enseignement d’exploration

en biotechnologiesclasse de seconde

audrey gumez / richard yilmaz / abdelkader ferhi

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ISBN : 978-2-7135-3263-4© Éditions Casteilla, 2011 – 9 rue Michael Faraday, 78184 Saint Quentin en Yvelines CedexTous droits de traduction, de reproduction et d’adaptation réservés pour tous pays.La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1er de l’article 40).Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, sans autorisation de l’éditeur ou du Centre français du droit de copie (20, rue des Grands-Augustins 75006 Paris), constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.

Responsable éditoriale : Hafida Jemni Di Folco Conception graphique : Isabelle Métayer Mise en page : SCM, ToulouseCouverture : Claire Balay Illustrations : Gérard AllaguillemetteCrédit iconographique : Tous droits réservés

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De l’environnement à la santé, en passant par l’agroalimentaire et la cosmétique, les biotechnologies s’imposent dans la recherche-développement, les analyses et la production. Ce secteur nécessitera un grand nombre de professionnels dans les années à venir.

La réforme de la classe de seconde a institué les enseignements d’exploration (EDE) en biotechnologie. Cette nouvelle approche a pour objectif de désacraliser la section scientifique et donner aux autres filières l’aura qui leur fait défaut. Il est tout à fait possible de réussir les études et d’élaborer un projet professionnel avec un autre baccalauréat que le sacro-saint S, notamment avec les sciences et technologies de laboratoire.

C’est pourquoi, l’EDE de biotechnologies est ouvert au choix optionnel des élèves.

L’EDE de biotechnologies vise à faire découvrir l’univers des métiers du secteur aux élèves de seconde par le biais d’activités théoriques et pratiques.

L’enseignement suit trois axes qui sont la bio-industrie, la santé et l’environne-ment. Les élèves découvrent le monde des biotechnologies à travers des travaux en laboratoire dont le principe est de rendre l’élève acteur de sa formation et ren-forcer son autonomie. Cette conception aborde les connaissances scientifiques en biologie par une approche concrète, développe les méthodes de travail et favorise la prise d’autonomie, en synergie avec les autres disciplines (français, mathématiques, physique chimie, éducation civique, géographie…).

Le résultat en est la valorisation des aptitudes de l’élève. Valorisation d’autant plus efficace que l’évaluation sort de la notation classique et met en avant l’attitude, le savoir faire et la communication. Le résultat n’est plus un chiffre abscons mais un « bilan de compétences » qui permet de cibler, de suite, les forces et faiblesses de l’élève. La présentation des métiers présents dans les 3 axes précités permet au lycéen de se projeter dans un avenir professionnel afin de renforcer l’attrait pour la matière et la motivation.

Toutes ces réflexions ont conduit à l’élaboration de cet ouvrage. Les activités théoriques et pratiques, regroupées, par thème suivent une progression logique qui colle à ce qui est fait dans le monde professionnel (conception, fabrication, contrôles qualité par exemple). Une méthode d’évaluation originale permet à l’élève de visualiser, à tout moment, les progrès effectués et ceux à réaliser. Enfin, une présentation de l’enseignement post-baccalauréat et des fiches métiers favorisent une orientation par choix et non plus par défaut, dès la classe de seconde. Ce livre, clé en main, dont le contenu a été testé auprès d’élèves de seconde, sera un outil efficace tant pour les élèves intéressés par les biotechnologies que pour l’enseignant.

Les auteurs

Avant-propos

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Programme

Programme de biotechnologies en classe de seconde générale et technologique

Enseignement d’exploration

PréambuleLes évolutions des biotechnologies dans les domaines de l’environnement, de la santé, de la recherche et de l’industrie conduisent la société à s’interroger sur son devenir. Cette réflexion a besoin de diagnostics précis, d’analyses fiables et de productions innovantes, conduites avec un souci d’assurance qualité et de sécurité biologique. Les biotechnologies conduites en laboratoires d’analyse ou de production (domaine médical, pharmaceutique, agroalimentaire…) offrent à l’Homme une source de savoirs et de savoir-faire novateurs adaptés à l’évolution des exigences indispensables à la préservation de sa santé et de son envi-ronnement. Les biotechnologies se sont imposées comme science à part entière et font l’objet d’enseigne-ments au lycée et à l’université pour conduire à des métiers d’avenir en constante évolution. Les technolo-gies de l’information et de la communication seront mises en œuvre en de nombreuses circonstances. Il pourra s’agir de technologies généralistes dont on fera ici un usage spécialisé, notamment l’internet en utilisation conjointe avec des techniques de laboratoire de biotechnologies.Les productions pédagogiques, les travaux d’élèves, gagneront à être exploités, en classe et hors de la classe dans le cadre d’un environnement numérique de travail (ENT).

Objectifs

> Un enseignement qui ouvre sur l’univers des métiers des biotechnologiesL’enseignement d’exploration de biotechnologies offre la possibilité aux élèves de pratiquer des activités technologiques en laboratoires de biotechnologies. Ils découvrent ainsi l’importance de la technologie appliquée en recherche et production de biens ou de services dans les secteurs de la santé, de l’environne-ment et des bio-industries. Dans le cadre de leur projet d’orientation, cet enseignement d’exploration invite les élèves à se projeter dans les métiers des biotechnologies : technicien supérieur, ingénieur, chercheur en biologie. Il donne à l’élève des éléments d’aide à la décision pour choisir une formation dans ces secteurs d’activités.

> Un enseignement de sciences biologiques qui oriente vers les études supérieures scientifiques en biologie

L’encadré ci-après illustre la diversité des offres de formation conduisant à des diplômes de niveaux différents de qualification. Visées après un baccalauréat scientifique ou technologique, ces formations supérieures diplômantes en biologie sont implantées en lycées, à l’université ou en écoles supérieures spécialisées :

• Brevets de Techniciens Supérieurs (BTS) : BTS Analyses de biologie médicale ; BTS Bio-analyses et contrôles ; BTS Biotechnologies ; BTS Esthétique-cosmétique ; BTS Qualité dans les industries alimentaires et les bio-industries ; BTS Métiers de l’eau ; BTS Hygiène-propreté-environnement ; BTS agricoles.

• Diplômes en préparateur en pharmacie. • Diplômes universitaires technologiques (DUT)

- Biologie appliquée, - Hygiène sécurité environnement.

• Diplôme de Technicien supérieur (DTS) Imagerie médicale et radiologie thérapeutique (IMRT). • Diplômes universitaires (licence, licence pro, master, master pro, doctorat). • Diplômes d’ingénieur en agronomie, en qualité, en production, diplôme vétérinaire.

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Programme

L’accès à certaines écoles peut nécessiter une poursuite d’étude en classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE) de type Technicien Biologiste (TB), adaptation pour les techniciens supérieurs (ATS), Biologie Chimie, Physique, Sciences de la Terre (BCPST).

> Des activités technologiques au laboratoire qui rendent l’élève acteur de sa formation.L’enseignement d’exploration de «  biotechnologies  » prend appui sur les acquis du socle commun des connaissances et de compétences. Il se décline sous la forme d’activités technologiques qui donnent lieu à la mise en œuvre de techniques de laboratoire. Il vise le développement de compétences méthodolo-giques, transversales ou spécifiques et permet de découvrir la diversité des domaines des biotechnologies. Les activités technologiques réalisées principalement en laboratoires de biotechnologie permettent aux élèves : • de les initier à la démarche expérimentale en y incluant la dimension technologique, • de découvrir leurs aptitudes à la manipulation en laboratoire, • d’expérimenter un enseignement fondé sur une pédagogie pratique accompagnée, • d’aborder des connaissances scientifiques en biologie via cette approche concrète.

cOmPétences viséesL’enseignement d’exploration de « biotechnologies » concourt à développer les méthodes de travail pour une meilleure prise d’autonomie dans les apprentissages. Certaines des compétences méthodologiques développées sont transférables, en synergie avec d’autres disciplines. Elles pourront être renforcées à l’occasion de l’accompagnement personnalisé.Les compétences essentielles mises en œuvre, sont représentatives des compétences spécifiques de la démarche technologique en laboratoire visées lors du cycle terminal d’études en biotechnologie : • S’approprier la démarche expérimentale avec sa dimension technologique. • Mettre en œuvre au laboratoire une manipulation de biotechnologie. • Utiliser le matériel selon les instructions spécifiques. • Travailler en équipe. • Acquérir de l’autonomie. • Présenter et interpréter des résultats expérimentaux. • Rendre compte à l’oral et à l’écrit de la démarche et des conclusions d’une activité • Rechercher et sélectionner le(s) document(s) en lien avec la thématique.

Les activités technologiques prennent appui sur une thématique faisant appel aux propriétés du vivant à des fins de production de biens ou de services. Elles peuvent être complétées par des conférences, des visites de laboratoires, des films (analyses de biologie médicale, recherche, contrôle de produits industriels, police scientifique).

activités biOtechnOlOgiques PrOPOsées

> Un enseignement d’exploration qui favorise l’initiative et la créativité pédagogique.Le programme est construit autour de trois grands domaines d’activité du champ des Biotechnologies. Chaque domaine présente des thématiques faisant l’objet de travaux d’étude en laboratoire. Le professeur choisit des domaines, des thématiques, les activités technologiques à mettre en œuvre pour construire son enseignement. À l’issue de la formation, l’élève devra avoir exploré différentes méthodes et outils ainsi que des thématiques lui permettant de découvrir les formations et les métiers des biotechnologies. Les activi-tés technologiques sont donc présentées à titre d’exemple et sans avoir de caractère exhaustif. D’autres activités peuvent être mises en œuvre dans la mesure où elles répondent aux objectifs de cet enseigne-ment. Les activités permettent d’aborder les champs disciplinaires des biotechnologies : biologie humaine, microbiologie, immunologie, biochimie. Le professeur peut utiliser les ressources locales, en prenant appui sur les formations proposées par l’établissement et/ou le tissu professionnel local en lien avec les biotechnologies.

