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Sciences de la vie et de la Terre

Diastase

01 / 12 / 2009 | Patrice Nadam

Par l’intermédiaire de simulations d’expériences, Diastase propose d’aborder les caractéristiques de la réaction enzymatique. Le logiciel est subdivisé en quatre modules distincts, mais complémentaires.

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Page d’accueil de Diastase

1- Les modules :

1.1- Cinétique sur plaque de titration

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Cinétique sur plaque de titration

Ce module reprend l’expérience classique de l’amylase sur l’amidon.
Tout le matériel nécessaire à (la simulation de) l’expérience est présent &nbps; : bain-marie, tube, empois d’amidon, amylase, eau iodée et plaquette de titration. On peut choisir les conditions de l’expérience. Ainsi on peut modifier la température, le pH, les concentrations d’enzyme et de substrat avant de lancer l’expérience. Une fois cette
dernière lancée , l’évolution de la concentration en amidon au cours du temps est tracée graphiquement. On peut suivre, en parallèle, la simulation de l’expérience. Le changement éventuel de couleur du réactif, dans les puits de la plaque de titration, met en évidence
la disparition de l’amidon. En fin d’expérience, les conditions peuvent être modifiées et une nouvelle expérience peut être lancée.
Le menu Affichage permet de mémoriser et d’afficher les courbes successives. Ceci permet de les comparer et d’en déduire l’influence des différents facteurs.

1.2- Spécificités de la réaction enzymatique

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Spécificités de la réaction enzymatique

Ce module permet de mettre en évidence la spécificité enzymatique. Là encore, on peut modifier les facteurs de température, de pH et de concentrations, mais il est possible également de choisir, ici, l’enzyme (invertase, pepsine, protéase B18, trypsine, amylase, amylosynthétase) et le substrat (saccharose, amidon, glucose 1-phosphate, ovalbumine) que l’on veut tester.
C’est aussi l’occasion de préciser que les enzymes catalysent, non seulement des réactions d’hydrolyse, mais aussi des réactions de synthèse.

1.3- Modélisation à l’échelle moléculaire

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Modélisation à l’échelle moléculaire

Ce module peut être utilisé en fin d’étude puisqu’il permet d’expliquer les observations que l’on aura pu faire dans les modules précédents. En effet, l’animation modélise « en temps réel » la réaction. On comprend ainsi que la vitesse de réaction dépend de la probabilité de rencontre entre les molécules d’enzyme et de substrat. Cette probabilité dépend de l’agitation moléculaire (sensible à la température), de l’état des protéines (sensible à la température et au pH), de la concentration et de la complémentarité entre les molécules d’enzyme et de substrat.

1.4- En savoir plus

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Explication de la réaction d’hydrolyse

Ce dernier module fournit les compléments nécessaires à la compréhension de certaines observations.

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Effet du pH

On y présente les réactifs, les enzymes et les substrats utilisés dans le logiciel. De même, les effets de la température et du pH y sont précisés. Des notions de cinétique enzymatique y sont apportées.

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Modèle moléculaire et site actif

Il est possible également de visualiser les molécules en trois dimensions directement dans le module. L’applet Java Jmol, utilisée par Diastase, évite de faire appel à une autre application telle que Rastop.

2- Les plus et les moins :

2.1- Les points négatifs

- Impossibilité de masquer les courbes. Cela permettrait de travailler à partir des résultats des manipulations avant d’étudier les courbes.
- Les titres des modules sont trop explicites (le travail de découverte est facilité).

2.2- Les points positifs

- Le logiciel propose différents types de modélisation.
- L’étude ne se limite pas à une seule réaction.

Le logiciel Diastase, par son approche sous différents angles, permet de bien comprendre les caractéristiques de la réaction enzymatique.
En simulant diverses expériences, il permet de tester virtuellement toutes les hypothèses envisagées, ce qui n’est pas toujours possible de réaliser lors d’une séance de T.P.

- Il a été reconnu d’intérêt pédagogique en 2008

3- Et aussi ...

- L’auteur propose une version de démonstration téléchargeable sur le site de Micrelec

- Une version limitée gratuite, intitulée Lactase, est proposée sur le site de l’académie de SVT de Nice (seul le module Modélisation à l’échelle moléculaire est actif)

- Yves Martin propose, sur le site SVT de l’académie de Rouen, l’application Enzyme pour comprendre le fonctionnement d’une enzyme et l’influence de la concentration du substrat sur la vitesse initiale de la réaction.

Post Scriptum :

Le logiciel Diastase est un bon complément aux activités expérimentales
qui peuvent être faites en classe.

 

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