoir 5 minutes pour laver tous les tubes de chaque portoir et les sécher à l’écouvillon !Activité : { 1 h 10 min } !Répondre au problème posé à l’aide du corpus de documents et des tests réalisés. !Une aide à la résolution est disponible pour obtenir les étapes de démarche de la réponse. Vous devez absolument prévoir 5 minutes pour laver tous les tubes de chaque portoir et les sécher à l’écouvillon !Aide à la résolution : pour ceux qui ont du mal

➱ 1/ dégager les particularités de la matière vivante par rapport à la matière minérale à l’échelle moléculaire et atomique. Proposer et réaliser un test pour montrer que la matière organique contient les 3 atomes majeurs identifiés. !➱ 2/ Faire le schéma du montage au crayon à papier taillé dans un cadre de l’expérience validant le contenu atomique de la matière organique.

➱ 3/ Dans un tableau, rassembler contenus, observations et interprétations des expériences dans les 10 tubes effectués.

➱ 4/ Rédigez un bilan complet du TP : différence entre matière organique et matière minérale sous la forme de votre choix, composition en terme d’atomes, en terme de molécules, moyens de mise en évidence…

!!!!!!!Supports à disposition : ! La matière organique est formée de certains éléments précis dont la structure de base est constituée d’un assemblage

d’atomes de carbone sur lesquels d’autres éléments viennent se fixer Les assemblages d’atomes forment des molécules (exemple : l’eau H2O est formée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène). On distingue ainsi différentes catégories de molécules organiques : les lipides, les protides (protéines) et les glucides. Nous cherchons à mettre en évidence ces différentes molécules dans des échantillons de matière organique. Nous utiliserons pour cela du lait entier (riches en glucides simples, en lipides et en protéines) et de la pomme de terre (riche en glucides complexes). !

!!!!!! �2

Annexe 0 : Comparaison matière minérale & matière organique !la matière minérale est très peu riche en eau !

�  !Annexe 1 : Les pictogrammes de sécurité au laboratoire

!� Qui dit produit chimique dit consignes de sécurité : bien lire la fiche distribuée sur la sécurité en laboratoire de

SVT !!!  !!!!!!!!!!!! �3

Annexe 2 : Fiche protocoles

MISE EN ÉVIDENCE DES CONSTITUANTS DE LA MATIÈRE ORGANIQUE

!

!

➱ 1er portoir : tubes à essai témoins  ➱ 2è portoir à tubes à essai (expérience) :

L'empois d'amidon résulte de la dissolution de poudre d'amidon dans de l'eau distillée chaude.

La liqueur de Fehling est un mélange à moitié moitié de 2 solutions de sulfate de cuivre CuSO4 et de soude NaOH.

Le réactif du Biuret est un mélange de NaOH à 20% et de quelques gouttes de CuSO4 à 1%.

----------------------------------------------------------------------------

tube n°1 : sucre complexe et lugol : test positif à l’amidon

Empois amidon dilué (2 mL) + quelques gouttes de lugol

-------------------------------------------------------------

tube n°2 : témoin négatif à l’amidon

Eau + lugol

-------------------------------------------------------------

tube n°3 : réaction du Biuret : test positif aux protéines

solution d’albumine (2 mL) + 1 ml de NaOH à 20 % + quelques gouttes de CuSO4 à 1 % -- agiter doucement

----------------------------------------------------------------------------

tube n°4 : sucre simple et liqueur de Fehling : test positif au sucre réducteur (possède un groupement CHO libre)

solution de glucose (2 mL) + 2 mL de liqueur de Fehling + chauffage

-------------------------------------------------------------

tube n°5 : liqueur de Fehling à froid : témoin négatif

Liqueur de Fehling + eau à froid

-------------------------------------------------------------

tube n°6 : liqueur de Fehling à chaud : témoin négatif  

Liqueur de Fehling + eau + chauffage

!!!----------------------------------------------------------tube 7 : Extrait de pomme de terre (2 mL) grattée au scalpel dans l’eau distillée + quelques gouttes de lugol

----------------------------------------------------------tube 8 : Chauffez, dans un bécher, environ 10 mL de lait à 40 °C en présence de 1 mL d’acide acétique (pH acide), agitez puis filtrez le contenu. Récupérez le filtrat et le liquide (lactosérum). Mettez dans un tube à essai le filtrat récupéré en présence de 0,5 mL de liqueur de Fehling