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Programme

I/ Bioindustries : industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiquesLes principaux domaines d’application des bio-industries ainsi que la démarche commune mise en œuvre lors d’une production industrielle seront préalablement présentés. Les activités proposées illustrent les principales thématiques de la production d’un aliment, ici le pain ou le yaourt, mais d’autres productions peuvent être envisagées (production de médicaments ou d’un produit cosmétique ou d’un autre aliment) : biotransformation, micro-organisme utile, contrôle d’un produit fini, recherche industrielle.

Questionnement Thématique Connaissances associées Activités technologiques susceptibles d’être mises en œuvre

• Comment fabriquer un yaourt ?• Comment fabriquer du pain ?Fabrication par biotransformation

• Transformationbiologiqued’une matièrepremière

• Actionenzymatique• Paramètresinfluençantlaproduction• Optimisationd’unprocessus• Caractèrehydrophobeethydrophile

- émulsion- membraneplasmique

Mise en œuvre d’une production : pesée,mélangeferment-matièrepremière,incubationMise en évidence du résultat de la transformation biologique :acidification,coagulation,productiondegazDétermination de l’influence des paramètres biologiques et physico-chimiques : températured’incubation,pH,natureetquantitéduferment,natureetquantitédesubstrat,présenced’antibiotiquesdanslelaitMise en évidence des caractéristiques d’une émulsion :réalisationd’uneémulsion,doublecolorationaurougeneutreetnoirsoudan,observationmicroscopiquedegoutteletteslipidiques

• Quelle est la nature du ferment ?• Quelles sont les caractéristiques

technologiques du ferment ?• Comment est produit le ferment ?Les micro-organismes utiles

• Distinctioneucaryoteprocaryote• Fermentslactiques,levuresde

boulangerie• Milieuxettestsdecaractérisation• Multiplicationdesmicro-organismes• Milieuxdeculture

Caractérisation de micro-organismes : observationmicroscopiquedirecte,isolementenboîtedePétri,miseen évidencedecaractèresbiochimiquesProduction du ferment : cultureenmilieuliquide,dénombrementdesmicro-organismesd’uninoculum,croissanceenmilieuliquidenonrenouvelé

• Quels sont les critères analysés pour vérifier la qualité d’un produit ?

• Quelles sont les valeurs de référence utilisées ?

Contrôle d’un produit fini

• Qualitésanitaire- Contaminationmicrobienne,

isolementssélectifs,identification• Qualiténutritionnelle

- Compositionbiochimique :glucides,lipides,protides,vitamines,acidesnucléiques,ionsminéraux

- Méthodesséparativesetméthodesde dosages

• Qualitéorganoleptique- Analysesensorielle

• Comparaisonàunevaleurderéférence

Recherche et dénombrement de micro-organismes contaminants : isolementsurmilieuxsélectifs,identificationbiochimique,dénombrementAnalyse qualitative des constituants biochimiques d’un produit :CCMdesglucides,électrophorèsedesprotéinesAnalyse quantitative des constituants biochimiques d’un produit : dosageducalcium,dosagedulactose,dosagedel’acidelactique,dosagedesprotéines

• Comment la recherche fondamentale permet-elle de concevoir et/ou améliorer des produits (cosmétiques, alimentaires, pharmaceutiques) ?

Recherche industrielle

L’actualitéscientifique,àtraversdesfilms,deslogicielséducatifs,desarticlesscientifiquesoulavisited’unlaboratoirederechercheetdéveloppement,peutpermettred’aborderlesenjeuxetlesproblématiquesdelarechercheindustrielle(découvertedemédicament,nouveauxprocédésde conditionnement…)

Ces activités peuvent être complétées par une visite d’un site industriel, d’un laboratoire et/ou d’une ligne de production.

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ProgrammeProgramme

II/ Santé : diagnostic, traitement, préventionLes principaux domaines d’application de la santé ainsi que la démarche commune mise en œuvre lors de l’étude d’une pathologie seront préalablement présentés. Les activités proposées illustrent les principales thématiques de l’étude d’une pathologie  : analyses biologiques en vue d’un diagnostic, traitement aux antibiotiques, prévention de la transmission des agents infectieux, recherche médicale.

Questionnement Thématique Connaissances associées Activités technologiques susceptibles d’être mises en œuvre

• Pourquoi le médecin prescrit-il une analyse médicale ?

• Quelles analyses au laboratoire permettent de vérifier le fonctionnement d’un organe ?

• En quoi la « numération formule sanguine » informe-t-elle sur l’état de santé du patient ?

Analyses biologiques en vue d’un diagnostic

• Organes,tissus,cellules• Liquidesbiologiques• Constantesbiologiques• Rôledescellulessanguines

- (transportdudioxygène,défensecontrelesagentsinfectieux,coagulation)

Mise en évidence de molécules biologiques, témoins de pathologie : électrophorèsedeprotéinesanormales,albuminedanslesurinesAnalyse quantitative des constituants biochimiques d’intérêt diagnostique : glucose,protéines,lipides,enzymessériques…dansunsérumoudansuneurineAnalyse qualitative et quantitative des cellules sanguines

- Examensmicroscopiquesd’unfrottis- Identificationmiseenévidenced’élémentsanormaux

• Comment identifier une bactérie responsable d’une maladie infectieuse ?

• Comment choisir le traitement adapté ?

• Pourquoi le recours aux antibiotiques ne doit-il pas être systématique ?

Traitement aux antibiotiques

• Prélèvementbiologique• « Produitpathologique »• Identificationbactérienne

- Démarched’identification- Milieuxd’isolementssélectifs- Milieuxnonsélectifs- Milieuxettestsd’identification- Sensibilitéauxantibiotiques- Propriétésd’unantibiotique- Concentrationminimaleinhibitrice

Démarche d’identification bactérienne- Observationsmicroscopiques- Observationsmacroscopiques- Isolement-testd’identification

Étude de la sensibilité aux antibiotiques- Miseenévidencedeseffetsantimicrobiens- Antibiogrammeenmilieugélosé

• Comment lutter contre les micro-organismes ?

• Comment limiter les infections nosocomiales ?

• Comment prévenir les contaminations microbiennes ?

• Comment prévenir les maladies infectieuses ?

Prévention de la transmission des agents infectieux

• Hygiène• Décontaminationdésinfection

stérilisation- Risquebiologique- Infectionsnosocomiales

• Notiondeprophylaxie• Notiondegroupederisques

biologiquesdesbactéries• Vaccinationsérothérapie• AnticorpsetAntigène

Prélèvement aseptiqueMise en évidence d’une contamination de surface (« lames contact »)Mise en évidence d’efficacité d’un antibactérienRecherche d’un anticorps dans un sérum (test d’agglutination)

• Comment la recherche médicale permet-elle de progresser dans le diagnostic et dans le traitement de maladies génétiques ?

Recherche médicale : thérapie génique

L’actualitéscientifique,àtraversdesfilms,deslogicielséducatifs,desarticlesscientifiquesoulavisited’unlaboratoirederecherchemédicale,peutpermettred’aborderlesenjeuxetlesproblématiquesde la recherchemédicale(miseaupointd’unvaccin,thérapiegénique…)

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Programme

III/ Environnement : pollution, dépollution, amélioration de la production, contrôles de la qualité de l’eau, de l’air, du sol et des surfacesLes principaux domaines d’application ainsi que la démarche commune mise en œuvre lors d’une production industrielle seront préalablement présentés. Les activités proposées illustrent les principales thématiques de la production d’un aliment, d’autres productions peuvent être envisagées (production de médicaments ou d’un produit cosmétique ou d’un autre aliment)  : caractérisation de la pollution de l’environnement, dépollution biologique, contrôles, recherche agronomique.

Questionnement Thématique Connaissances associées Activités technologiques susceptibles d’être mises en œuvre

• Qu’est-ce qu’un environnement propre ?

• Comment évaluer la pollution microbiologique de l’environnement ?

• Comment évaluer la pollution chimique de l’environnement ?

Caractérisation de la pollution de l’environnement

• Notiondefloremicrobienne(del’eau,de l’air,dusol)

• Conséquencesdelapollutionsurlasantéetsurl’environnement

• Contrôled’hygiènedessurfaces• Contrôlemicrobiologiquedel’eau,de

l’air,dusol• Notiondetémoindecontamination

fécale• Milieuxd’isolementssélectifsetnon

sélectifs

Recherche et dénombrement de micro-organismes de l’environnement

- Ensemencementparboîtecontact- Observationsmicroscopiqueset macroscopiques

Mesure des paramètres physico-chimiques d’une eau, eutrophisation

- Dosagedesnitratesetdesnitrites,des phosphates- DéterminationdupHd’uneeau- Mesuredelaturbidité

• Comment assainir une eau polluée ?

• Comment valoriser des déchets organiques ?

• Qu’est-ce qu’une boue activée ?Dépollution biologique

• Procédésdedépollutionbiologiqueetde traitementdesdéchets

Dépollution des nitratesIsolement d’un micro-organisme cellulolytiqueDosage des matières organiques

• Comment fabriquer un organisme génétiquement modifié (OGM) ?

• Comment isoler des micro-organismes producteurs dans l’environnement ?

Recherche agronomique

L’actualitéscientifique,àtraversdesfilms,deslogicielséducatifs,desarticlesscientifiquesoulavisited’unlaboratoirederechercheagronomique,peutpermettred’aborderlesenjeuxetlesproblématiquesdelarechercheagronomique(découvertedemédicament,nouveauxprocédésdeconditionnement…)

Ces activités peuvent être complétées par une visite de station d’épuration des eaux usées ou un laboratoire de recherche appliquée

➜➜ © Ministère de l’Éducation nationale > www.education.gouv.fr

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Les métiers de l’environnement après un baccalauréat en sciences et

technologies des laboratoires

Responsable station de station d’épurationFonctions

Le responsable de station d’épuration coordonne et supervise les différentes phases de traitement des eaux usées, de leur rejet dans le circuit hydraulique à leur rejet dans la nature. Il manage des équipes dans le cadre des différents stades de traitement. À cet effet, il contrôle les équipements et les systèmes de contrôle et veille à l’application des normes en vigueur.Il peut être agent des collectivités locales ou travailler pour une société privée.Salaire de départ : à partir de 2 000 €

Compétences

Superviser, organiser, diriger.

