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teach with spac e

→ CatalISS

Études des enzymes dans l’espace

Guide de l'enseignant

En bref page 3

Liens page 4

Résumé des activités page 5

Activité 1 : Catalyseurs et enzymes page 6

Activité 2 : Modélisation des enzymes dans page 8 l’intestin

Activité 3 : Étudier ce que l’ananas fait à la page 10 gélatine

Activité 4 : CatalISS – Études des enzymes dans page 12 l’espace

Activité 5 : Étude de l’effet du pH sur les page 14 enzymes

Annexe 1 : Cartes de langue d’enzymes page 16

3 teach with space – CatalISS | B05a

→ CATALISS

Études des enzymes dans l’espace

EN BREF

Tranche d'âge : 12 - 15 ans

Type : activités reposant sur des expériences

Complexité : variée - certaines activités faciles

et d'autres plus difficiles destinées à des élèves

plus âgés

Temps de préparation pour l'enseignant : ~30

minutes

Durée de la séance : 45 – 60 minutes par activité

Lieu : en intérieur

Matériel utilisé : équipement de laboratoire et

expériences éducatives Proxima du CNES (facul-

tatives)

Description

Dans cet ensemble de cinq activités pratiques, les élèves étudieront la digestion et les enzymes. Ils construiront leurs connaissances sur les catalyseurs et discuteront du rôle que les enzymes jouent dans la digestion et d’autres processus chimiques. Ils appliqueront ces connaissances en menant des versions sur Terre d’expériences que Thomas Pesquet a menées dans la Station spatiale international (ISS).

Les élèves compareront leurs résultats avec ceux de Thomas Pesquet et expliqueront les différences s’il y en a. Ils concluront finalement si les enzymes se comportent différemment dans l’espace et réfléchiront sur les implications que cela pourrait avoir pour la santé et le bien- être des astronautes vivant à bord de l’ISS. En outre, ils développeront leurs compétences expérimentales en faisant des prédictions (sur les résultats de l’expérience), en tenant compte des variables et en se concentrant sur le principe de test objectif.

Les étudiants apprendront

• L'importance d'effectuer un test objectif • Que les enzymes sont des catalyseurs • Comment les enzymes décomposent les molécules • Que la fonction de l’enzyme dépend de plusieurs facteurs différents • Les méthodes et les processus scientifiques grâce à différents types d’expériences • A utiliser les connaissances scientifiques pour comprendre les implications de la science • A planifier une expérience et prendre en compte des variables • A aborder, tester et formuler des idées sur des phénomènes courants • A utiliser des éléments scientifiques simples pour répondre à des questions • A rapporter les découvertes d’une étude scientifique sous forme orale et écrite • A utiliser du matériel et des techniques variés.


→ LIENS

Informations sur la mission de Thomas Pesquet : www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/Proxima

Blog de Thomas Pesquet : blogs.esa.int/thomas-pesquet/

Twitter de Thomas Pesquet : twitter.com/Thom_astro

Ressources ESA pour la classe : www.esa.int/Education/Classroom_resources

Système de suivi ESA de la Station spatiale internationale – Où se trouve l'ISS en temps réel ? : www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/International_Space_Station/Where_is_the_In- ternational_Space_Station

ESA – Space for Kids – Station spatiale internationale : www.esa.int/esaKIDSen/SEMZXJWJD1E_LifeinSpace_0.html

Page des activités de la Station spatiale internationale ESA : www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/International_Space_Station

ESA l’espace pour les enfants – manger dans l’espace : www.esa.int/esaKIDSen/SEMBQO6TLPG_LifeinSpace_0.html

Comment les astronautes mangent-ils dans l'espace ? : www.science.howstuffworks.com/astronauts-eat-in-space.htm

Détails de l’expérience préalable sur les enzymes à bord de l’ISS : www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/436.html

Explication simple des enzymes : www.chem4kids.com/files/bio_enzymes.html


Résumé des activités

Activité Titre Sujet Objectif Prérequis Durée

1 Catalyseurs et enzymes

Étudier comment les catalyseurs et enzymes influent sur une réaction.

