TP SVT/Mettre en évidence la spécificité enzyme-substrat

Comment un plant de pomme de terre fait-il pour fabriquer une pomme de terre (on dit un tubercule) ?

Nous savons qu’une enzyme comme l’amylase salivaire ou pancréatique fait l’hydrolyse de l’amidon (dans notre tube digestif) à une vitesse incroyablement élevée : entre 1.000 et 10.000 réactions par seconde !

amidon + n(eau) + amylase => n(glucose) + amylase

Nous cherchons à comprendre ce qui rend une enzyme aussi rapide.

Émettre une hypothèse

« On émet l’hypothèse que l’enzyme reconnait son substrat (et pas un autre), un peu comme une clé reconnait une serrure (et pas une autre).« 

Pour tester cette hypothèse, nous allons nous intéresser au plant de pomme de Terre. Chaque plant possède des tubercules souterrains (=les pommes de terre), dans lesquels sont stockés de l’amidon sous forme de grains appelés amyloplaste (voir ci-dessous: coloration à l’eau iodée)

L’amidon est une très longue molécule. Elle est formée par l’assemblage de petites molécules de glucose que la feuille fait grâce à la photosynthèse.

L’amidon représente donc une réserve énergétique pour la plante. Nous la lui subtilisons en la ramassant et en la mangeant en purée ou en frites.

La synthèse de l’amidon c’est-à-dire l’assemblage des molécules de glucose est assurée par une enzyme: l‘amidon synthase

Elle est présente dans le tubercule, et on va commencer par l’extraire.

Réaction catalysée par l’amidon synthase des cellules du tubercule :

n(glucose) + amidon synthase => amidon + amidon synthase + n(eau)

Pour réaliser cette réaction, nous allons fournir à l’amidon synthase deux types de substrat:

• le glucose
• le glucose 1-Phosphate

Ces deux molécules ne diffèrent l’une de l’autre que par un groupement phosphate.

Prévoir un résultat : on prévoit que la réaction n’aura pas lieu avec l’un des deux substrats. Lequel d’après vous et pourquoi ?

Matériel à vérifier

• 2 béchers
• 1 couteau
• 1 planche à découper
• 40 ml d’eau distillée
• 1 mortier
• 1 cristallisoir
• De la glace pilée
• 1 demi pomme de terre
• 1 économe
• 2 entonnoirs
• Du coton
• Du papier filtre
• 9 tubes à essai sur portoir
• 1 solution de glucose
• 1 solution de glucose-1-Phosphate
• 1 plaque à cupules (plaque blanche avec des alvéoles)
• 1 balance

Méthode pour extraire de l’amidon synthase

• L’extraction se fait à froid = glace pilée
• Attention ça coupe la peau !
  • Épluchez la patate avec l’économe
• Sur une planche, coupez votre patate en petits cubes
• Pesez 50 g :
  • allumez la balance
  • posez votre mortier sur la balance
  • faites le Zéro
  • rajoutez 50g de patate
• Ajoutez 40ml d’eau distillée dans le mortier
• Allez sur la paillasse (après avoir lu la suite) où se trouve le broyeur
• Dans le broyeur, broyer vos morceaux de patate :
  • déposez vos morceaux dans le bac du broyeur
  • refermez avec le couvercle du broyeur
  • appuyez sur le couvercle
  • ouvrez le couvercle
  • versez le contenu dans votre mortier
• Vous obtenez un jus de patate assez liquide contenant enzymes et cellules
• Filtrez selon le montage suivant : le filtrat dans être recueilli dans un récipient entouré de glace

Méthode pour montrer la spécificité enzyme substrat

Pour tester notre hypothèse, nous disposons soit de glucose soit de glucose-1-P.

Nous supposons que l’enzyme reconnait soit l’un soit l’autre.

Préparez 3 séries de tubes :

• Série 1: 3 tubes contenant 1 ml d’eau distillée (numérotés 0, 1 et 2)
• Série 2: 3 tubes contenant 1 ml de glucose-1-P (numérotés 3, 4 et 5)
• Série 3: 3 tubes contenant 1 ml de glucose (numérotés 6, 7 et 8)

Lancez l’expérience :

• Série 1 : ajoutez 2 ml de filtrat de Pomme de terre et lancez le chronomètre
• Introduisez les tubes dans le bain marie à 35°C.
• Série 2 : ajoutez 2 ml de filtrat de Pomme de terre et lancez le chronomètre
• Introduisez les tubes dans le bain marie à 35°C.
• Série 3 : ajoutez 2 ml de filtrat de Pomme de terre et lancez le chronomètre
• Introduisez les tubes dans le bain marie à 35°C.

Comptez 3 minutes.

Révélez les résultats des réactions chimiques

• Préparez votre plaque à cupules (=les alvéoles ) en numérotant les cupules:
  • Série 1 : cupules 0, 1, 2
  • Série 2 : cupules 3, 4, 5
  • Série 3 : cupules 6, 7, 8.
• 1ml de chaque série est prélevé au bout de 3 minutes
• Déposez ce ml dans une cupule de la plaque à cupules
• Ajoutez une goutte d’eau iodée
• Prenez des photos
• Consignez les résultats dans un tableau
• Si besoin, aidez-vous des résultats ci-dessous

Résultats attendus

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