Formation

Diplôme d’ingénieur.Les petites stations peuvent employer des techniciens (BTS ou DUT).

Après le bac

BTS Hygiène, propreté, environnementBTS Métiers de l’eauDUT Mesures physiquesDUT ChimieÉcole d’ingénieur

Responsable environnementFonctions

Le responsable environnement a pour charge de réaliser des études et de sensibiliser le personnel aux questions d’environnement. Il peut proposer des modifications dans la production afin de limiter l’im-pact des activités industrielles sur l’environnement. En effet les nouvelles normes limitent, entre autres, la limitation des rejets de dioxyde de carbone et la diminution du volume des déchets.Il peut être agent des collectivités locales ou travailler pour une société privée.Salaire de départ : à partir de 2 300 €

206 Orientation post-bac

Les métiers de la santé après un baccalauréat

en sciences et technologies des laboratoires

DiététicienFonctions

Le diététicien a pour fonction d’amener un patient à modifier ses habitudes alimentaires en fonction des problèmes physiologiques (surpoids, problèmes de tension artérielle…).La majorité des diététiciens travaillent en milieu hospitalier où ils établissent les menus pour les malades et le personnel. D’autres travaillent dans la restauration collective pour les établissements scolaires ou les cantines d’entreprises.Salaire de départ : à partir de 1 500 € mensuels

Compétences

Analyser, conseiller, convaincre, établir des menus.

Formation

Formation en cycle court de diététicien.

Après le bac

BTS DiététiqueDUT génie biologique option diététique

Opticien lunettierFonctions

L’opticien-lunettier assure auprès de sa clientèle de produits pour la vue (lunettes, lentilles de contact, produits d’entretiens pour l’optique…). Il conseille les clients sur les données techniques et esthétiques pour les choix en lunettes et lentilles. Il doit aussi tailler, monter et calibrer les verres sur les montures. Il peut également contrôler la vue par un examen optométrique.La majorité des opticiens lunettiers travaille pour les boutiques d’opticiens.Salaire de départ : à partir de 1 500 € mensuels

Compétences

Examiner, conseiller, fabriquer, vendre.

203Orientation post-bac

Les études supérieures en France

Comme tous les baccalauréats, la série sciences et technologies des laboratoires ou STL mène aux études supérieures. En France, les études supérieures sont organisées comme suit :

La série STL conduit donc soit à un cycle de formation court (Brevet de Technicien Supérieur – BTS – et Diplôme Universitaire de Technologie –DUT) soit à un cycle de formation long (licence, master, doctorat ou LMD). Les très bons élèves peuvent intégrer une prépa technologie et biologie (TB) qui en deux ans prépare aux concours communs Agro-Veto afin d’accéder aux écoles d’ingénieurs en agronomie (ENSA, ENITA, INAP-G), aux écoles vétérinaires ou aux écoles d’ingénieurs du groupe Archimède.

199Orientation post-bac

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Domaine

1

BioindustriesIndustries agro-alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques

séquence 1 / Fabrication par biotransformationTD 1 Lafabricationduyaourt :processus............................................................................... 29

AT 1 Émulsionet constituantschimiquesdulait................................................................. 33

AT 2 Recherched’antibiotiquesdanslelait........................................................................... 41

AT 3 Fabricationdu yaourt............................................................................................................. 43

séquence 2 / Les microorganismes utilesTD 2 Lamorphologiebactérienne............................................................................................... 49

TD 3 Croissanceen milieuliquidenonrenouvelé................................................................ 59

TD 4 Dénombrementdesmicro-organismesd’uninoculum......................................... 65

AT 4 Rôledesfermentsdanslafabricationduyaourt...................................................... 45

AT 5 ColorationdeGrametisolementen boîtedePétri(jour 1)................................. 53

AT 6 Miseenévidencedecaractèresbiochimiques(jour2)........................................... 61

séquence 3 / Contrôle d’un produit finiTD 5 Analysequalitativedesconstituantsbiochimiquesdu yaourt.......................... 67

AT 7 Dosagedesprotéinesduyaourt....................................................................................... 69

AT 8 Dosagedel’acidelactique.................................................................................................... 73

Domaine

2

SantéDiagnostic, traitement, prévention

séquence 1 / Analyses biologiques en vue d’un diagnosticTD 1 Lesniveauxd’organisation-De l’organismeà l’atome.......................................... 79

AT 1 Observationet déterminationde lataillededifférentsniveauxd’organisation :cellulesprocaryotes,celluleseucaryotes,organe.................................................... 85

TD 2 Présentationdedeuxliquidesbiologiques :lesangetl’urine-Séance1 :lesang............................................................................... 89

TD 3 Présentationdedeuxliquidesbiologiques :lesangetl’urine-Séance2 :l’urine................................................................................. 101

AT 2 L’analysemédicale :miseenévidencedemoléculesbiologiquestémoinsdepathologie........................................................................................................... 109

AT 3 L’analysemédicale :analysequalitativeetquantitativedescellulessanguines........................................................................... 115

séquence 2 / Traitement aux antibiotiquesAT 4 Ladémarched’identificationbactérienne–Séance1............................................ 119

AT 5 Ladémarched’identificationbactérienne–Séance2............................................ 125

TD 4 Lesantibiotiques....................................................................................................................... 135

AT 6 Étudedela sensibilitéaux antibiotiques :antibiogrammeen milieugélosé...................................................................................... 143

séquence 3 / La prévention de la transmission des agents infectieux

TP7 Miseenévidenced’unecontaminationdesurface.................................................. 149

TP8 Miseenévidencedel’efficacitéd’unantibactérien................................................. 153

Domaine

3

EnvironnementPollution dépollution, amélioration de la production, contrôles de qualité de l’eau, de l’air, du sol et des surfaces

Travaux dirigésTD 1 Introductionet sensibilisationà l’environnement................................................... 159

TD 2 L’eau................................................................................................................................................. 161

TD 3 Pollutionbiologiqueetmaladiesinfectieuses........................................................... 161

TD 4 Lesmicrogaleries...................................................................................................................... 185

TD 5 GénétiqueetOGM.................................................................................................................... 189

TD 6 Dépollutionetépurationdel’eau..................................................................................... 195

Activités technologiquesAT 1 Propriétésorganoleptiquesetchimiquesdel’eau................................................... 165

AT 2 DosagedesionschloruresparlaméthodedeMohr............................................... 167

AT 3 Dosagedes phosphatesdansl’eauparlaméthodedeMisson.......................... 171

AT 4 Contrôlesmicrobiologiquesdesurface......................................................................... 175

AT 5 Extractiondel’ADNd’oignon.............................................................................................. 193

AT 6 Constructiond’un systèmede dépollutionde l’eau................................................ 197

Captage

Assainissement

Consommation

Stockage

Transport

Épuration

Rejet

➜➜ http://naturendanger.canalblog.com/images/cycle_de_l_eau.gif

À quoi sert l’eau ? •• Dans•le•corps•humain,•l’eau•joue•un•rôle•fondamental•dans•le•métabolisme.•Il•contient•en•moyenne•60 %•d’eau.•L’eau•y•contribue•également•au•renouvellement•des•liquides•corporels•tels•que•le•liquide•intracellulaire,•le•liquide•interstitiel,•le•sang,•le•liquide•céphalo-rachidien…•L’eau•est•une•boisson•indispensable.

•• Excellent•solvant,•elle•est•utilisée•dans•l’hygiène•quotidienne•• Les•plantes•peuvent•contenir•jusqu’à•90 %•d’eau.•Elle•véhicule•les•nutriments•des•racines•aux•extrémités•des•plantes.•

•• L’eau•contribue•à•la•modification•des•paysages•grâce•à•l’érosion…•• L’eau•sert•pour•le•transport•(transport•fluvial•et•maritime),•l’agriculture,•l’élevage,•l’artisanat…

ConClusion L’eau•est•une•ressource•indispensable•à•la•vie•et•à•l’économie.•

ouverture Activité technologiqueL’eau•peut•être•l’objet•de•pollutions.•Sa•consommation•nécessite•qu’elle•soit•potable,•il•faut•donc•pouvoir•doser•la•quantité•de•composants•qui•doivent•répondre•à•des•normes•strictes.•L’objet•de•la•série•des•activités•technologiques•est•donc•d’apprendre•à•doser•certains•constituants•de•l’eau.

> exercice 1Dessiner•la•structure•de•la•molécule•d’eau•en•précisant•les•charges•partielles.

160 Domaine 3• Environnement• ˙

2tD

L’hémogramme comprend : • Un examen qualitatif des éléments figurés du sang à l’aide d’un frottis sanguin. • Un examen quantitatif avec :

- La numération des éléments figurés du sang (globules rouges, globules blancs, plaquettes). - La détermination de la formule leucocytaire. - La détermination de l’hématocrite. - Le dosage de l’hémoglobine. - Le calcul des indices érythrocytaires.

A/ AnAlyse quAlitAtive des éléments figurés du sAngOn réalise un frottis sanguin : étalement mince d’une goutte de sang sur une lame de verre.Le frottis sanguin est ensuite fixé et coloré par la coloration de May-Grünwald Giemsa (MGG) (voir TP  : Observation de cellules sanguines).On observe la morphologie des cellules sanguines au microscope optique.