Présenter aux élèves l’idée qu’une enzyme est un catalyseur biologique en montrant que les enzymes et les catalyseurs ont la même fonction.

Aucun 60 minutes

2 Modélisation des enzymes dans l'intestin

Étudier l’effet des enzymes en utilisant des tubes à dialyse pour représenter l’intestin.

Comprendre que les enzymes jouent un rôle important dans la décomposition de grandes molécules d’amidon en molécules de sucre plus petites qui peuvent passer par l’intestin dans les vaisseaux sanguins.

Aucun 60 minutes

3 Étudier ce que l’ananas fait à la gélatine

Étudier l’effet de la broméline sur la gélatine en utilisant de l’ananas frais, de l’ananas bouilli et de la gelée.

Comprendre que les enzymes ne fonctionnent que dans des conditions optimales. Comprendre que certaines conditions, telles que l’exposition à de hautes températures, peuvent dénaturer les enzymes.

Aucun 30 minutes, observation le lendemain

4 CatalISS– études des enzymes dans l’espace

Étudier l’effet de l’enzyme pepsine sur la gélatine et comparer les résultats avec ceux de l'expérience menée par Thomas Pesquet à bord de l'ISS.

Appliquer des connaissances sur l’action de l’enzyme pour prédire et analyser les possibles différences entre la digestion de la gélatine sur Terre et dans l’espace. Tenir compte des variables et des tests objectifs.

Idéalement, l’activité 3

30 minutes, observation sur 4 jours

5 Étude de l’effet du pH sur les enzymes

Étudier la décomposition du peroxyde d’hydrogène en présence de l’enzyme peroxydase à différents niveaux de pH.

Comprendre que les enzymes ne fonctionnent que dans une plage de pH optimale avant d’être dénaturées.

Aucun 60 minutes

Remarques : Matériaux peuvent être achetés chez un fournisseur de laboratoires/produits chimiques, par exemple Fisher Scientific. Certains matériaux peuvent être dangereux. Veuillez respecter toutes les instructions fournies dans les fiches de données de sécurité (FDS) ainsi que sur les étiquettes des flacons.


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→ ACTIVITÉ 1 : CATALYSEURS ET ENZYM ES

Dans cette activité, les élèves vont mener une expé rience pour étudier les facteurs qui ont une influence sur le taux de décomposition du peroxyde d’hydrogène.

Le peroxyde d’hydrogène possède la formule H 2O2. Il se décompose lentement pour produire de l’eau et de l’oxygène.

2H2O2 2H2O + O2

Plus spécifiquement, les élèves vont comparer l’eff et de l’ajout d’une enzyme (de la levure – qui contient une enzyme appelée peroxydase), de l’ajout d’un type différent de catalyseur (dioxyde de manganèse (IV)), et de l’augmentation de la temp érature, sur la décomposition du peroxyde d’hydrogène à température ambiante.temperature, on the breakdown of hydrogen peroxide compared to room temperature.

Remarques :

• Le peroxyde d’hydrogène se détériore en stockage et la levure varie dans cette activité selon l’âge, les conditions de stockage et la température.

• L’ajout de détergent au peroxyde d’hydrogène assure que l’oxygène produit est piégé dans les bulles. Le taux de décomposition peut être être jugé en comparant la hauteur de la mousse produite.

• Si vous n’avez pas beaucoup de temps pour la leçon, il peut être utile de peser la levure (0,1 g) et l’oxyde de manganèse (IV) (0,01 g) à l’avance.

• 10 volumes de peroxyde d’hydrogène signifient qu’1 ml de la solution créera 10 ml d’oxygène en se décomposant.

Réponse à la question initiale :

Un catalyseur est un produit chimique qui augmente le taux d’une réaction chimique tout en restant chimiquement inchangé.