----------------------------------------------------------tube 9 : Versez 2 mL de lactosérum froid dans un tube à essai avec 2 mL de liqueur de Fehling à froid

----------------------------------------------------------

tube 10 : Versez 2 mL de lactosérum dans un tube à essai, chauffez jusqu’à frémissement, verser 5 mL de liqueur de Fehling et prolongez le chauffage jusqu’à la limite de l’ébullition

----------------------------------------------------------

C9 Expérimenter, Manipuler, Suivre un protocole

C16 Concevoir un protocole

C18 Réaliser un schéma

C29 Tirer une conclusion, Raisonner

C48 Respecter les consignes, les règles de sécurité

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!Prérequis du collège : !➱ 1/ La matière minérale correspond aux roches, à l’eau et les gaz. {➱ vu en 6è } !➱ 2/ La matière organique (MO) produite par les êtres vivants soit par conversion de la matière minérale prélevée (végétaux verts, maillons 1 des chaînes alimentaires) ou organique issu de l’être vivant consommé (voir chaînes alimentaires, maillons 2 et suivants) et les constituant pour partie avec la matière minérale, {➱ vu en 6è } Mêlée à la matière minérale : nos cellules par exemple sont composées à 80 % d’eau et notre corps à ⅔ (66%) d’eau, elle se compose entre autres de glucides, lipides, protéines et vitamines. !De quoi la matière organique est -elle composée au niveau moléculaire et atomique ? !Activité !Provenance chimique des éléments de la Terre et des êtres vivants : (1 & 2 p 28) !La Terre et les êtres vivants sont constitués d’atomes différents (C pour la matière organique des êtres vivants, Si et Mg pour la matière globale terrestre) et communs (0 surtout). !La Terre, par son noyau, est enrichie en fer Fe, oxygène O, silice Si et magnésium Mg dans ses roches, alors que malgré des différences selon les règnes (végétal avec l’exemple ici du blé, animal ici avec l’homme, le colibacille pour les bactéries), la matière organique est essentiellement composée de carbone (C), hydrogène (H) et oxygène (O). !D’après le document 1, nous voyons clairement que l’ensemble des atomes sur Terre est en provenance de l’Univers. Chacun d’entre nous, être humain, est issu d’éléments de l’Univers, poussière de reste d’étoiles et de gaz de l’espace. !!A/ PROTOCOLE EXPERIMENTAL REALISE ENSEMBLE DE COMBUSTION DE LA LAITUE !

Chapitre 2 ! Corrigé de l’ AP # 3 : LA CHIMIE DU VIVANT

Item Matériel Protocole à réaliser

!!!!

Matériel biologique : !échantillon de foie de veau !Matériel de paillasse : !- chauffe-ballon électrique Erlenmeyers en pyrex avec bouchon percé d’un trou et tube coudé Béchers contenant de l’eau de chaux Pince résistante à la chaleur ou gant de protection ; lunettes de protection Graviers ou sable dépourvu de matière organique

Placez 20g de l’échantillon biologique dans l’erlenmeyer et mettez en place le tube coudé et le bécher avec eau de chaux. Disposez l’erlenmeyer sur le bec électrique et faites chauffer à pleine puissance pendant environ 10 minutes en surveillant le dispositif. Arrêtez la combustion et observez la limpidité de l’eau de chaux. Répétez l’opération avec un erlenmeyer contenant des graviers propres (témoin négatif) !Remarque : on aura intérêt à utiliser des erlenmeyers de petit volume pour éviter que l’eau de chaux ne soit troublée par le CO2 de l’air dilaté par la chaleur.

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!!

!!!!

!!!!!Mise en

évidence de la matière

carbonée des êtres vivants

!