Document 3 Frottis sanguin coloré au MGG

> Les hématies ou globules rouges ou érythrocytesLes hématies sont des cellules de 8 µm de diamètre anucléées = ............................................... et sans organite. Elles ont une forme biconcave : le centre est plus mince, il paraît plus pâle que la périphérie. On parle de dépression centrale.L’hématie possède un cytoplasme très riche en hémoglobine qui assure le transport des gaz respiratoires : 02 et C02. La membrane de l’hématie porte des glycoprotéines qui constituent des marqueurs antigéniques et définissent les groupes sanguins : ABO, Rhésus.Leur existence impose la vérification de la compatibilité des groupes sanguins du rece-veur et du donneur avant toute transfusion.Les hématies sont formées dans la moelle osseuse rouge à partir de cellules souches. C’est l’érythropoïèse. (érythro = ............................../poïèse = ....................................)

> Les leucocytes ou globules blancs avec : • les granulocytes, de 10 à 15 µm, appelés aussi polynucléaires (terme impropre) : noyau polylobé et de nombreuses granulations dans le cytoplasme : - granulocytes neutrophiles, - granulocytes basophiles, - granulocytes éosinophiles ;

• les lymphocytes de 7 à 15 µm (petit et grand lymphocyte) : noyau volumineux qui occupe presque la totalité du cytoplasme ;

• les monocytes de 15 à 30 µm : noyau volumineux et encoché en fer à cheval.

95séquence 1 / Analyses biologiques en vue d’un diagnostic Domaine 2 Santé

2td

Figure 1 Diagrammedétaillédelafabricationduyaourt

Étape 1 : traite et collecte du lait

La machine à traire est un appareil permettant d’effectuer la traite mécanique des animaux en élevage laitier.Après quelques analyses de routine, le lait est transporté dans des camions isolés, protégés de l’action des UV, à une température constante de 4 °C.

Étape 2 : standardisation

La standardisation permet d’harmoniser la composition du lait provenant de diverses exploitations.Le lait est ensuite passé dans une écrémeuse afin d’ajuster sa teneur en matière grasse. Au cours de ces différents processus le lait est maintenu à une température de 4 °C.

Étape 3 : dégazage Le lait est ensuite dégazé. Le but du dégazage, qui s’effectue à 60 °C, est de débarrasser le lait des mauvaises odeurs.

Étape 4 : homogénéisation, pré-pasteurisation

Le lait dégazé subit une homogénéisation qui consiste à fragmenter les globules de crème en minuscules particules qui ne peuvent plus s’assembler pour remonter à la surface. Cette opération améliore la consistance du lait, accroît sa blancheur et rend les lipides plus digestes.Le lait homogénéisé est ensuite soumis à la pré-pasteurisation qui vise à détruire les bactéries. La pré-pasteurisation se fait en quelques secondes, en chauffant à 75 °C. On refroidit ensuite à 5 °C et on garde réfrigéré.

Étape 5 : pasteurisation Le mélange est pasteurisé (chauffage à 95 °C puis refroidi à –5 °C)

Étape 6 : fermentation lactique

Des ferments sont ajoutés : « Lactobacillus bulgaricus » qui apporte l’acidité et le « Streptococcus thermophilus » qui développe les arômes.Au cours de la fermentation, la production d’acide lactique par les bactéries modifie la structure des protéines du lait (caséine micellaire) et conduit à la prise en masse de celui-ci.

Étape 7 : conditionnement en pots

À l’aide d’une pompe centrifuge, le lait de yaourt est envoyé à la machine de conditionnement où il est dosé et conditionné. Les parois de la machine sont transparentes pour permettre au pilote de surveiller le déroulement de l’opération.

Étape 8 : étuve Les pots sont mis à l’étuve à 42-45 °C, pendant environ 3 heures, jusqu’à atteindre une acidité de 70-80 °D.Étape 9 : stockage en chambre froide

Un refroidissement énergique et rapide en dessous de 5 °C en chambre froide bloque l’acidité et maintient le produit dans l’état de consistance souhaitée.

➜➜ Source : http://www.decouverte-industries-alimentaires.com/process_la+fabrication+du+yaourt_5-63.html

Remarque Le lait homogénéisé et pré-pasteurisé est renforcé en poudre de lait si sa compositionn’estpasconformeauxnormesinternationales.

10. Placer sous le schéma de la chaine de fabrication du yahourt étapes 1 à 7, les opérations suivantes :

L’ensemencement,letraitementdulait,lacoagulationdulait,lafermentationlactique,la transformationchimique

Produit initial : le laitLe lait livré à l’usine est plus ou moins écrémé pour faire selon les cas, des yaourts maigres ou des yaourts au lait entier.On ajoute de la poudre de lait ou du lait concentré pour donner au yaourt une consistance plus ferme.Le lait est pasteurisé à + 90 °C afin de détruire les germes (micro-orga-nismes) pathogènes puis il est refroidi à + 45 °C, températures idéales pour la croissance des bactéries lactiques.Origine : animale Produit initial

Étape ❶

Le Streptococcus thermophilus acidifie le milieu et rend possible le développement de Lactobacillus bulgaricus qui produit l’essentiel de l’acétaldéhyde et de l’acide acétique responsables de la saveur caractéristique des yaourts. Pour réaliser cette fermentation lactique, ces bactéries lactiques symbiotiques ont besoin de condi-tions favorables : présence d’eau, d’oxygène, de subs-tances nutritives (glucides, vitamines, protides…) dans le milieu de culture et une température appropriée entre 10 °C et 20 °C pendant environ 8 heures.

Streptococcus thermophilus

Lactobacilles BulgaricusLactobacillus bulgaricus

Streptococcusthermophilus

Étape ❷

Étape ❸

➤

22 Domaine 1 Bioindustries

1TD

La biotechnologie abordée selon trois domaines

d’étude

Illustrations multiples : photo, schéma, tableau…

FICHES MÉTIERS

2. Caractéristiques du microscope optique

La lumière passe à travers à travers l’objet à examiner et à travers les lentilles des objectifs et oculaires. On observe une image agrandie de l’objet.Le champ est la surface de la lame vue à travers le microscope optique.

●● Le grossissement du microscope

Grossissement = Grossissement oculaire ¥ Grossissement objectif

Grossissement = Taille de l’image Taille de l’objet

Grossissement 100 = 10 ¥ 10 observation à secGrossissement 400 = 10 ¥ 40 observation à secGrossissement 1 000 = 10 ¥ 100 observation à l’immersion

●● Netteté de l’imageLa distinction des détails dépend du pouvoir séparateur du microscope ; dans les conditions optimales celui-ci vaut 0,2 µm.Le pouvoir séparateur d’un microscope est la distance minimale qui doit séparer deux points de l’objet pour que l’œil puisse les distinguer dans l’image observée.

●● Conditions nécessaires à une bonne observation • Faible épaisseur de l’objet (< 5 µm). • Contrastes entre les différentes parties de l’objet (améliorés par des colorants).

Observation 1 Grossissement 400 Observation 2 Grossissement 1 000

Fiche méthode 2

17Méthodologie

Lexique

Bactéries acidophiles : bactéries se développant en milieu acide.

Bactéries anaérobies  : bactéries se multipliant en milieu privé d’oxygène.

Bactéries sporulées  : bactéries (forme végétative) prenant une forme de résistance, la spore, qui résiste à des conditions hostiles de température, de pH et de sécheresse.

Bactériostase  : arrêt momentané de la multiplica-tion des micro-organismes.

Bactériostatique  : produit qui inhibe momentané-ment la croissance des bactéries.

Bactériotoxine : toxine d’origine bactérienne.

Bactériurie : présence de bactérie dans les urines.

BCG : vaccin qui protège contre la tuberculose. Il est obtenu par la culture de bacilles vivants atténués. Il a été dé couvert par les docteurs Calmette et Guérin, d’où le nom du vaccin  : bacille Calmette Guérin. Il fait partie des vaccins obligatoires en France.

Biocontamination  : propagation d’un micro-orga-nisme à un individu.

Biotechnologie : utilisation de micro-organismes et d’autres systèmes biologiques pour fabriquer de nouvelles molécules.

Boîte de Pétri : récipient en verre ou en polystyrène cristal utilisé pour contenir un milieu de culture soli-difié sur lequel les micro-organismes peuvent se développer.

cCapsule  : enveloppe de nature glucidique entou-rant certaines bactéries.

Champignon microscopique ou mycètes  : micro-organisme eucaryote unicellulaire ou pluricellulaire. Les levures et les moisissures sont des champignons microscopiques.

Chélateur  : substance permettant d’éliminer les métaux lourds comme le mercure par les reins. Le chélateur forme un complexe avec les cations (ions positifs).

Choléra : maladie à la toxine produite par la bactérie Vibrio cholerae provoquant de fortes diarrhées pou-vant conduire à une déshydratation mortelle.

Chromosome : filament d’ADN constitué d’une suc-cession de gènes responsables du fonctionnement cellulaire et des caractères héréditaires.

Colonie  : population de micro-organismes (bacté-ries ou champignons) dérivée d’une cellule unique facilement observable à l’œil nu sur un milieu solide.

AAccident d’exposition au sang (AES) : contact de la peau lésée (piqûre) ou d’une muqueuse (bouche…) avec du sang ou un liquide biologique (contenant du sang).

ADN (acide désoxyribonucléique)  : molécule pré-sente dans toutes les cellules vivantes. La molécule d’ADN est le support de l’information génétique.

Aérobie  : qualifie un micro-organisme qui ne peut vivre qu’en présence d’oxygène.

Anaérobie  : qualifie un micro-organisme qui ne peut vivre qu’en absence d’oxygène.

Antibiogramme  : technique d’analyse biologique qui consiste à rechercher (sur un milieu solide, ou un milieu liquide) une concentration active d’un anti-biotique et sa sensibilité sur une espèce bactérienne bien définie.

Antibiotiques  : médicaments permettant de com-battre les maladies infectieuses dues aux bactéries et aux champignons microscopiques (levures, moi-sissures).

Antisepsie  : technique permettant d’éliminer des micro-organismes présents sur la peau, sur les muqueuses ou dans une plaie.

Antiseptique  : produit qui détruit les micro-orga-nismes sur milieu vivant.

ARN (acide ribonucléique)  : molécule cellulaire ayant un rôle essentiel dans la synthèse des pro-téines.