Chaque élève/groupe aura besoin des éléments suivant s :

• 12 tubes à essai par groupe d’élèves • 50 ml de peroxyde d'hydrogène avec trois gouttes de liquide vaisselle ajoutées • 0,1 g de MnO2 (dioxyde de manganèse) • 0,4 g de levure sèche • Bécher de 250 ml • Bec Bunsen • Tripode et gaze • Balance avec une précision d’au moins 0,01 g

Santé et sécurité :

L’oxyde de manganèse (iv) est un agent oxydant et dangereux. Le peroxyde d’hydrogène est un produit irritant. Portez des protections pour les yeux et nettoyez immédiatement toute éclaboussure.

Procédure : reportez-vous aux fiches destinées aux élèves.


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Réponses aux questions des élèves :

Le peroxyde d’hydrogène produit des catalyseurs biologiques faits de protéine

Plus il y a de mousse produite en mesurant la hauteur de la mousse

Chaque expérience a été menée trois fois de l’eau et de l’oxygène lorsqu’il se décompose

La levure contient les enzymes peuvent être dénaturées par la chaleur, l’acide ou l’alcali

On peut évaluer le taux de réaction mais ne sont pas utilisés par la réaction

Les catalyseurs accélèrent les réactions une enzyme appelée peroxydase

On peut conclure que les enzymes sont pour aider à trouver une moyenne correcte

Comme ils sont délicats plus le peroxyde d’hydrogène se décompose rapidement

Dioxyde de manganèse

Levure sèche

Eau bouillante

Température ambiante

Dans ces conditions, le taux de décomposition a augmenté

Dans ces conditions, les molécules de peroxyde d’hydrogène ont gagné de l’énergie cinétique et se sont déplacées plus vite

Dans ces conditions, les molécules d’oxygène ont été piégées dans les bulles

Dans ce tube à essai, un catalyseur a été ajouté

Dans ce tube à essai, une enzyme a été ajoutée

Dans ce tube à essai, un catalyseur biologique a été ajouté

Dans lequel de ces quatre tubes à essai le taux de décomposition du peroxyde d’hydrogène a-t-il été le plus important ?

Cela dépendra des conditions réelles mais cela sera soit l’oxyde de manganèse (IV) soit la levure

Sur la base de tes découvertes, quelle méthode d’augmentation du taux de décomposition du peroxyde d’hydrogène recommanderais-tu à un scientifique qui souhaite obtenir la décomposition la plus rapide possible d’un échantillon ? La réponse dépendra des conditions réelles mais cela sera soit le catalyseur (oxyde de manganèse (IV)) soit l’enzyme (levure).


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→ ACTIVITÉ 2 : MODÉLISATION DES ENZYM ES DANS L'INTESTIN

Dans cette activité, les élèves réaliseront une mod élisation de la digestion des aliments par les enzymes dans l'intestin en utilisant une membrane s emi-perméable appelée tube à dialyse. Ce tuyau agit de la même manière que l’intestin, il ne permet pas aux grandes molécules de passer. Il ne laisse passer que les petites molécules de sucre , exactement comme l’intestin !

Reportez-vous aux fiches destinées aux élèves pour les instructions de l’expérience.

Remarques :

• Les tubes de dialyse doivent être suffisamment longs pour que les étudiants puissent facilement faire un nœud à une extrémité mais ils doivent entrer dans un tube à essai.

• Une fois que la solution est dans le tube à dialyse, un trombone sur l’extrémité pliée est suffisant pour fermer hermétiquement le haut du tube.

• Prévenez les étudiants de ne pas mettre trop d’eau dans les tubes à essai sinon ils vont déborder lorsque l’on y ajoutera le tube à dialyse.

• Démontrez comment tester la présence d’amidon (une goutte de solution iodée devient noire) et de glucose (voir le point suivant) avant que les étudiants ne commencent à travailler.

• Le glucose peut être testé en utilisant des bandelettes de test d’urine qui sont vendues toutes prêtes et peuvent être coupées en deux pour faire des économies.

Préparer l’amylase au dernier moment : • dissoudre l'enveloppe d'un cachet de Maxilase acheté en pharmacie en le malaxant sous un filet d'eau. • quand il ne reste que l'intérieur du cachet, le broyer dans 50 ml d'eau distillée. Bien mélanger jusqu'à

dissolution totale.


