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:
Partie 3 - Glycémie et diabèteTS Spécialité SVT TP 2 : La spécificité des enzymes digestives.

Mise en situation et recherche à mener

Nous consommons différents glucides, tels que l'amidon, le glycogène ou le saccharose. Ces différentes macromolécules subissent au cours de la

digestion une ou plusieurs actions enzymatiques permettant de produire des monosaccharides, comme le glucose ou le fructose. Ces molécules de

petite taille peuvent alors être absorbées au niveau de l'intestin et donc parvenir dans la circulation sanguine. Parmi les enzymes impliquées dans la

digestion des glucides, nous connaissons l'amylase qui peut catalyser l'hydrolyse de l'amidon, en une molécule plus simple, le maltose.

On cherche à déterminer si l'amylase agit de manière spécifique au cours de la digestion et, si c'est le cas, à expliquer l'origine de cette

spécificité.

Ressources

Document 1 : la digestion des glucides

La digestion des glucides s'effectue en plusieurs étapes successives, grâce à l'intervention d'enzymes digestives. Le document ci-dessous représente ces différentes étapes en indiquant les substrats et les enzymes impliquées.

Polysaccharides (ex : amidon, glycogène)

Enzymes salivaires et pancréatiques (ex : amylase)

Disaccharides (ex : maltose, saccharose)

Enzymes intestinales

Monosaccharides (ex : glucose) Matériel disponible : verrerie solution d'amylase différentes solutions de glucides eau iodée liqueur de Fehling

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème (durée maximale : 10 minutes)

Proposer une démarche d'investigation permettant de déterminer si l'amylase présente une spécificité vis à vis de son substrat, c'est-à-dire qu'elle ne

peut agir que sur un seul substrat. Appeler l'examinateur pour obtenir la suite du sujet. Partie 3 - Glycémie et diabèteTS Spécialité SVT Etape 2 : Mettre en oeuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables

Utiliser le matériel fourni pour déterminer si l'amylase agit spécifiquement sur un seul substrat

Matériel à utiliser :

-12 tubes à essais -4 pipettes avec petit bécher (pour rinçage des pipettes) -1 plateau de coloration = plaques à cupules -bain-marie 37° + thermomètre -bain-marie 80° + thermomètre -chronomètre -liqueur de Fehling (réactif spécifique des sucres réducteurs, comme le maltose) -solution d'amylase (+ pipette 5 mL) -eau distillée -solution d'empois d'amidon, de glucose, de saccharose et de glycogène (avec pipette 10 mL) -feutresConseils pour la réalisation du protocole :

1. Préparer 4 tubes à essai :

- tube 1 : 10 mL de solution d'amidon - tube 2 : 10 mL de solution de glucose - tube 3 : 10 mL de solution de glycogène - tube 4 : 10 mL de solution de saccharose Ajouter 3 mL de la solution enzymatique d'amylase dans les 4 tubes

Penser à repérer vos tubes

2. Tester le contenu en sucres réducteurs de vos 4 tubes à t=0

3. Placer les 4 tubes au bain-marie à 37°C

4. Tester le contenu en sucres réducteurs de vos 4 tubes à t=15 min et t=30

min. Attention de bien mélanger le contenu des tubes avant les prélèvements et de rincer vos pipettes !!!

Tests réalisables :

Présence de sucres réducteurs (ex : glucose, maltose) : bien mélanger le contenu du tube, puis prélever environ 2 mL de la solution à tester et la

verser dans un tube à essai. Rajouter 1 dose de liqueur de Fehling (le contenu d'un prélèvement).

Faire chauffer doucement ce tube sur le bec bunsen. Un précipité rouge-brique indique la présence de sucres réducteurs.

Etape 3 : Présenter des résultats pour les communiquer Présenter, sous la forme de votre choix, les résultats obtenus. Partie 3 - Glycémie et diabèteTS Spécialité SVT Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème

1. Exploiter l'ensemble de vos résultats pour déterminer si l'amylase est spécifique d'un seul substrat.

2. A l'aide de vos résultats et des documents ressources ci-dessous, proposer une explication aux résultats obtenus.

Documents ressources supplémentaires

a. Structure moléculaire de quelques glucides b. Relation entre la forme de l'amylase et son activité

L'amylase salivaire humaine existe sous plusieurs formes. On a déterminé l'activité de deux de ces formes, la mutation affectant l'enzyme TRPmut pouvant affecter la configuration spatiale de la molécule.