Asepsie : ensemble des méthodes par lesquelles on évite l’entrée des micro-organismes dans un milieu ou dans un organisme. L’asepsie est un acte préven-tif. Pratiquée quotidiennement au bloc opératoire, l’asepsie permet d’opérer à l’abri des micro-orga-nismes.

Aseptique : stérile, sans micro-organisme.

Autoclave  : appareil permettant la stérilisation de matériel, stable à la chaleur et à l’humidité. Il utilise la vapeur sous pression comme gaz stérilisant.

bBacille : nom donné à toutes les bactéries qui revê-tent la forme d’un bâtonnet.

Bactéricide : produit qui tue les bactéries.

Bactérie  : organisme unicellulaire de 0,3 à 10 microns, présentant des formes simples (sphères, bâtonnets, etc.) et se multipliant par scissiparité.

Bactériémie : présence de bactéries dans le sang.

209Lexique

téines.

Asepsie : ensemble des méthodes par lesquelles on évite l’entrée des micro-organismes dans un milieu ou dans un organisme. L’asepsie est un acte préventif. Pratiquée quotidiennement au bloc opératoire, l’asepsie permet d’opérer à l’abri des micro-organismes.

Aseptique : stérile, sans micro-organisme.

Autoclave  : appareil permettant la stérilisation de matériel, stable à la chaleur et à l’humidité. Il utilise la vapeur sous pression comme gaz stérilisant.

LEXIQUE

2. Caractéristiques du microscope optique

La lumière passe à travers à travers l’objet à examiner et à travers les lentilles des objectifs et oculaires. On observe une image agrandie de l’objet.

Fiche méthode 2Fiche méthode 2Fiche méthode 2Fiche méthode 2FICHES MÉTHODE

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2963 mp ok.indd 10 17/05/11 17:47

Sommaire Fiche méthode La sécurité au laboratoire................................................................................................ 17

Le dessin d’observation.................................................................................................... 19

Le microscope optique....................................................................................................... 20

Utilisation du microscope optique............................................................................ 22

Les bonnes pratiques à respecter en laboratoire de microbiologie.................................................................................. 23

Les étapes de la coloration de Gram..................................................................... 25

Grille d’évaluation des aptitudes............................................................... 27

Domaine 1 BioindustriesIndustries agro-alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques

Séquence 1 / Fabrication par biotransformationTD 1 Lafabricationduyaourt :processus............................................................................... 31

AT 1 Émulsionet constituantschimiquesdulait................................................................ 35

AT 2 Recherched’antibiotiquesdanslelait.......................................................................... 43

AT 3 Fabricationdu yaourt............................................................................................................ 45

AT 4 Rôledesfermentsdanslafabricationduyaourt..................................................... 47

Séquence 2 / Les micro-organismes utilesTD 2 Lamorphologiebactérienne.............................................................................................. 51

AT 5 ColorationdeGrametisolementen boîtedePétri(jour 1)................................ 55

TD 3 Croissanceen milieuliquidenonrenouvelé............................................................... 61

AT 6 Miseenévidencedecaractèresbiochimiques(jour2).......................................... 63

TD 4 Dénombrementdesmicro-organismesd’uninoculum........................................ 67

Séquence 3 / Contrôle d’un produit finiTD 5 Analysequalitativedesconstituantsbiochimiquesdu yaourt......................... 69

AT 7 Dosagedesprotéinesduyaourt...................................................................................... 71

AT 8 Dosagedel’acidelactique................................................................................................... 75

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Sommaire Domaine 2 SantéDiagnostic, traitement, prévention

Séquence 1 / Analyses biologiques en vue d’un diagnosticTD 1 Lesniveauxd’organisation-De l’organismeà l’atome.......................................... 81

AT 1 Observationet déterminationde lataillededifférentsniveauxd’organisation :cellulesprocaryotes,celluleseucaryotes,organe.................................................... 87

TD 2 Présentationdedeuxliquidesbiologiques :lesangetl’urine-Séance1 :lesang............................................................................... 91

TD 3 Présentationdedeuxliquidesbiologiques :lesangetl’urine-Séance2 :l’urine................................................................................. 103

AT 2 L’analysemédicale :miseenévidencedemoléculesbiologiquestémoinsdepathologie........................................................................................................... 111

AT 3 L’analysemédicale :analysequalitativeetquantitativedescellulessanguines........................................................................... 117

Séquence 2 / Traitement aux antibiotiquesAT 4 Ladémarched’identificationbactérienne–Séance1............................................ 121

AT 5 Ladémarched’identificationbactérienne–Séance2............................................ 127

TD 4 Lesantibiotiques....................................................................................................................... 137

AT 6 Étudedela sensibilitéaux antibiotiques :antibiogrammeen milieugélosé...................................................................................... 145

Séquence 3 / La prévention de la transmission des agents infectieux

AT 7 Miseenévidenced’unecontaminationdesurface.................................................. 151

AT 8 Miseenévidencedel’efficacitéd’unantibactérien................................................. 155

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Sommaire Domaine 3 EnvironnementPollution dépollution, amélioration de la production, contrôles de qualité de l’eau, de l’air, du sol et des surfaces

Séquence 1 / Caractérisation de la pollution de l’environnement

TD 1 Introductionet sensibilisationà l’environnement.................................................. 161

TD 2 L’eau................................................................................................................................................ 163

AT 1 Propriétésorganoleptiquesetchimiquesdel’eau.................................................. 167

AT 2 DosagedesionschloruresparlaméthodedeMohr.............................................. 169

AT 3 Dosagedes phosphatesdansl’eauparlaméthodedeMisson......................... 173

Séquence 2 / Dépollution biologiqueAT 4 Contrôlesmicrobiologiquesdesurface........................................................................ 177

TD 3 Pollutionbiologiqueetmaladiesinfectieuses.......................................................... 181

TD 4 Lesmicrogaleries..................................................................................................................... 187

Séquence 3 / Recherche agronomiqueTD 5 GénétiqueetOGM................................................................................................................... 191

AT 5 Extractiondel’ADNd’oignon............................................................................................. 195

TD 6 Dépollutionetépurationdel’eau.................................................................................... 197

AT 6 Constructiond’un systèmede dépollutionde l’eau............................................... 199

Les études supérieures en France......................................................... 201

Les métiers de l’industrie après un baccalauréat en sciences et technologies des laboratoires............................... 203

Les métiers de la santé après un baccalauréat en sciences et technologies des laboratoires............................... 205

Les métiers de l’environnement après un baccalauréat en sciences et technologies des laboratoires............................... 208

Lexique............................................................................................................................. 211

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Méthodologie

Fiche méthode La sécurité au laboratoire....................................................... 17

Le dessin d’observation............................................................ 19

Le microscope optique............................................................... 20

Utilisation du microscope optique................................... 22

Les bonnes pratiques à respecter en laboratoire de microbiologie......................................... 23

Les étapes de la coloration de Gram............................. 25

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Fiche méthode 1

La sécurité au laboratoireLes manipulations au laboratoire impliquent l’utilisation de nombreux produits chimiques, de prépa-rations biologiques ou de matériel qui constituent des dangers. L’exposition à ces dangers est une source de risques potentiels.La sécurité est une préoccupation constante au laboratoire. Elle implique une analyse a priori des risques liés à une manipulation, par un inventaire des produits et du matériel utilisé et les conditions de leur utilisation.

Danger : source potentielle de dommage à l’égard d’une personne ou d’une chose.Risque : exposition à un danger, inhérent à une situation dangereuse : • risque chimique, • risque biologique, • risque mécanique, • risque électrique, • risque thermique.

Situation dangereuse : toute situation pendant laquelle une personne est exposée à un ou plusieurs dangers.Événement dangereux  : événement capable de provoquer un dommage (accident ou atteinte à la santé).Dommage : blessure ou atteinte à la santé.

la signalisation au laboratoire

➜● Les panneaux d’avertissement de risques-signalisation

Matières toxiques Matière cancérogène

Risque électrique Risque biologique

➜● Les panneaux d’obligation

Protection obligatoire de la vue Protection obligatoire des mains

17Méthodologie

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Fiche méthode 1 (suite)

➜● Les symboles de danger des produits chimiques

L’étiquetage des produits chimiques doit comporter : le nom du produit, la nature du danger, les phrases de risque (R) et phrases de conseil (S), la date de préparation du produit.

L’étiquetage des produits chimiques évolue.

18 Méthodologie

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Fiche méthode 2

Le dessin d’observation1. le dessin

• Utiliser un crayon papier bien taillé. • Centrer le dessin sur la feuille. • Ne pas dessiner trop petit. • Dessiner fidèlement ce qui est observé (orientation, formes, proportions respectées). • Dessiner d’un trait de crayon net et continu (éviter gribouillages, coloriages, traits approximatifs). • Respecter les couleurs.

2. les légendes

• Placer les légendes à droite et à gauche. • Légender une fois chaque élément dessiné, sans faute d’orthographe. • Séparer les légendes du dessin par des flèches. • Tracer des flèches horizontales à la règle : la pointe touche l’élément désigné. Les flèches ne doivent jamais se croiser, leurs origines doivent être verticalement alignées.Les légendes sont écrites horizontalement, alignées les unes sous les autres, en face des flèches.

3. le titre

• Titrer le dessin le plus précisément possible.Le titre doit être écrit en majuscule, centré en bas du dessin et souligné.« Observation… »

• Préciser le moyen d’observation : Œil nu, microscope optique MO, microscope électronique ME. • Préciser le grossissement : Grossissement objectif ¥ Grossissement oculaire. • Rassembler toutes les informations sous forme d’un titre unique.Exemple : Observation au MO de cellules buccales (¥ 400)

Titre de l’activité technologique

19Méthodologie

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Fiche méthode 3

Le microscope optique ou photonique1. Description du microscope optique

Le microscope optique utilise la lumière visible.Il comprend une partie mécanique, une partie optique et un système d’éclairage.

