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Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ p

Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ pomme et cidre -‐ juillet 2012 Page 1/8 Séance Programme Contexte et organisation des activités Ressources Séance d’introduction Les références des compétences numérotées de 1 à 6 (plus une lettre), correspondent aux 6 parties du programmes. Lq lettre fait référence à l’ordre des compétences dans la colonne de droite. Réflexion sur le thème (en devoir maison) et mise en commun (30 minutes groupe) Quels produits alimentaires sont obtenus à partir de la pomme ? Comment sont-ils fabriqués et en quoi ces industries relèvent des biotechnologies ? Les élèves réfléchissent chez eux et interrogent leurs proches. Partie 1 Composition biochimique de la pomme et de quelques autres aliments Objectifs Respecter les bonnes pratiques de laboratoire, avoir une attitude réfléchie et savoir agir en cas d’accident Déterminer une teneur Mettre en évidence les biomolécules de la matière vivante Visionner des biomolécules à l’aide d’un logiciel informatique Compétences à atteindre 1k - Consigner les résultats sous une forme appropriée 1l - Exploiter les résultats expérimentaux 1r - Repérer et décoder les informations relatives aux Activités de laboratoire de biotechnologies (6 heures groupe au laboratoire) Les élèves suivent un protocole pour déterminer la teneur en eau de la pomme mais doivent trouver le calcul à effectuer. Démonstration d’une pesée Les élèves doivent ensuite, à l’aide d’une fiche technique décrivant les tests de mise en évidence des biomolécules, élaborer un protocole sous forme de schéma, pour la recherche des ces biomolécules dans 4 aliments : la pomme, l’huile, le blanc d’œuf et du pain. Les élèves doivent par îlot réaliser ces tests sur un des 4 aliments (un groupe par aliment) , mettre en place des témoins et construire un tableau de résultats Comparaison des résultats expérimentaux avec une table de composition théorique des aliments Vision de biomolécules en 3D sur Jmol Dans le cadre de ces premières activités pratiques comportant un risque chimique, les élèves sont à cette occasion sensibilisés aux bonnes pratiques de laboratoire : après observation d’un dessin illustrant des élèves travaillant dans un laboratoire, chaque élève repère des situations présentant un risque. Un parallèle est fait Protocole Fiche technique des tests de mise en évidence des biomolécules Table de composition des aliments (PDT, huile, pomme, œuf, pain) Fiche sécurité Dessin illustrant une scène de laboratoire. Lien avec LV- bio Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ pomme et cidre -‐ juillet 2012 Page 2/8 risques 1t- Mettre en œuvre les EPI EPC 5a -Transférer des masses Th 5- Les grandeurs en biochimie 6a - Caractériser les biomolécules 6b -Mettre en évidence les protéines, glucides et lipides 6f-Utiliser les modèles moléculaires avec la manipulation en cours. Chaque élève fait à l’oral deux propositions. Après un bilan, le constat est que travailler en laboratoire comporte des risques et qu’il est nécessaire de suivre des règles de base et d’avoir une attitude responsable dans un laboratoire. A partir d’illustrations (affiche, logo, caricatures… INRS et autre), les élèves inventorient les différents risques et listent les précautions à prendre vis-à-vis des réactifs par lecture des pictogrammes. Partie théorique « les grandes classes de biomolécules et leurs rôles » 2 H classe entière (cours complété en CBSV) Partie 2 La pomme : un végétal contenant de la pectine Gelée et jus de pomme Objectifs Etudier une propriété des pectines extraites de la peau et des pépins de pommes Etudier les conditions d’action des enzymes Observer l’effet d’enzymes sur des cellules végétales Compétences à atteindre 1f- Rechercher et extraire l'information de documents spécifiques 2a- Maitriser la démarche d'utilisation du microscope optique 2b- Effectuer les réglages Activités de laboratoire de biotechnologies 4 heures en groupe + 2heures en groupe La gelée de pomme : une affaire de pectines Les élèves observent le résultat d’une extraction de pectines (filtrat d’épluchures de pomme cuites pendant 2 h) Les élèves mettent en contact dans un tube à essai le filtrat et du jus de citron, du sucre et portent à ébullition. Puis attendent le refroidissement Pendant le temps d’attente ils étudient à l’aide d’un texte et d’un schéma les molécules de pectines (notion de macromolécules, polymères, monomères, dérivés glucidiques, liaison osidique, notion de lien entre une structure spatiale d’une molécule et une fonction) Le jus de pomme : fabrication au moyen de pectinases Une étude théorique succincte sur le mode d’action (notion de catalyse, de substrat, de produit) et les conditions d’action (effet des variations de pH, de température) des enzymes est menée individuellement par les élèves à l’aide d’un document (illustrations réalisées