• 2 tubes à essai (pour ébullition) • Porte-tube • 2 tubes à dialyse de 15 cm de longueur (pré-trempés dans de l’eau)* • 1 ml de solution d’amylase • 10 ml de solution d’amidon • 4 bandelettes test de glucose** • 1ml de solution iodée • Plateau de coloration )

Liens d’équipement :

* se les procurer auprès d’une infirmière ou www.fishersci.fr/shop/products/11472384/11472384 ** se les procurer en pharmacie ou www.fishersci.fr/shop/products/medi-test-glucose/10184901

Santé et sécurité :

La solution iodée est un produit chimique peu dangereux. Cependant, en cas de contact avec la peau, rincer immédiatement avec de l’eau.

Procédure:

Reportez-vous aux fiches destinées aux élèves.


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2 Réponses aux questions des élèves :

Premier tube Amidon + enzyme

Deuxième tube Amidon uniquement

De l’amidon présent dans l’eau au début de l’expérience ?

NON

NON

De l’amidon présent dans l’eau à la fin de l’expérience ?

NON

NON

Du glucose présent dans l’eau au début de l’expérience ?

NON

NON

Du glucose présent dans l’eau à la fin de l’expérience ?

NON

OUI

1. Les molécules d’amidon sont trop grandes pour passer par les petits trous du tube à dialyse. 2. L’enzyme décompose l’amidon en petites molécules. 3. Le glucose ne peut se former parce que le tube ne contient rien qui pourrait décomposer

l’amidon. 4. Diffusion

Le diagramme terminé devrait ressembler à quelque chose comme cela

molécule d’eau

molécule de glucose

intérieur du bécher intérieur du tube

paroi du tube à dialyse


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→ ACTIVITÉ 3 : ÉTUDIER CE QUE L’ANAN AS FAIT À LA GÉLATINE

Dans cette activité, les élèves étudieront l’effet de l’ananas (qui contient un mélange d’enzymes appelé broméline) sur la gélatine en gelée. En étud iant l’ananas frais et l’ananas bouilli, ils découvriront que l’ananas bouilli n’a aucun effet s ur la gelée mais que l’ananas frais le digèrera facilement. Cela est dû à la broméline dans l’anana s qui est dénaturée lorsque celui-ci est bouilli.

Un certain travail est nécessaire pour préparer les seringues de gélatine avant la leçon.

Préparation de l’ananas bouilli

Il est nécessaire de bouillir à l’avance l’ananas car il doit exposé à des températures supérieures à 65 ºC pendant une demi-heure pour s’assurer que toute la broméline est dénaturée.

Vous aurez besoin des éléments suivants : • Ananas frais • Couteau tranchant • Bouilloire • Bol

Procédure : 1. Coupez l’écorce rigide de l’ananas. 2. Coupez l’ananas en tranches d’environ 1 cm d’épaisseur. 3. Coupez les tranches en sections d’environ 1 cm de large et 2 cm de long. 4. Faites bouillir 1 litre d’eau dans la bouilloire et versez-la dans le bol. 5. Ajoutez les morceaux d’ananas dans le bol et laissez-les pendant 30 minutes. 6. Enlevez l’eau du bol et placez les morceaux d’ananas sur du papier absorbant pour les sécher. 7. Mettez les morceaux dans un récipient hermétique étiqueté ‘ananas bouilli’ et utilisez dans

les 24 heures.

Remarque : Les élèves devront disposer de sections d’ananas frais, pas en conserve. L’ananas en conserve a été pasteurisé et la broméline qu’il contient a été dénaturée.

Préparation des tubes à gelée

Vous aurez besoin des éléments suivants : • Assez de tubes à essai pour que chaque groupe d’élèves en ait 3 remplis de gelée • Un paquet de gelée ou gélatine alimentaire • Des porte-tubes ou une autre méthode pour s’assurer que les tubes à essai se tiennent droit • Une bouilloire • Une cuillère pour mélanger la gelée • Une carafe pour préparer la gelée

Procédure: 1. Préparez la gelée/gélatine selon les instructions figurant sur l’emballage. 2. Remplissez chaque tube à essai de gelée, à une hauteur de 5 cm. 3. Placez les tubes à essai dans les porte-tubes (ou un autre système de maintien) et placez-les

dans un endroit frais (idéalement un réfrigérateur) pendant 8 heures.


