Chapitre 3« Le dîner des cellules » Digérer les aliments et absorber les nutriments Objectifs du cours * Travailler la démarche scientifique et la modélisation. * Exploiter une activité expérimentale par l’élaboration d’un protocole de laboratoire. Savoir-faire à développer C1Formuler des questions à partir de l’observation C2Rechercher et identifier des indices C3Agencer les indices en vue de formuler une piste de recherche C5Concevoir ou adopter une procédure expérimentale C6Recueillir des informations par des observations C12Comparer, trier, classer C15 Valider les résultats d’une recherche C17Réinvestir les connaissances acquises dans d’autres situations

Situation de départ 1. Situation problème Lucas est d’un tempérament assez nerveux et anxieux. Durant son temps de midi, il « engloutit » son sandwich à la salade de viande avec précipitation … Mais voilà qu’il présente des sensations désagréables, le « brulant » à l’estomac et décide de consulter son médecin traitant. « Ne désespérez pas ! La guérison durable de votre maladie ne dépend pas uniquement du traitement médicamenteux, mais aussi, et surtout, de votre coopération », lui dit le médecin.

Après un repas copieux, une fois les aliments passés de l'œsophage à l'estomac, le processus de digestion continue. Dans l'estomac, la dégradation des aliments se poursuit par l'intermédiaire d'un mélange d'acide gastrique et de diverses enzymes telle la pepsine. Cette dernière ne fonctionne qu’en milieu acide et est la plus efficace à 40°C. Le saviez-vous ? * Le mot « Digestion » provient du latin « digerere ». * Le mot « Pepsine » provient du grec « pepsis »,signifiant digestion. * Une personne produit, chaque jour, entre 1,5 L et 2L de suc gastrique. * Le mot « Enzyme » est une protéine fabriquée par l’organisme qui permet l’activation ou l’accélération de réactions chimiques. Parfois, un déséquilibre entre la pepsine et les acides de l'estomac peut se produire. Dans ce cas, des troubles digestifs apparaissent. 2. Observation

3. Questionnement des élèves 1.Avant l’expérimentation: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Au terme de l’expérimentation: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

Problématisation 1. Formulation du problème à résoudre « Proposer et expliquer, de manière scientifique, ce qu’il se passe chez Lucas, lorsqu’il ingère la salade de viande (de la bouche à l’estomac) ». 2. Emission d’hypothèses 1. Avant l’expérimentation: ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… 2. Au terme de l’expérimentation: ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

3. Recherche de différentes modalités d’investigation à mettre en œuvre « - L’estomac sera représenté par un bain thermostatique, une yaourtière ou encore un chauffe-biberon. - Il faut que la température corporelle soit respectée, et donc brancher ces appareils de telle sorte que la température soit d’environ 37°C. - Pour comparer ce qui se passe dans l’estomac, lorsque la viande est engloutie avec précipitation ou non (sans ou avec actions mécaniques préalables), nous disposerons d’un morceau de viande et de la viande hachée. - L’action chimique au niveau de l’estomac, et donc, du suc gastrique, sera représentée par de l’acide (HCl) et de la pepsine (enzyme qui n’agit qu’en milieu acide). - Pour mettre en évidence l’efficacité de l’action chimique, il nous faudra, aussi bien pour un morceau de viande que pour la viande hachée, un témoin, juste recouvert d’eau. - Nous ferons aussi attention à répartir la même quantité de viande et de produits (eau, pepsine, acide). »

4. Elaboration d’un protocole expérimental Objectif(s) du laboratoire « Mise en évidence de l’importance de l’action mécanique par les dents, et des actions chimiques, lors de la digestion des protéines, dans l’estomac ». Matériel et produits - 1 bain thermostatique / 1 yaourtière / 1 chauffe-biberon - 1 porte-éprouvettes - 8 éprouvettes - des petits élastiques (Jaune - rouge - bleu - vert) / 8 étiquettes - 2 pipettes (l’une pour l’acide, l’autre pour l’eau) - 2 verres de montre (un pour la viande hachée, l’autre pour les morceaux de viande) - 1 cuillère - 1 pique à brochette - 1 balance - 4x4 g de viande hachée (non compacte) - 4x un morceau de viande de 4 g - 4x1 g de pepsine - 4x2 mL d’acide (HCl) - 2 L d’eau

Mode opératoire 1. Remplir le bassin d’eau, tout en veillant à recouvrir la résistance chauffante et que l’eau ne puisse s’introduire dans les éprouvettes. 2. Préparer les 8 éprouvettes : - l’éprouvette 1 : 4 g d’un morceau de viande + eau(recouvrir la viande). - l’éprouvette 2 : 4 g d’un morceau de viande + eau (recouvrir la viande) + 1 g de pepsine. - l’éprouvette 3 : 4 g d’un morceau de viande + eau (recouvrir la viande) + 2 mL d’HCl. - l’éprouvette 4 : 4 g d’un morceau de viande + eau (recouvrir la viande) + 1 g de pepsine + 2 mL d’HCl. - Mélanger les éprouvettes en agitant délicatement ces dernières (le pouce sur l’ouverture). - Reproduire les mêmes manipulations, en remplaçant les morceaux de viande par de la viande hachée. - Incuber tous les tubes pendant 30 minutes dans le bain thermostatique / la yaourtière / le chauffe-biberon, à 37°C. 3. Reporter les observations dans le tableau de résultats.

Tube Morceau de viande EauPepsine Acide (HCl) Aspect Temps 0 Aspect Temps ’ Aspect Temps ’ 1 vv 2 vvv 3 vvv 4vvvv Investigation + Structuration Observations Tableau 1 – Morceau de viande

Tube Viande hachéeEauPepsine Acide (HCl) Aspect Temps 0 Aspect Temps ’ Aspect Temps ’ 1 vv 2 vvv 3 vvv 4vvvv Tableau 2 – Viande hachée

Interprétations Tableau 1 – Morceau de viande Tube Morceau de viande EauPepsine Acide (HCl)Interprétation 1 vv 2 vvv 3 vvv 4vvvv

Tableau 2 – Viande hachée Tube Viande hachéeEauPepsine Acide (HCl)Interprétation 1 vv 2 vvv 3 vvv 4vvvv

Comparaison des tableaux de l’interprétation « La dégradation du morceau de viande est moins concluante que celle de la viande hachée, car cette dernière a préalablement subie une transformation mécanique par les dents ». Conclusion « Arrivées dans l’estomac, les protéines subissent encore des transformations. Les protéines du bol alimentaire se dégradent chimiquement dans l’estomac, par la sécrétion du suc gastrique (pepsine + acide). Cette action chimique fonctionne à température corporelle, à savoir, 37°C ». Retour à la situation de départ « Lucas aurait dû faire en sorte de bien prémâcher sa nourriture (action mécanique) pour faciliter le travail de digestion au niveau de l’estomac ».