Oculaire

Potence

Vismacrométrique

Vismicrométrique

Têteporte-oculaires

Diaphragme

Objectif

Sourcedelumière

Platine

Socle

20 Méthodologie

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2. caractéristiques du microscope optique

La lumière passe à travers à travers l’objet à examiner et à travers les lentilles des objectifs et oculaires. On observe une image agrandie de l’objet.Le champ est la surface de la lame vue à travers le microscope optique.

➜● Le grossissement du microscope

Grossissement = Grossissement oculaire ¥ Grossissement objectif

Grossissement = Taille de l’image Taille de l’objet

Grossissement 100 = 10 ¥ 10 observation à secGrossissement 400 = 10 ¥ 40 observation à secGrossissement 1 000 = 10 ¥ 100 observation à l’immersion

➜● Netteté de l’imageLa distinction des détails dépend du pouvoir séparateur du microscope ; dans les conditions optimales celui-ci vaut 0,2 µm.Le pouvoir séparateur d’un microscope est la distance minimale qui doit séparer deux points de l’objet pour que l’œil puisse les distinguer dans l’image observée.

➜● Conditions nécessaires à une bonne observation • Faible épaisseur de l’objet (< 5 µm). • Contrastes entre les différentes parties de l’objet (améliorés par des colorants).

Observation 1 Grossissement 400 Observation 2 Grossissement 1 000

Fiche méthode 3 (suite)

21Méthodologie

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Fiche méthode 4

Utilisation du microscope optique1. avant la mise au point

• Choisir l’objectif et le placer grâce au révolver (on débute généralement par l’objectif ¥10). • Régler l’éclairage :

- brancher l’appareil, - allumer la source de lumière, - ajuster l’intensité de la lumière en réglant la position du condensateur et l’ouverture du diaphragme.

• Placer correctement la préparation sur la platine, la lamelle sur le dessus : - maintenir la lame par le chariot, - veiller à ce qu’une partie intéressante soit dans l’axe optique.

• Régler l’écartement des oculaires si le microscope comporte deux oculaires.

2. mise au point

• Pour effectuer une mise au point correcte, sans abîmer la préparation et le microscope, il faut toujours procéder de la façon suivante :

a) Les yeux au niveau de la platine :Rapprocher doucement la platine de l’objectif avec la vis macrométrique de sorte que la lentille de l’objectif soit à 1 ou 2 mm de la préparation.

b) Les yeux dans les oculaires :Éloigner lentement la platine de l’objectif avec la vis macrométrique jusqu’à obtenir une vision d’une image floue ; arrêter aussitôt de tourner la vis macrométrique.Parfaire la mise au point avec la vis micrométrique.

• Pour l’observation des tissus ou de cellules assez grandes : - On réalise d’abord la mise au point à l’objectif ¥10.Ceci permet de voir rapidement l’ensemble de la préparation et de repérer les parties intéressantes.

- On observe alors la partie repérée avec un objectif (¥40) en tournant simplement le révolver pour amener le nouvel objectif dans l’axe optique, la mise au point est conservée. Il suffit de tourner légèrement la vis micrométrique pour améliorer la netteté.

- On peut ensuite observer avec l’objectif ¥100 en ayant pris soin au préalable de déposer une goutte d’huile à immersion sur la lame.

• L’éclairage peut éventuellement être amélioré une fois la mise au point effectuée.

➜● MÉMO • Les préparations à l’état frais sont observées rapidement, en faible luminosité (condenseur abaissé), sans huile, avec les objectifs ¥10 et ¥40.

• Les préparations fixées et colorées (Gram, bleu de méthylène, MGG ) sont observées avec une forte luminosité (condenseur relevé) et avec les objectifs ¥10, ¥40 puis ¥100 (avec huile à immersion seulement pour ce dernier objectif ).

3. après la manipulation

• Éteindre le microscope. • Enlever la préparation de la platine. • Nettoyer les objectifs et la platine avec du papier joseph imbibé d’alcool. • Recouvrir le microscope de sa housse de protection.

22 Méthodologie

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Fiche méthode 5

Les bonnes pratiques à respecter en laboratoire de microbiologie

avant le tP

• Porter une blouse blanche en coton, à manches longues et la boutonner entièrement. • Attacher ses cheveux. • Ranger ses affaires et ne conserver que le matériel minimum pour noter ses résultats. • Se laver les mains au savon avant toute manipulation. • Décontaminer la paillasse en utilisant du détergent.

Pendant la manipulation

• Tout le matériel nécessaire à la réalisation de la manipulation doit être correctement disposé dans la zone de travail (cf. document ci-dessous), le reste doit en être éloigné.

• Ne jamais pipeter à la bouche. • Ne pas boire, ne pas manger, ne pas mâcher de chewing-gum, ne pas se ronger les ongles, ne pas porter le stylo ou les doigts à la bouche.

• Éviter les courants d’air, limiter les déplacements. • Respecter les règles de travail aseptique. • Éviter les aérosols et les projections :

- déboucher avec précaution les tubes contenant des liquides ou des milieux sous pression, - stériliser l’anse correctement, - ne pas passer dans la flamme une pipette ayant contenu un liquide, - ne pas projeter de liquide dans les tubes, mais le laisser couler le long de la paroi interne.

en fin de tP

• Le rangement de la paillasse et son nettoyage font partie du TP. • Éliminer correctement les produits et matériels contaminés. • Nettoyer le matériel utilisé. • Décontaminer la paillasse. • Se laver les mains au savon.

remarques

• Toute plaie (même minime) doit être signalée au professeur. • Tout accident (tube cassé, projection de culture) doit être immédiatement signalé au professeur.

Tout manquement au respect des règles de sécurité, peut mettre en danger le manipulateur, mais aussi les personnes autour de lui.

23Méthodologie

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Fiche méthode 5 (suite)

Document Organisation du plan de travail pour réaliser des manipulations stériles

ZONE ASEPTIQUE DE TRAVAIL

BEC BUNSENà 20 cm du bord de la paillasse

IMPORTANCE DU RÉGLAGE

• Intensité moyenne : cône bleu visible• Hauteur de flamme : 10 cm• Flamme ni éclairante, ni bruyante

milieux de culture

1 400 °C

1 500 °C

30° C

15 cm 15 cm

eau stérile

24 Méthodologie

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Fiche méthode 6

Les étapes de la coloration de Gramréalisation de la coloration du frottis

Étapes de la coloration de Gram Opération RôleLacolorationprimaire

121110

9

8

7 6 54

3

21 Recouvrirlefrottisséchéde quelques gout tes

de violet de gentianependant30 secondes.

Leviolet de gentianetraverselaparoidetouteslesbactériesetcoloreleurcytoplasmeenviolet.

121110

9

8

7 6 54

3

21

Recouvrirdelugolpendant30 secondes. Lelugol fixelevioletdegentianedanslecytoplasme.

Étapes de la coloration de Gram Opération Rôle

Rincerlalamerapidementàl’eaudistillée. L’eaupermetd’éliminerlesurplusde colorants.

Ladécoloration

121110

9

8

7 6 54

3

21 Recouvrirdequelquesgouttesd’alcool

pendant10 secondes.

LaparoidesbactériesGram+empêchel’alcool depénétrerdanslecytoplasmebactérien.Leurcouleurseraviolette.LaparoidesbactériesGram–laisseentrerl’alcool.Leurcouleurseraincolorecarl’alcooldissoutlevioletdegentianeetlesbactériessontdécolorées.

121110

9

8

7 6 54

3

21

Rincerrapidementàl’eaudistillée. L’eaupermetd’éliminerlesurplusd’alcool.

Lacolorationsecondaire12

1110

9

8

7 6 5

4

3

2

1

Recouvrirdequelquesgouttesdefuschinependant30 secondes.

Lafuschine pénètredanstouteslesbactériesetnesevoitquedanslesbactériesGram–carlesbactériesGram+nefixentpascedeuxièmecolorant.

Rinceràl’eaudistillée. ÉliminerlesurplusdeFuschine.

➤

25Méthodologie

2963 mp ok.indd 25 17/05/11 17:47

Étapes de la coloration de Gram Opération Rôle

zone stérile

Laissersécherlalamedanslazonestérile. Fixerlapréparation.

Paroi des bactéries gram+ et gram–

Au microscope électronique, nous pouvons identifier la composition de la paroi des bactéries ci-dessous :

Bicouche lipidique

Bicouche lipidique

Mem

bran

ecy

topl

asm

ique

Paro

i

Chromosome

Cytoplasme

GRAM (–) GRAM (+)

Espace périplasmique

Cytoplasme

Peptidoglicane

Peptidoglicane et Acides téchoïques

Compositiondelaparoibactérienne

Fiche méthode 6 (suite)

26 Méthodologie

2963 mp ok.indd 26 17/05/11 17:47

Grille d’évaluation des aptitudes

Participation

Respectdespersonnes Comportement

Respectdumatériel

Attitude

Autonomie

Travaild’équipe Travail

Initiatives

Compréhensionduprotocole

Organisationdutravail Pratique

Précisionetminutie

Savoir faire

Exploitationdesrésultats

Conclusionetouverture Travail

Critiquedesontravailetproposition

Recherchedocumentaire

Recherche

Réflexion

Communication

Choixdumoyend’expression

Qualitéducompterendu Expression

Explicationsàl’oral

A S C Remarques 

Évaluer un travail, une aptitude, ce n’est pas uniquement mesurer un résultat. Il s’agit de dégager des informations afin que l’élève et le professeur prennent des mesures en fonction de la situation.La grille d’aptitude permet de visualiser la situation des forces et faiblesses de l’élève afin de le faire progresser.

27

2963 mp ok.indd 27 17/05/11 17:47

Comment utiliser la grille ?

Pour chaque item de gauche l’enseignant, ou l’élève s’auto-évaluant, attribuera une valeur de 0 à 4.