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3 Étude principale Chaque élève/groupe aura besoin des éléments suivant s : • Trois tubes à essais remplis de gelée • Un morceau d’ananas frais assez grand pour pouvoir y couper un morceau d’1 cm • Un morceau d’ananas bouilli d’environ 1 cm carré • Porte-tube • Couteau/scalpel • Planche à découper/assiette • Un marqueur • Une pince à épiler

Santé et sécurité Les élèves doivent faire attention de ne pas se couper lorsqu’ils utilisent le couteau/scalpel. S’ils se coupent, ils doivent prévenir immédiatement un membre du personnel. Appliquez une pression sur la blessure jusqu’à ce qu’elle arrête de saigner ou qu’arrive une aide médicale.

Procédure : Reportez-vous aux fiches destinées aux élèves.

Discussion: À la fin de la séance, les élèves devraient déjà pouvoir voir que l’ananas frais a commencé à digérer la gélatine. On verra du liquide en haut du tube qui n’est pas présent dans le tube de contrôle ou le tube d’ananas bouilli. Le lendemain, une grande partie de la gélatine, voire la totalité, aura été digérée par l’ananas frais et le liquide sera clair. L’ananas devrait flotter en haut du liquide mais la broméline qui a été relâchée aura continué à digérer la gélatine car elle reste inchangée par le processus.

Réponses aux questions des élèves :

L’ananas frais contient de la broméline, un mélange d’enzymes avec un site actif conçu pour lui permettre de rompre les longues molécules de collagène en molécules plus petites. La gélatine est faite à partir d’une protéine appelée collagène. Cette protéine prend la forme de longues molécules dans une triple hélice.

Une fois que le collagène a été réduit en molécules plus petites, l’eau piégée à l’intérieur est relâchée.

Lorsque l’eau chaude est ajoutée à la gélatine, les longues chaînes de protéine se déroulent et les molécules d’eau peuvent se mêler au collagène.

Au fur et à mesure que le collagène refroidit, il essaie de reformer la triple hélice mais les molécules d’eau sont piégées à l’intérieur, ce qui forme une gelée semi-solide, semi-liquide.

Explique pourquoi l’ananas bouilli a un effet différent de celui de l’ananas frais sur la gélatine : La broméline dans l’ananas bouilli est dénaturée en raison de l’exposition à de hautes températures. Cela détruit le site actif, ce qui entraîne l’impossibilité de digérer la gélatine.


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→ ACTIVITÉ 4 : CATALISS – ÉTUD ES DES ENZYMES DANS L’ESPACE

Dans cette activité de classe vous réaliserez une v ersion terrestre de l’expérience CatalISS que Thoma s Pesquet a effectuée à bord de l’ISS. Vous allez dis poser de deux ensembles de seringues contenant un mélange de gélatine et une enzyme appelée pepsine. Les élèves utiliseront leurs connaissances des enzymes et de la microgravité pour prévoir s’il y a ura ou non des différences dans les résultats sur Terre par rapport aux résultats en orbite et ils es saieront d’expliquer ces différences.

Un certain travail est nécessaire pour préparer les seringues de gélatine avant la séance.

Remarques : 1. Si vous ne pouvez pas acquérir de pepsine dans votre école, cette expérience peut être effectuée

avec du jus d’ananas frais non pasteurisé (qui contient de la broméline, un ensemble d’enzymes qui va digérer la gélatine).