Variant enzymatique Activité des enzymes

(mesurée par l'intensité de l'hydrolyse de l'amidon, exprimée en U.mg-1 d'enzyme)

Amylase normale66212

Amylase mutée : TRPmut350

c. Une découverte majeure sur l'activité des enzymesL'amidon et le glycogène sont des polymères

de glucose ; ces derniers sont reliés entre par des liaisons α 1-4 D'après TS Spé SVT, édition Bordas 2012 Partie 3 - Glycémie et diabèteTS Spécialité SVT

Aide 1 : Résultats expérimentaux

TubesContenu des tubesTests à la liqueur de Fehling

T0T + 15 min T + 30 min

1Amidon + amylaseAbsence de précipité rougePrécipité rougePrécipité rouge

2Glucose + amylasePrécipité rougePrécipité rougePrécipité rouge

3Glycogène + amylaseAbsence de précipité rougePrécipité rougePrécipité rouge

4Saccharose + amylaseAbsence de précipité rougeAbsence de précipité rougeAbsence de précipité rouge

Aide 2

Aide 3 :

http://2012books.lardbucket.orghttp://2012books.lardbucket.org Partie 3 - Glycémie et diabèteTS Spécialité SVT

Eléments de correction

Etape 1 : Proposer une démarche d'investigation permettant de déterminer si l'amylase présente une spécificité de l'amylase vis à vis de son substrat.

1. Ce que je veux faire : On cherche à montrer qu'une enzyme est spécifique de son substrat, c'est-à-dire qu'elle n'agit que sur un substrat précis. Ainsi, si l'amylase est

spécifique du substrat sur lequel elle agit (amidon), alors les autres substrats glucidiques ne doivent pas être hydrolysés par l'amylase. Or, l'hydrolyse catalysée par l'amylase

produit des sucres réducteurs (maltose).

2. Comment je le fais : Nous allons donc tester l'activité de l'amylase sur différents substrats, en travaillant dans les conditions optimales d'activité de l'enzyme (bain-marie à

37°C).

3. Les résultats attendus : Si dans les tubes avec les autres sucres (glycogène, saccharose), on ne peut pas déceler de sucres réducteurs, cela signifie que l'amylase ne

catalyse pas leur hydrolyse et donc qu'elle est bien spécifique. Si au contraire, on observe des sucres réducteurs, alors on pourra en déduire que l'amylase n'est pas

spécifique de l'amidon.

Etape 2 : Protocole

Etape 3 : Présentation des résultatsTableau de présentation des résultats expérimentaux

TubesContenu des tubes

placés à 37°CTests à la liqueur de Fehling

T0T + 15 minutes

1Amidon + amylaseAbsence de précipité rouge

donc pas de sucres réducteursPrécipité rouge donc présence de sucres réducteurs

2Glucose + amylasePrécipité rouge

donc présence de sucres réducteursPrécipité rouge donc présence de sucres réducteurs

3Glycogène + amylaseAbsence de précipité rouge

donc pas de sucres réducteursPrécipité rouge donc présence de sucres réducteurs

4Saccharose + amylaseAbsence de précipité rouge

donc pas de sucres réducteursAbsence de précipité rouge donc pas de sucres réducteurs

Etape 4 : Exploitation

Le tube 2 (glucose + amylase) nous sert de témoin permettant de vérifier l'efficacité du test à la liqueur de Fehling.

Le document 1 nous rappelle que la présence de sucres réducteurs (glucose et maltose) traduit l'hydrolyse des polysaccharides.

On en déduit donc que dans les tubes 1 et 3, le substrat a été hydrolysé puisque des sucres réducteurs ont été identifiés. En revanche, dans le tube 4, nous ne

voyons aucune modification (par de formation de sucres réducteurs) ce qui signifie que les molécules de saccharose n'ont pas été modifiées en présence de

l'amylase. Donc, l'amylase a pu agir sur deux substrats différents, l'amidon et le glycogène, ce qui permet d'affirmer que l'amylase n'agit pas de manière spécifique.

Cela s'explique par la structure spatiale très similaire de l'amidon et du glycogène (doc a). Or, une enzyme agit sur des substrats dont la configuration spatiale permet

une interaction entre l'enzyme et son substrat (doc b). Cela explique pourquoi une mutation peut entraîner une réduction de l'activité enzymatique (doc b), puisque la

mutation peut modifier la structure de l'enzyme rendant difficile voire impossible l'interaction enzyme/substrat.

La spécificité- plus ou moins stricte d'une enzyme - peut s'expliquer par la configuration de l'enzyme rendant possible l'interaction entre l'enzyme et son

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