Valeur Signification

0 Absenced’implicationdel’élève

1 Degrossesdifficultés

2 Encoursd’acquisitionmaisquelquesdifficultés

3 Maîtrise

4 Parfaitemaîtrise

exemPle 1

Compréhensionduprotocole 3

Organisationdutravail 2 Pratique 2

Précisionetminutie 1

Savoir faire 2

Exploitationdesrésultats 3

Conclusionetouverture 3 Travail 2

Critiquedesontravailetproposition 1

L’élève qui a obtenu ces évaluations : • A compris le protocole proposé. • A des difficultés d’organisation du travail. • Manque de précision et de minutie. • Sait exploiter les résultats obtenus. • Sait conclure et proposer une ouverture sur le travail fait. • Sait critiquer le travail effectué et proposer des solutions pour l’améliorer.

exemPle 2

A S C RemarquesL’élève a une bonne attitude au laboratoire. Il fait l’effort pour l’acquisition de savoir faire mais a néanmoins des difficultés. Il en est de même pour la communication.Afin de progresser, il faut qu’il soit plus attentif à l’organisation du travail, à la démarche scientifique ainsi qu’à la précision des mesures.Il doit également faire plus d’efforts pour la recherche documentaire, la réflexion et la transmission des résultats…

3 2 2

A =attitudeS =savoirfaireC =communication

Fairelasommedesdeuxitemsprécédentsetdiviserpar2 Fairelasommedesdeuxitems

précédentsetdiviserpar2

Appréciationfinalesurlafamilled’activitéévaluée

Lesrésultatsobtenusdanslagrilled’évaluationsontreportés

dansletableaudesynthèse

Lesforcesetfaiblessessontnotésdanslacase« remarques »,ainsiquelesconseilspourprogresser

28

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Domaine

1

BioindustriesIndustries agro-alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques

Séquence 1 / Fabrication par biotransformationTD 1 Lafabricationduyaourt :processus............................................................................... 31

AT 1 Émulsionet constituantschimiquesdulait................................................................. 35

AT 2 Recherched’antibiotiquesdanslelait........................................................................... 43

AT 3 Fabricationdu yaourt............................................................................................................. 45

AT 4 Rôledesfermentsdanslafabricationduyaourt...................................................... 47

Séquence 2 / Les micro-organismes utilesTD 2 Lamorphologiebactérienne............................................................................................... 51

AT 5 ColorationdeGrametisolementen boîtedePétri(jour 1)................................. 55

TD 3 Croissanceen milieuliquidenonrenouvelé................................................................ 61

AT 6 Miseenévidencedecaractèresbiochimiques(jour2)........................................... 63

TD 4 Dénombrementdesmicro-organismesd’uninoculum......................................... 67

Séquence 3 / Contrôle d’un produit finiTD 5 Analysequalitativedesconstituantsbiochimiquesdu yaourt.......................... 69

AT 7 Dosagedesprotéinesduyaourt....................................................................................... 71

AT 8 Dosagedel’acidelactique.................................................................................................... 75

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2963 mp ok.indd 30 17/05/11 17:47

La fabrication du yaourt : processusIndustrie agro-alimentaire : comment fabriquer le yaourt ?

Lire attentivement le document ci-dessous puis répondre aux questions :

Document Qu’est-ce que le yaourt ?Le yaourt est un aliment issu de la fermentation du lait. Il s’agit plus précisément de la fermentation du glu-cose contenu dans le lait en acide lactique, en absence d’oxygène, par les bactéries. Ceci entraîne la coagula-tion du lait qui prend une texture solide, ainsi que l’apparition des arômes. Le produit de la fermentation est plus digeste et se conserve plus longtemps que le lait.La fabrication du yaourt nécessite une transformation du lait sous l’action de bactéries lactiques. Au départ artisanale, mais face à une demande de plus en plus importante, elle est devenue entièrement automatisée.La fabrication dans l’industrie laitière évite aujourd’hui les manipulations humaines. Pour schématiser, on peut distinguer deux grandes étapes : • la préparation du lait (étape 1 à 5) • la fermentation (étape 5 à 9)

Ces étapes sont expliquées dans la figure 1.

1. Remplir le diagramme (figure 2) en précisant la température choisie et sa durée.

2. Étape 1 : • Analyser les graphiques A, B et C de la figure 3. Quel est l’intérêt de protéger le lait de la lumière et du rayonnement UV ?

• Le lait au cours de cette étape est maintenu à 4 °C. Quel en est l’intérêt ?

3. Étape 3 : proposer un mécanisme de dégazage du lait.

4. Étape 4 : expliquer « l’homogénéisation du lait permet de rendre les lipides plus digestes ».

5. Étapes 5 et 6 : Donner le but de la pasteurisation.

6. Étape 6 : À partir de la figure 4 : • Préciser la nature biochimique de la caséine. • Expliquer ce qui se passe pour la caséine à son pHi. • En déduire le pH nécessaire à la formation du yaourt (prise en masse de la caséine).

7. Étape 7 : • Nommer les ferments présents dans le yaourt. • Préciser quel est le nom d’espèce et celui du genre. • Indiquer à quelle catégorie d’êtres vivants ils appartiennent.

8. Étape 8 : • Expliquer pourquoi les pots sont mis en étuve à 42-45 °C. • Indiquer si ce sont des bactéries mésophiles, thermophiles ou cryophiles. • Expliquer également comment ces bactéries peuvent produire de l’acide lactique à partir du lactose.

9. Étape 9 : sachant qu’un degré Dornic (°D) correspond à 0,1 g d’acide lactique par litre de lait, calculer la quantité d’acide lactique présente dans 1 litre de yaourt.

Donnée Voie de synthèse de l’acide lactique : 1 glucose Æ 2 pyruvates Æ 2 lactates

?

31séquence 1 / Fabrication par biotransformation Domaine 1 Bioindustries

Objectif Connaître les process mis en jeu pour la fabrication industrielle du yaourt

Savoir-faire Saisir des informations, interpréter un graphique

TD 1

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Figure 1 Diagramme détaillé de la fabrication du yaourt

Étape 1 : traiteet collectedulait

Lamachineàtraireestunappareilpermettantd’effectuerlatraitemécaniquedesanimauxenélevagelaitier.Aprèsquelquesanalysesderoutine,lelaitesttransportédansdescamionsisolés,protégésdel’actiondesUV,à une températureconstantede4 °C.

Étape 2 : standardisation

Lastandardisationpermetd’harmoniserlacompositiondulaitprovenantdediversesexploitations.Lelaitestensuitepassédansuneécrémeuseafind’ajustersateneurenmatièregrasse.Aucoursdecesdifférentsprocessuslelaitestmaintenuàunetempératurede4 °C.

Étape 3 : dégazage Lelaitestensuitedégazé.Lebutdudégazage,quis’effectueà60 °C,estdedébarrasserlelaitdesmauvaisesodeurs.

Étape 4 : homogénéisation,pré-pasteurisation

Lelaitdégazésubitunehomogénéisationquiconsisteàfragmenterlesglobulesdecrèmeenminusculesparticulesquinepeuventpluss’assemblerpourremonteràlasurface.Cetteopérationaméliorelaconsistancedulait,accroîtsablancheuretrendleslipidesplusdigestes.Lelaithomogénéiséestensuitesoumisàlapré-pasteurisationquiviseàdétruirelesbactéries.Lapré-pasteurisationsefaitenquelquessecondes,enchauffantà75 °C.Onrefroiditensuiteà5 °Cetongarderéfrigéré.

Étape 5 : pasteurisation Lemélangeestpasteurisé(chauffageà95 °Cpuisrefroidià–5 °C)

Étape 6 : fermentationlactique

Desfermentssontajoutés :« Lactobacillus bulgaricus »quiapportel’aciditéetle« Streptococcusthermophilus »quidéveloppelesarômes.Aucoursdelafermentation,laproductiond’acidelactiqueparlesbactériesmodifielastructuredesprotéinesdulait(caséinemicellaire)etconduitàlapriseenmassedecelui-ci.

Étape 7 : conditionnementen pots

Àl’aided’unepompecentrifuge,lelaitdeyaourtestenvoyéàlamachinedeconditionnementoùilestdoséetconditionné.Lesparoisdelamachinesonttransparentespourpermettreaupilotedesurveillerledéroulementdel’opération.

Étape 8 : étuve Lespotssontmisàl’étuveà42-45 °C,pendantenviron3 heures,jusqu’àatteindreuneaciditéde70-80 °D.Étape 9 : stockageen chambrefroide

Unrefroidissementénergiqueetrapideendessousde5 °Cenchambrefroidebloquel’aciditéetmaintientleproduitdansl’étatdeconsistancesouhaitée.

➜➜ Source : http://www.decouverte-industries-alimentaires.com/process_la+fabrication+du+yaourt_5-63.html

remarque Le lait homogénéisé et pré-pasteurisé est renforcé en poudre de lait si sa composition n’est pas conforme aux normes internationales.