!Un exemple de

dispositif en début de pyrolyse

observations chronologiques interprétation conclusion quant à la composition atomique de la matière organique

1/ apparition d’eau liquide autour de la laitue et diminution de son volume

très net

la laitue étant à sec dans l’erlenmeyer, l’eau ( molécule H2O) ne peut être

dégagée que par elle

il y a de la matière minérale correspondant à de l’eau dans la

laitue donc de l’hydrogène H et de l’oxygène O

2/ évaporation de cette eau le volume d’eau dégagé au début diminue petit à petit idem

3/ le bouchon saute surpression côté eau de chaux : il y a eu dégagement gazeux de

l’erlenmeyer avec la laitue vers l’autre

de la matière minérale gazeuse s’est dégagée

4/ condensation de l’eau dans le tubeil y a refroidissement dans le tube de

l’eau évaporée qui repasse à l’état liquide au niveau des parois

idem

5/ ces gouttes rendent le sulfate de cuivre anhydre blanc, bleu. il s’agit bien de vapeur d’eau

6/ trouble de l’eau de chauxcomme vu en 5è, cela atteste de la

présence de CO2 dégagé (dioxyde de carbone) dans la laitue

il y a du carbone C et de l’oxygène O dans la laitue (matière organique

choisie ici)

7/ à la combustion, formation de cendres

les cendres noires sont du carbone pur C présence de C dans la laitue

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Conclusion : !A travers l’exemple végétal de la laitue (on obtient le même résultat qualitatif pour des champignons de Paris, du foie de veau, d’autres fragments animaux de matière organique), on peut conclure en généralisant que la matière organique contient du carbone, de l’hydrogène, et de l’oxygène. (C + H+ O) !MANIPULATIONS REALISEES EN CLASSE !B/ LES 6 TUBES TEMOINS !

!➱ Donc : !- 1/ le lugol atteste de la présence ou de l’absence de sucre complexe (amidon) à froid !- 2/ la liqueur de Fehling indique la présence ou l’absence de sucre réducteur à chaud. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!

N° tube test réalisé interprétation

1 empois d’amidon + quelques gouttes de lugol témoin positif : on a un changement de couleur (précipité violet/noir)

2 solution de glucose + liqueur de Fehling chauffée témoin positif à la liqueur de Fehling : précipité orange

3 solution d’albumine + liqueur de Fehling à froidtémoin négatif : pas de changement à

la liqueur de Fehling : solution bleu profond (même résultat chauffée)

4 eau + quelques gouttes de lugol témoin négatif : pas de changement observé : solution jaune clair

5 liqueur de Fehling à froid + eautémoin négatif : comme le tube 3 :

pas de changement observé : solution bleu profond

6 liqueur de Fehling + eau + chauffagetémoin négatif : comme les tubes 3 & 5 : pas de changement : solution bleu

clair

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C/ LES TESTS EFFECTUES SUR LES ECHANTILLONS DE MATIERE ORGANIQUE !

!Bilan :

- 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.  La matière organique se compose de carbone (C), hydrogène (H) et oxygène (O) via les sucres, les lipides et l’eau, et d’azote (N) via les protéines. Elle peut contenir également de nombreux autres atomes comme le phosphore (P), le soufre (S), le fer (Fe).... Il y a donc une unité chimique du vivant.

Test réalisé{ échantillon biologique + réactif }

Résultat : photo ou observation Interprétation Conclusion

pomme de terre grattée au scalpel + quelques gouttes

de lugoltaches violettes à noires

le changement de couleur jaune or => violet/noir

indique un test positif : le lugol (eau iodée) étant le réactif de l’amidon et de

quelques sucres complexes

la pomme de terre contient de l’amidon

filtrat de lait chauffé à 40°C + acide acétique (1/10 du volume de lait) + 5 mL de

liqueur de Fehling

obtention d’un précipité (solide) orangé

le changement de couleur et d’état solution bleu

profond =>précipité orangé indique un test positif. La

liqueur de Fehling réagissant à chaud avec les

sucres réducteurs (la plupart des sucres),

le lait contient du sucre réducteur (le lactose en

fait)

chauffage à la flamme d’un jaune d’oeuf cuit

obtention d’une teinte verdâtre

le changement de couleur atteste d’un test positif, ce test permettant de vérifier la présence/absence de

soufre S

le jaune d’oeuf contient du soufre

le jaune d’oeuf laissé sur une feuille d’imprimante

blancheobtention de tache

translucide indélébile

le changement correspondant à

l’apparition de taches atteste la présence de

lipides

le jaune d’oeuf contient des lipides (graisses)

idem pour des cerneaux de noix idem idem la noix contient des lipides

lait + rouge Soudan III à ébullition au microscope

optique

blanc d’oeuf cuit coagulé + soude + sulfate de cuivre

CuSO4 ( = test du biuret) + agitation

le blanc d’oeuf contient des protéines (albumine entre

autres)

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