à partir d’une page sur la paroi des végétaux ; site de jussieu) Nathan technique 1ere ST2S Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ pomme et cidre -‐ juillet 2012 Page 3/8 nécessaires et observer objectivement la préparation 2c- Réaliser une préparation microscopique avec ou sans coloration 2e- Observer et interpréter des préparations de cellules animales, végétales 2f-Représenter par un dessin le résultat d'une observation 2i- Rechercher sur une préparation microscopique une cellule ou une structure particulière à partir de critères morphologiques 1b - Présenter à l'oral une synthèse 1d - Travailler en équipe 6e-identifier une biomolécule par son activité biologique Th 2 - Principe de fonctionnement du microscope photonique et rôles des différents éléments. Structure et l’ultrastructure des cellules animales et végétales Pour la fabrication du jus, les élèves sont en binômes. Chaque élève réalise tout de même un témoin (pomme +eau) et teste une condition opératoire (4, 25 ou 40°C avec de la pectinase, pectinase + acide, pectinase + base, pectinase bouillie). Les volumes de jus récupérés sont lus le lendemain puis sont répertoriés dans un tableau préparés par le professeur. L’analyse est faite à l’oral par le groupe. Le professeur guide par des questions (témoin, observation, analyse, conclusion). Les élèves prennent en note la correction. Observation de l’action de pectinase et de cellulase sur des cellules végétales Les élèves mettent en contact dans une Boite de Pétri des fragments de feuilles de chou rouge et d’un mélange enzymatique (cellulase/pectinase) (La veille) Observation microscopique du tissu végétal avant l’action des enzymes. (une mise au point pour le groupe, télé). Les élèves rédigent alors un test descriptif (notion de tissus..). Cette situation est l’occasion de rappeler l’utilisation du microscope (1h30 groupe en labo) A partir d’un texte décrivant le principe de fonctionnement et les différentes parties d’un microscope, chaque élève lit un court document et replace les légendes sur un schéma de microscope à annoter. Correction et description du principe de fonction Notion de grossissement et de grandissement Démonstration par le professeur -d’un montage d’un fragment de mésophylle de feuille de pommier -d’une observation à l’aide d’un microscope relié à une télé et un appareil photo le professeur rappelle la notion d’épaisseur du prélèvement… Lien LV biotec- -protocole en anglais pour la fabrication du jus de pomme au moyen d’enzyme étudiés en amont www.ncbe.reading.ac.uk more juice from apples -animation décrivant les enzymes en anglais (mac graw hill : how enzyme works Lien CBSV polymère, tissus. Fiche support théorique Texte descriptif et schéma d’un microscope à annoter Microscope + télé + appareil photo+ imprimante couleur Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ pomme et cidre -‐ juillet 2012 Page 4/8 les différentes parties du microscope et leurs rôles Notion de grossissement A l’issu de la démonstration les élèves complètent individuellement un organigramme d’utilisation du microscope Les élèves légendent à l’aide d’un texte descriptif les photos prises lors de la démonstration. Réflexion sur le dessin d’observation : Par groupe de 4, les élèves listent les critères de qualité d’un schéma issu d’une observation microscopique à partir de la démonstration précédente. Observation par les élèves : Observation du tissu végétal avant et après l’action des enzymes. Chaque groupe présente ses propositions de critères d’observations afin d’établir en commun en accord avec le professeur une grille de validation de la compétence 2f. En évaluation : observation et schématisation d’un protoplaste Les élèves sont appelés à s’interroger sur la forme du protoplaste… Organigramme d’utilisation du microscope Partie 3 Deux ateliers : - Caractérisation des glucides dans un jus de pomme par CCM Objectifs Séparer et identifier les biomolécules par chromatographie Lister les étapes intervenant lors de la fabrication du cidre Réaliser la fermentation et son suivi Compétences à atteindre Activités de laboratoire de biotechnologies 4 heures en groupe (répartition des élèves sur les deux ateliers) Atelier 1 : Fiche technique CCM. Des élèves volontaires créent un mime qui illustre le principe (colonne, molécule plus ou moins polaire, solvant) Mise en œuvre de la CCM sur les glucides du jus de pomme fabriqué par les élèves et dans un jus du commerce. Analyse des résultats par comparaison avec des solutions étalons de glucides. Pendant la migration, analyse d’un document comportant les formules chimiques des glucides : les élèves doivent les classer en fonction de leur polarité et en déduire l’ordre de migration. Fiche technique CCM Fiche formules chimiques des glucides Groupe d'experts de biotechnologies scénario pédagogique première STL BTK -‐ pomme et cidre -‐ juillet uploads/Science et Technologie/ scenario-premiere-pomme.pdf