Figure 2 Diagramme de fabrication du yaourt

Lait frais stocké en silos réfrigérés

Écrémage

Standardisation

Dégazage

Homogénéisation

Pré-pasteurisation

Refroidissement

Enrichissementenpoudredelait+Ajoutéventueldesucresetd’arômes

Pasteurisation

Refroidissement

Préparationdulait

32 Domaine 1 Bioindustries séquence 1 / Fabrication par biotransformation

1tD

2963 mp ok.indd 32 17/05/11 17:47

Figure 3 Graphique A et B : variation de la teneur en vitamines au cours d’une exposition lumineuse selon différents paramètres

2,4

Vitam

ineB 2(m

g/lit

re) 2,0

1 42 53 6

1,6

1,2

0,8

0,4

3000-6000lux

45000-58000lux

Tempsd’expositionàlalumière(heures)

12

Vitam

ineC

(mg/

litre

) 10

0 2 4 106 14128 16

8

6

4

Carton

Verre

Polycarbonate

Tempsd’expositionàlalumière(heures)

Graphique C : variation des qualités organoleptiques au cours d’une exposition lumineuse selon le type d’emballage

7

Quan

tités

orga

nolep

tique

sdul

ait(c

hiffré

esen

point

s)

6

0 12 24 604836 72

5

4

3

2

Carton

Contrôle

Bouteilledeverre

Polycarbonateteinté

Polycarbonatetransparent

Expositionlumineuse(heures)

➜➜ Renner, 1983

Figure 4 Solubilité de la caséine en fonction du pH

Solubilité

Caséine

pHi

1 2 53 4 6

pH

33séquence 1 / Fabrication par biotransformation Domaine 1 Bioindustries

1tD

2963 mp ok.indd 33 17/05/11 17:47

exemPle De fabricatiOn artisanale Du yaOurt10. Placer sous le schéma de la chaine de fabrication du yaourt étapes 1 à 7, les opérations suivantes :

L’ensemencement, le traitement du lait, la coagulation du lait, la fermentation lactique, la transformation chimique

Produit initial : le laitLe lait livré à l’usine est plus ou moins écrémé pour faire selon les cas, des yaourts maigres ou des yaourts au lait entier.On ajoute de la poudre de lait ou du lait concentré pour donner au yaourt une consistance plus ferme.Le lait est pasteurisé à + 90 °C afin de détruire les germes (micro-orga-nismes) pathogènes puis il est refroidi à + 45 °C, températures idéales pour la croissance des bactéries lactiques.Origine : animale Produit initial

Étape ❶

Le Streptococcus thermophilus acidifie le milieu et rend possible le développement de Lactobacillus bulgaricus qui produit l’essentiel de l’acétaldéhyde et de l’acide acétique responsables de la saveur caractéristique des yaourts. Pour réaliser cette fermentation lactique, ces bactéries lactiques symbiotiques ont besoin de condi-tions favorables : présence d’eau, d’oxygène, de subs-tances nutritives (glucides, vitamines, protides…) dans le milieu de culture et une température appropriée entre 10 °C et 20 °C pendant environ 8 heures.

Streptococcus thermophilus

Lactobacilles BulgaricusLactobacillus bulgaricus

Streptococcusthermophilus

Étape ❷

Étape ❸

Une partie des sucres contenus dans le lait se trans-forme donc en acide lactique par l’action de ces bacté-ries lactiques.

Le lait ensemencé est directement versé dans les pots de yaourts. Les pots sont fermés et mis en étuve à une tempéra-ture de 43 à 45 °C pendant 2 à 3 heures.

Bactéries lactiques

Acide lactiqueGlucide du lait

Les responsables de la fermentation

Étape ❹

Étape ❺

Les yaourts sont ensuite refroidis entre + 2 °C et 4 °C. Un yaourt de 125 g contient 12,5 milliards de bactéries : les lactobacilles et les streptocoques.

La production d’acide lactique acidi-fie le lait, entraînant sa coagulation et le développement des arômes.

La production d'acide lactiquefait coaguler le lait

Le produit final : le yaourt

Étape ❻

Étape ❼

34 Domaine 1 Bioindustries séquence 1 / Fabrication par biotransformation

1tD

Activité technologique

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Émulsion et constituants chimiques du laitQuelle est la composition d’un yaourt ?

matériel

1. Matériel par binôme • Lame • Lamelle • 3 tubes à essai • Pipette graduée de 5 ml • Pipette plastique • Portoir • Agitateur • Pince en bois et gant • Erlen • Papier filtre • Entonnoir • 2 béchers

2. Solutions et réactifs • Lait • Acide acétique (ou vinaigre) • Rouge neutre • Rouge soudan • Liqueur de Fehling (flacon) • Réactif de Gornall (NaOH, CuSO4)

• Nitrate d’argent

➜● Présentation de l’objet d’étudeLe lait est un liquide blanchâtre produit par les femelles des mammifères. Elles en nourrissent leurs petits jusqu’à ce qu’ils soient capables de digérer d’autres aliments. L’homme consomme le lait d’animaux domes-tiques comme la vache, la brebis, la chèvre, la chamelle… Il consomme également les produits dérivés du lait tels que les yaourts et les fromages. C’est un aliment complet, très nourrissant, réunissant à lui seul tous les composants nécessaires à l’alimentation humaine.

sécurité : analyse Des risques

RéactifSur flacon

Liqueur de Fehling Acide acétique Rouge neutre Rouge soudan Réactif

de Gornall Lait

T

Xn

F

Rien

> Risque – Sécurité • Se laver les mains. • Repérer dans le protocole les risques liés à la manipulation : risque microbiologiques, risque thermique, risque chimique, risque mécanique.

?

35séquence 1 / Fabrication par biotransformation Domaine 1 Bioindustries

Activité technologique

But Mise en évidence d’une émulsion et des constituants chimiques du lait

Objectifs• Réaliser une émulsion• Effectuer une double coloration

au rouge neutre et noir soudan, puis observer au microscope les gouttelettes lipidiques

• Séparer la caséine du lactosérum

• Mettre en évidence à l’aide de réactifs les différents constituants du lait

Savoir-faire Utiliser correctement du matériel de laboratoire, appliquer convenablement un protocole, réaliser une préparation et observation microscopique

1

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Tableau 1 Composition du lait de vache et du lait humain

Nutriment Vache (/100 g) Humain (100 g)Protéines (g)• Caséines• Lactosérum

3,32,70,6

1,00,60,4

Matières grasses (g) 3,3 4,4Lactose(g) 4,7 6,9Minéraux(mg)• Calcium(mg)• Phosphore(mg)• Magnésium(mg)• Potassium(mg)

0,71199313

152

0,232143

51Vitamines• B2(mg)• B12(µg)

0,160,36

0,040,04

➜➜ Lebeuf Y. et al., 2002Ainsi le lait : • présente une émulsion stable par formation de micelles (suspension de caséine entourant des agrégats lipidiques) ;

• constitue une solution de diverses molécules solubles (protéines, ions, lactose…).Une émulsion est un mélange de deux liquides non miscibles, c’est-à-dire qui ne se mélangent pas. Elle semble homogène à l’œil nu. En fait, l’une des substances est dispersée dans l’autre sous forme de micro-goutelettes. Le mélange est stable grâce à la présence d’une troisième substance appelée émulsifiant. En absence d’émulsifiant, les deux liquides se séparent à nouveau. C’est le cas d’une vinaigrette qui est laissée au repos : on distingue clairement l’huile qui flotte sur le vinaigre.

1. Observation microscopique d’une goutte de lait

PrinciPe Le rouge soudan est un colorant vital (colorant qui permet de mettre en évidence les lipides par apparition d’une coloration rouge). Le rouge neutre est un indicateur de pH (rouge : pH < 6,8 ; jaune : pH > 8).

mODe OPératOire • Déposer une goutte de lait sur une lame et poser une lamelle. Observer au microscope. • Ajouter une goutte de rouge soudan + du rouge neutre à la préparation puis observer.

2. Mise en évidence des protéines et des substances solubles du laitAu préalable, il faudra réaliser une séparation de la caséine et du lactosérum : • verser du lait dans un récipient et le chauffer légèrement jusqu’à environ 40 °C ; • ajouter petit à petit de l’acide acétique ou du vinaigre blanc au lait chaud en mélangeant avec un agitateur ; • laisser reposer le mélange jusqu’à précipitation des caséines ; • filtrer l’ensemble ; • récupérer séparément le filtrat qui correspond au lactosérum et le précipité de caséines présent dans le filtre.

Le lactosérum est utilisé pour mettre en évidence les substances solubles, le précipité pour caractériser les protéines.

36 Domaine 1 Bioindustries séquence 1 / Fabrication par biotransformation

1at

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réactiOn Du biuret

PrinciPeLa réaction du biuret caractérise la liaison peptidique : c’est une liaison covalente qui unit les acides aminés entre eux formant ainsi un peptide. La réaction est franchement positive à partir des tétrapeptides.

mODe OPératOireDans un tube à essai contenant un peu de précipité de caséines : • Verser 1 mL de soude (NaOH) à 20 %. Agiter. • Ajouter goutte à goutte du sulfate de cuivre (CuSO4) à 1 %. Agiter doucement. • Observer le résultat.

réactiOn à liqueur De fehling

PrinciPeLa liqueur de Fehling est une solution alcaline d’ions cuivriques Cu2+. À chaud, un glucide réducteur réduit les ions Cu2+ en ions Cu+ (sous forme d’oxyde cuivreux).

2 Cu+ + 2e– + ¥ OH– ➞ Cu2O + H2O soluble bleu précipité rouge (oxyde cuivreux)

mODe OPératOireDans un tube à essai contenant 2 mL de la solution de lactosérum : • Verser quelques gouttes de liqueur de Fehling. • Chauffer le tube au bain-marie. • Observer le résultat et le noter.

réactiOn au nitrate D’argent

PrinciPeLa réaction du nitrate d’argent (Ag+NO 3–) en présence de chlorures se traduit par l’apparition d’un précipité blanc. Ce précipité noircit progressivement lorsqu’il est exposé à la lumière (réduction des ions Ag+ en argent métallique).

mODe OPératOire • Ajouter quelques gouttes de la solution de nitrate d’argent (Ag+NO3

–) à quelques mL de lactosérum dans un tube à essai.

• Observer le résultat puis attendre quelques minutes. Observer de nouveau.

➜● Sécurité/environnement :

NaOH (hydroxyde de sodium)

Corrosion/irritation cutanéeLésions oculaires graves

37séquence 1 / Fabrication par biotransformation Domaine 1 Bioindustries

1at

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Activité technologique 1 : Émulsion et constituants chimiques du lait

Compte renduNom : ................................................... Prénom : ............................................. Classe/groupe : ................................

activité Pratique 1

1. À partir de l’observation microscopique, réaliser un schéma légendé.

2. Que peut-on déduire du résultat de la coloration par le rouge neutre et le rouge soudan ?............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3. Représenter une micelle de lait sous la forme d’un schéma.

38 Domaine 1 Bioindustries séquence 1 / Fabrication par biotransformation

1at

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