{"id":4226,"date":"2024-05-05T18:38:18","date_gmt":"2024-05-05T16:38:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4226"},"modified":"2024-05-05T18:38:18","modified_gmt":"2024-05-05T16:38:18","slug":"un-exemple-de-voie-metabolique-la-synthese-de-la-melanine-50-minutes-classe-de-2de","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4226","title":{"rendered":"Un exemple de voie m\u00e9tabolique : la synth\u00e8se de la m\u00e9lanine (50 minutes, classe de 2de)"},"content":{"rendered":"

par Philippe Cosentino<\/em><\/p>\n\n\n\n\n
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R\u00c9SUM\u00c9<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

Dans cet article nous vous proposons une activit\u00e9 pratique au cours de laquelle les \u00e9l\u00e8ves devront montrer que les champignons utilisent une voie m\u00e9tabolique similaire \u00e0 celle de l’\u00eatre humain pour synth\u00e9tiser la m\u00e9lanine.<\/p>\n

Il s’agit d’une activit\u00e9 modeste, et rapide \u00e0 mettre en \u0153uvre, qui n’occupera pas forc\u00e9ment toute une s\u00e9ance de travaux pratiques.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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\u00a0PLACE DE L\u2019ACTIVIT\u00c9<\/strong><\/span><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

Niveau concern\u00e9<\/strong><\/td>\nSeconde<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Place dans le\u00a0 programme<\/strong><\/td>\nLe m\u00e9tabolisme des cellules<\/strong><\/p>\n

Connaissances<\/em><\/p>\n

Une voie m\u00e9tabolique est une succession de r\u00e9actions biochimiques<\/span> transformant une mol\u00e9cule en une autre. Le m\u00e9tabolisme d\u00e9pend de l\u2019\u00e9quipement sp\u00e9cialis\u00e9 de chaque cellule (organites, macromol\u00e9cules dont les enzymes<\/span>).<\/p>\n

Capacit\u00e9s<\/em><\/p>\n

– Exp\u00e9rimenter des r\u00e9actions du m\u00e9tabolisme pour les caract\u00e9riser.<\/td>\n<\/tr>\n

Place dans la d\u00e9marche \/ s\u00e9quence<\/strong><\/td>\nCette activit\u00e9 peut \u00eatre utilis\u00e9e apr\u00e8s avoir \u00e9tudi\u00e9 les grandes voies du m\u00e9tabolisme \u00e9nerg\u00e9tique (respiration, photosynth\u00e8se \u2026) afin de varier un peu.<\/td>\n<\/tr>\n
Mots-cl\u00e9s<\/strong><\/td>\nm\u00e9tabolisme, voie m\u00e9tabolique, enzymes, m\u00e9lanine<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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OBJECTIFS P\u00c9DAGOGIQUES<\/span><\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

Notions fondamentales mobilis\u00e9es<\/strong><\/td>\nM\u00e9tabolisme, enzymes.<\/td>\n<\/tr>\n
Comp\u00e9tences travaill\u00e9es\u00a0<\/strong><\/td>\nConcevoir, cr\u00e9er, r\u00e9aliser (Mettre en \u0153uvre un protocole)<\/p>\n

Communiquer et utiliser des outils\u00a0 num\u00e9riques (Communiquer sur ses d\u00e9marches, ses r\u00e9sultats et ses choix, en argumentant ; Communiquer dans un langage scientifiquement appropri\u00e9)<\/p>\n