2. La pepsine doit être stockée dans un réfrigérateur lorsqu’on ne s’en sert pas.

Préparation des seringues

Vous aurez besoin des éléments suivants :

• Sachet (6 g) de gélatine en poudre • Une bouteille de colorant alimentaire • 2 seringues de 10 ml* • Balance à 0,01 g si possible • Tasse à mesurer • Huile de cuisson

Liens d’équipement : * Se procurer en pharmacie ou www.fishersci.fr/shop/products/syringes-27/11547302

Procédure :

1. Pesez 2 g de gélatine d’un sachet de gélatine. 2. Chauffez 50 ml d’eau dans une bouilloire. 3. Ajoutez 2 g de gélatine à l’eau chaude (pour créer une solution à 4 %). 4. Mélangez jusqu’à ce que la gélatine soit complètement dissoute. 5. Ajoutez 1-2 goutte(s) de colorant alimentaire et mélangez jusqu’à ce

qu’il soit uniformément réparti. 6. Prenez les deux seringues de 10 ml. Mettez délicatement de l’huile

dedans puis faites-la sortir des seringues en vous assurant qu’il y a une fine couche d’huile sur l’intérieur de chaque seringue (cela facilitera l’extraction de la gélatine solidifiée).

7. Remplissez les deux seringues avec 7 ml de solution de gélatine. 8. Tournez la seringue vers le haut et évacuez délicatement la

gélatine jusqu’à ce qu’elle atteigne la marque de 3 ml. 9. Mettez les deux seringues de gélatine dans le réfrigérateur

orientées vers le haut et attendez au moins 2 heures pour que la gélatine se solidifie.


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4 Disposition de CatalISS dans la salle de classe

Vous pouvez effectuer cette procédure vous-même comme démonstration. Sinon vous pouvez choisir que les élèves réalisent les différentes étapes du processus.

Vous aurez besoin des éléments suivants : • Une bouteille (25 g) de poudre de pepsine • 2 vannes* • 2 adaptateurs** • 2 seringues de 5 ml*** • Balance de poche • Les 2 seringues de gélatine préparées • Une boîte de limonade translucide • Tasse à mesurer • 2 cuillères à café • Une balance et une nacelle de pesage

Liens d’équipement : * www.fishersci.fr/shop/products/1-way-stopcock/11722683 ** www.fishersci.fr/shop/products/polypropylene-female-straight-luer-coupler/11891120 *** www.fishersci.fr/shop/products/eccentric-luer-tip-three-part-syringe-1/11703323

Santé et sécurité

La pepsine est irritante pour la peau et présente un danger d'aspiration. Veuillez respecter toutes les instructions fournies dans les fiches de données de sécurité (FDS) ainsi que sur les étiquettes des flacons.

Procédure: Reportez-vous aux fiches destinées aux élèves.

Note: Pour des résultats optimaux, l’ensemble doit rester à une température comprise entre 20oC et 22oC.

Résultats et discussion attendus : En orbite et donc dans des conditions de microgravité, l’attraction gravitationnelle de la Terre n’affecte pas les deux seringues car elles sont en chute libre. Il ne devrait donc pas y avoir de différences entre les deux ensembles de seringues. La pepsine ne subit pas de forces externes et les deux ensembles devraient produire de la gélatine qui est équitablement digérée.

Sur Terre, par contre, la gravité jouera un rôle. Comme la pepsine digère la gélatine, elle transformera la gélatine en une solution d’eau contenant des peptides (petits fragments de protéine). La solution de pepsine possède une densité plus importante que la solution de peptide. Par conséquent, pour l’ensemble qui a la pepsine au-dessus de la gélatine, la solution de pepsine devrait rester dans une couche au-dessous de la solution de peptide et devrait rester au contact de la gélatine. Cependant, pour l’ensemble qui a la gélatine au-dessus de la pepsine, la pepsine plus dense formera une couche en dessous de la solution de peptide. Mais dans cette disposition, c’est la solution de peptide qui est en contact avec la gélatine et non pas la pepsine. Comme les enzymes n’auront pas de contact aussi bon, cet ensemble de seringue devrait montrer moins de digestion de la gélatine.

Une fois qu’ils ont terminé l’expérience, les élèves pourront comparer leurs résultats avec ceux de Thomas Pesquet et tireront des conclusions concernant l’effet de la microgravité sur l’expérience. Demandez aux élèves si ce sont les enzymes qui ont été affectées ou si la différence se trouve dans les propriétés physiques distinctes des solutions. Préparez-vous à ce que vos résultats ne correspondent pas à ces résultats prévus car l’expérience est plus sensible que d’autres aux facteurs externes en particulier à la température.


