Sciences de la vie et de la Terre

Cuisine d’enzymes

03 / 11 / 2009 | Martine Pernodet

 Cuisine d’enzymes

En section européenne, la notion d’enzyme peut être testée de diverses façons. On peut envisager les jeux de rôle dont sont friands les anglo-saxons et rapprocher la gastronomie française de la cuisine dans la casserole d’Hervé This.

Ainsi ayant été fascinée par les effets de la « vaccination » d’un rôti de porc au jus d’ananas qui avait été un délice tant du point de vue culinaire que du point de vue gain de temps de cuisson (temps libre pour ... préparer des cours de SVT !), j’ai eu l’idée d’expérimenter l’appropriation du concept d’enzyme en section européenne avec ce « pineapple juice ».

 Exemple du déroulement d’une séance de TP de 2 heures

 Première activité langagière mobilisant les compétences d’écoute pour une phase d’introduction de la notion d’enzyme :

  • Video from http://www.5min.com/Video/Enzyme-Ch... (Lecture explaining the characteristics of enzymes
    • Temperature sensitive
    • pH dependent
    • interacting with inhibitor more or less permanently
    • specific
    • reverse action .. ;
    • clue : shape, shape shape

Dans cette vidéo, un conférencier explique simplement à un jeune public des « bizzareries » à propos des enzymes. Il parle lentement et écrit les éléments importants et propose aux élèves de devenir scientifiques et résoudre le problème du mode d’action des enzymes à partir des indices qu’il va donner.

La consigne donnée aux élèves est de repérer et inscrire sur leur feuille de papier les caractéristiques des enzymes présentées par le conférencier et de donner des exemples (nome de l’enzyme et particularité)

in English
Find out the characteristics of enzymes
Pick up some name of enzymes

  • Mise en commun

Nous essayons de relier les caractéristiques des enzymes à leur forme et donc à leur nature

Answer
What is the nature of an enzyme ?

A protein with a specific aminoacid sequence determining its shape so its function by a lock-key model

Why is it T sensitive ? T is responsible for molecular movements : more frequent when temperature goes up but responsible for the interaction between molecule components : high temperature changes the shape of the protein breaking down H bonds

Why is it pH sensitive ? pH is responsible for interaction between molecule inner component and so responsible for its shape.

Why is it affected by inhibitors ? There is competition between substrate and inhibitors.

Why is there a specificity ? Substrate and enzyme have matching shapes.

Connaissant et ayant compris les caractéristiques des enzymes, nous pouvons partir à leur recherche dans le monde vivant.

I. Investigation on a pineapple enzym

Cette deuxième activité mobilise des compétences langagières de lecture

  • Par binôme deux textes sont proposés mais la consigne est la même et une mise en commun dans le binôme est nécessaire

Texts from http://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/A10697132 and http://www.pineapplejuice.com

What is the name of the organism producer of a useful enzyme ?
What is the name of the enzym ?
What is its function ?

  • La correction de ce préambule est suivi d’un questionnement
    • Issue : How are we going to prove that bromelain is an enzyme able to catalyze the hydrolysis of proteins ?
    • Hypotheses ; we will have to prove that bromelain is a catalyst, T sensitive, pH sensitive, specific of proteins
    • Material
      • enzyme source : Pineapple juice raw, frozen, cooked or dried, Kiwi and other dried fruits

      • substrate : Gelatine : protein gel

      • Micropipette, Petri dishes, cutting tubes, test tubes, tube holder, marker, sodium hydroxyde, HCl ..

    • Procedure To test temperature on enzyme activity To test specificity To test other fruit enzymatic proteolytic activity
    • Results and conclusion

Selon le niveau des élèves, le travail d’élaboration du protocole est pus ou moins guidé (une fiche « modèle » des éléments nécessaires devant figurer dans un protocole est disponible sur le site à la fin de l’article http://svt.ac-creteil.fr/spip.php?a...

Les élèves mettent sur de la gélatine (collagène plus ou moins pur) préparée à l’avance dans des boîte de Pétri soit des cubes de fruits, soit des gouttes de jus de fruit (à la surface ou dans des trous qu’ils réalisent avec des tubes de verre comme dans l’expérience d’Ouchterlony). ils mesurent ensuite soit le diamètre du trou, soit la quantité de liquide final (liquide aspiré à la micro pipette)

Il faut compter 30 minutes avant la lecture des résultats. On peut utiliser intelligemment ce temps ! En effet les élèves ne savent pas toujours comment ils vont suivre l’activité enzymatique.
On peut alors envisager de travailler sur des modèles.

II. Model for enzyme activity

Un jeu de rôle est proposé : dans le rôle de l’enzyme : un élève du binôme, dans le rôle du site actif : ses deux mains, dans le rôle du substrat différents figurants : soit des cure-dent, soit des briques de Lego, dans le rôle des inhibiteurs différents figurants : soit des clous, soit des cubes lisses, dans le rôle de la cellule la salle de classe, dans le rôle de la partie du cytoplasme dans lequel se situe la réaction un cristallisoir. Pour figurer une mutation on pourra proposer une seule, main, une jambe en l’air , etc ...

La discussion s’engage pour déterminer

  • le paramètre testé (concentration en enzyme, concentration en substrat, présence d’inhibiteur, présence de mutation ou action de la température ou du pH qui modifie la forme de l’enzyme plus ou moins dans son site actif)
  • le paramètre dépendant mesuré (au cours ou après la réaction, on est alors amené à déterminer un temps d’expérimentation
Play game with the following characters
  • enzyme = human
  • active site : both hands
  • substrate : tooth picks or Lego
  • reaction : breaking down tooth pick in two equal pieces or building a two-pieces block of Lego
  • inhibitor : nails within tooth picks
  • mutation : one hand in the active site
with the central topic :
  • Influence of substrate concentration
  • Influence of enzyme concentration
  • Influence of inhibitor
  • Influence of mutation
Procedure :

Perform the play game and report the enzyme activity (quantity of substrate whic disappears per min or quantity of product which appears per min

Communication of the results :

puis

Graph of enzyme activity rate

 

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