Pratiquer des d\u00e9marches scientifiques (Concevoir et mettre en \u0153uvre des strat\u00e9gies de r\u00e9solution; Interpr\u00e9ter des r\u00e9sultats et en tirer des conclusions)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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MODALIT\u00c9S\u00a0<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dur\u00e9e indicative<\/strong><\/td>\n50 minutes<\/td>\n<\/tr>\n
Mat\u00e9riel n\u00e9cessaire<\/strong><\/td>\nPour 1 poste :
\nBain marie, thermom\u00e8tre
\nPortoir de 3 tubes \u00e0 essais
\n10 mL de solution de tyrosine, 2 mL d’extrait de champignon<\/td>\n<\/tr>\n
S\u00e9curit\u00e9<\/strong><\/td>\nLa tyrosine concentr\u00e9e peut \u00eatre irritante pour la peau et les yeux, mais elle est fournie tr\u00e8s dilu\u00e9e aux \u00e9l\u00e8ves.
\nPar pr\u00e9caution il est cependant conseill\u00e9 de faire porter aux \u00e9l\u00e8ves au moins des lunettes de protection<\/strong> lors de la manipulation des produits.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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DESCRIPTION DU SC\u00c9NARIO<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Plusieurs sc\u00e9narios sont possibles, voici un exemple d’amorce :<\/p>\n

\u00ab\u00a0La m\u00e9lanine est un pigment<\/strong> brun qui donne sa coloration \u00e0 la peau humaine.<\/em><\/p>\n

La production de m\u00e9lanine s\u2019effectue dans des cellules tr\u00e8s sp\u00e9cialis\u00e9es, appel\u00e9es m\u00e9lanocytes<\/strong>. Cette synth\u00e8se consiste en une succession de r\u00e9actions biochimiques (on parle de voie m\u00e9tabolique<\/u><\/strong>) faisant intervenir diff\u00e9rentes enzymes, dont l\u2019une appel\u00e9e tyrosinase. Le r\u00e9actif (ou substrat) de d\u00e9part est la tyrosine, un acide amin\u00e9, nutriment issu de la digestion d\u2019aliments riches en prot\u00e9ines.<\/em><\/p>\n

Les champignons (comme ici par exemple le champignon de Paris) pr\u00e9sentent souvent des lamelles dont la pigmentation fait \u00e9galement penser \u00e0 de la m\u00e9lanine.<\/em><\/p>\n

De plus, on sait que ces organismes, qui ne sont pas des v\u00e9g\u00e9taux, partagent certaines caract\u00e9ristiques avec les animaux (comme par exemple une paroi en chitine, mol\u00e9cule pr\u00e9sente dans l\u2019exosquelette des insectes, ou des r\u00e9serves de glycog\u00e8ne, un glucide pr\u00e9sent dans les muscles et le foie).<\/em><\/p>\n

On peut donc faire l\u2019hypoth\u00e8se que \u00ab\u00a0les champignons sont capables de synth\u00e9tiser la m\u00e9lanine \u00e0 partir de la tyrosine.<\/em>\u00ab\u00a0<\/p>\n

Cette introduction peut aussi se d\u00e9cliner en un jeu de documents, comme dans la fiche de TP propos\u00e9e en exemple.<\/p>\n

On peut \u00e0 partir de l\u00e0 imaginer la consigne suivante :<\/p>\n

1\u00e8re<\/sup> question<\/strong> : proposez un protocole permettant de v\u00e9rifier l\u2019hypoth\u00e8se \u00e9nonc\u00e9e, en utilisant uniquement le mat\u00e9riel disponible.<\/p>\n

2\u00e8me<\/sup> question<\/strong>\u00a0: mettez en \u0153uvre ce protocole une fois qu\u2019il est valid\u00e9, et interpr\u00e9tez vos r\u00e9sultats \u00e0 l\u2019\u00e9crit.<\/p>\n

L’ensemble peut \u00eatre d\u00e9compos\u00e9 en plusieurs documents, comme dans cet exemple de pr\u00e9sentation :<\/p>\n

\"Exemple<\/a><\/p>\n\n\n\n
COTE LABORATOIRE : PREPARATION DU MATERIEL<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Pr\u00e9paration de l’extrait enzymatique<\/strong><\/p>\n

Broyer des champignons de Paris, de pr\u00e9f\u00e9rence jeunes.<\/p>\n

M\u00e9langer le broyat \u00e0 une masse \u00e9gale d’eau\u00a0 (par exemple 100 g de champignons pour 100 mL d’eau), puis filtrer ; prot\u00e9ger le filtrat de la lumi\u00e8re.<\/p>\n