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→ ACTIVITÉ 5 : ÉTUDE DE L’EFFET DU pH SUR LES ENZYMES

Dans cette activité, les élèves étudieront l’effet du pH sur l’activité des enzymes. Ils étudieront la décomposition du peroxyde d’hydrogène en présenc e de l’enzyme peroxydase que l’on trouve dans les pommes de terre. En variant le pH des solu tions, les élèves pourront trouver les conditions optimales pour la peroxydase.


• 5 ml de chaque solution (pH3, 5, 7, 9 et 11) • 5 ml de solution de peroxyde d'hydrogène avec trois gouttes de liquide vaisselle ajoutées • 5 cylindres de pomme de terre de 4 cm de long • 10 tubes à essai • 2 porte-tubes • 1 règle • Papier pH • Gants et lunettes de protection

Remarque :

10 volumes de peroxyde d’hydrogène signifient qu’1 ml de la solution créera 10 ml d’oxygène en se décomposant.

Préparation de la solution tampon :

pH3 Acide chlorhydrique à 0,001 mol/dm3 pH5 Volumes égaux d’acide éthanoïque à 0,5 mol/dm3 et d’acétate de sodium à 0,5 mol/

dm3 pH7 Eau du robinet pH9 4 ml de carbonate de sodium à 0,2 mol/dm3 + 46 ml de bicarbonate de sodium à 0,2

mol/dm3 + 150 ml d’eau pH11 0,001 mol d’hydroxyde de sodium

Santé et sécurité Le peroxyde d’hydrogène est un produit irritant. Portez des protections pour les yeux et nettoyez immédiatement toute éclaboussure. Les protections pour les yeux doivent aussi être portées lorsque vous manipulez les solutions tampons.

Procédure :

Reportez-vous aux fiches destinées aux élèves.


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5 Réponses aux questions des élèves :

Le graphique devrait avoir la forme d’un U renversé avec un pic au pH 7

1. Le tube le plus acide a un pH de 3 2. Les tubes qui feraient passer un indicateur universel au bleu/violet ont un pH de 9 et 11 3. Le tube neutre a un pH de 7 4. L’enzyme est la plus active à un pH de 7 5. L’enzyme est la moins active à un pH de 3 et/ou 11 6. L’enzyme est probablement dénaturée à un pH de 3 et/ou 11

Tu devrais avoir trouvé que l’enzyme fonctionnera mieux à un pH spécifique, ou optimal. Explique ce qui arrive à une enzyme lorsqu’elle est exposée à des niveaux de pH en dehors de sa plage optimale. Lorsqu’une enzyme est exposée à des niveaux de pH en dehors de sa plage optimale, elle est dénaturée et elle est incapable de remplir sa fonction. Lorsqu’une enzyme est dénaturée, son site actif est détruit, ce qui veut dire qu’elle ne peut plus se lier à sa molécule cible.

Discussion :

Cette activité peut très bien être reliée à l’activité 4. Dans l’activité 4, la pepsine doit être mélangée avec de la limonade sans gaz. C’est parce que la pepsine fonctionne mieux en milieu acide ou à pH faible. Cela peut aussi être relié avec l’idée de la digestion humaine : l’estomac contient de l’acide qui ‘active’ les enzymes.

Activité de prolongement : langage des enzymes

1. En annexe vous trouverez une feuille avec 3 cartes contenant des descripteurs clés concernant les enzymes. Découpez ces trois cartes et placez-les tournées vers le bas.

2. Un élève volontaire prend une carte au hasard et pense à une phrase comprenant l’un des mots sur la carte.

3. Cet élève choisit alors le ‘volontaire’ suivant ; les cartes sont mélangées et le processus continue. 4. Il n’est pas permis de répéter les phases !

Cette activité encouragera les élèves à penser à la terminologie qu’ils doivent utiliser lorsqu’ils décrivent les processus d’enzyme.


Annexe 1 : Cartes de langue d’enzymes

Collision En collision Entré en collision

Site(s) actif(s)

Dénaturer

Dénaturé

Dénature

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