Le filtrat contient les enzymes responsables de la synth\u00e8se de la m\u00e9lanine (mais \u00e9galement des milliers d’autres mol\u00e9cules, dont de la m\u00e9lanine et de la tyrosine). Il se conserve plus de 48h au r\u00e9frig\u00e9rateur.<\/p>\n

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Pr\u00e9paration des solutions de tyrosine<\/strong><\/p>\n

Dissoudre 1g de tyrosine (achet\u00e9e en pharmacie) dans 1L d’eau.<\/p>\n

La dissolution est tr\u00e8s longue, une agitation magn\u00e9tique et un l\u00e9ger chauffage sont n\u00e9cessaires.<\/p>\n

Le chauffage entra\u00eene h\u00e9las une floculation, qu’on \u00e9liminera en filtrant \u00e0 la fin.<\/p>\n

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Verrerie (par poste)<\/strong><\/p>\n

1 portoir de tubes \u00e0 essai<\/p>\n

1 bain marie + thermom\u00e8tre (si n\u00e9cessaire)<\/p>\n

1 feutre ind\u00e9l\u00e9bile (pour \u00e9crire sur les tubes)<\/p>\n

1 b\u00e9cher (50 mL) de solution de tyrosine<\/p>\n

1 b\u00e9cher (5 mL) d’extrait enzymatique<\/p>\n

Eau distill\u00e9e (ou eau du robinet)<\/p>\n

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GESTES TECHNIQUES ET EXEMPLES DE R\u00c9SULTATS OBTENUS<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un exemple de protocole (particuli\u00e8rement fonctionnel) que l’on peut retenir est le suivant :<\/p>\n

Tube 1 : 5 mL de tyrosine + 1mL d’eau<\/p>\n

Tube 2 : 5 mL d’eau + 1mL d’enzyme<\/p>\n

Tube 3 : 5 mL de tyrosine + 1mL d’enzyme<\/p>\n

Bain marie \u00e0 45\u00b0C (pour acc\u00e9l\u00e9rer la r\u00e9action), 5 minutes.<\/p>\n

\"Exemple<\/a>

Exemple de r\u00e9sultat obtenu apr\u00e8s 5 minutes au bain-Marie.<\/p><\/div>\n

Noter que la solution enzymatique est d\u00e9j\u00e0 particuli\u00e8rement fonc\u00e9e (du fait de la pr\u00e9sence initiale de m\u00e9lanine dans le filtrat).
\nPour augmenter le contraste final entre le tube 2 et le tube 3, il est possible d’utiliser 10 mL de tyrosine (ou d’eau) \u00e0 la place des 5 mL propos\u00e9s, ou bien de diluer de moiti\u00e9 l’extrait enzymatique (la r\u00e9action sera seulement plus longue).<\/p>\n

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PISTES D\u2019\u00c9VALUATION<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Dans cette activit\u00e9 il est possible d’\u00e9valuer l’\u00e9tape de r\u00e9alisation pratique (Comp\u00e9tence \u00ab\u00a0Mettre en \u0153uvre un protocole\u00a0\u00bb) ou encore la pr\u00e9sentation des r\u00e9sultats ou l’interpr\u00e9tation (\u00ab\u00a0Communiquer sur ses d\u00e9marches, ses r\u00e9sultats et ses choix, en argumentant ; communiquer dans un langage scientifiquement appropri\u00e9\u00a0\u00bb).<\/p>\n

Nous avons choisi de nous focaliser sur la premi\u00e8re \u00e9tape, celle qui consiste \u00e0 concevoir le protocole (comp\u00e9tence \u00ab\u00a0Concevoir et mettre en \u0153uvre un protocole.\u00a0\u00bb).<\/p>\n

\u00c9valuation de l’\u00e9tape de conception du protocole<\/em><\/strong><\/p>\n

Comp\u00e9tence \u00ab\u00a0Concevoir, cr\u00e9er un protocole\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n

On retiendra 3 crit\u00e8res de r\u00e9ussite :<\/p>\n