Utiliser le logiciel Enzymes 2.0

Auteur : Frédéric Lalevée, professeur de Sciences de la Vie et de la Terre au lycée Jean Rostand de Villepinte, 93420, septembre 2005

---Objectif

---Utiliser le logiciel Enzymes en complément des expériences faites en TP et des visualisations moléculaires faites avec un logiciel de visualisation moléculaire.

---Présentation de l'activité

---Le logiciel Enzymes (la version utilisée est Enzymes 2.0) est un logiciel simple qui permet de démontrer, par la simulation, un certain nombre de notions du programme. Utilisé après des séances de TP sur une ou plusieurs des enzymes qu'il propose (amylase, pepsine) il permet de faire des compléments et une généralisation.

---On peut par exemple mettre en évidence l'action enzymatique avec l'action de la pepsine sur l'ovalbumine, étudier l'influence de la température sur l'action de l'amylase sur l'amidon, puis compléter l'étude avec Enzymes. Par la suite, les sites actifs de ces enzymes seront analysés avec RasTop, Molusc ou Chime. Une séance Exao permet de faire une étude d'un point de détail, de façon plus moderne.

---Deux activités sont proposées: visualiser la réaction au ralenti et construire une courbe d'activité enzymatique en fonction du pH.

---Visualiser la réaction au ralenti

---Cette fonctionnalité permet de faire varier la température de 0° à 90° au cours de la réaction, afin de voir son effet immédiat et ensuite constater si cet effet est durable. Voici les consignes données à l'élève.

---Cliquer sur Représentation, Ralenti et faire démarrer l'expérience dans les conditions affichées lorsque le logiciel s'ouvre (amydon, amylase, 37°, pH 7,...). La réaction se déroule au ralenti, ce qui permet de faire varier certains paramètres. Faire varier la température à 0° quelques dizaines de secondes, puis revenir à 37°. Noter les changements. Augmenter à 90° quelques instants puis revenir à 37°. Noter les changements. Pour terminer rapidement la réaction, cliquer sur Représentation, Instantané. Faire une hypothèse pour expliquer les observations.

---Écran obtenu par l'élève (annotations dans un traitement de texte):

---Une variante peut être de chercher à partir de quelle température l'activité de l'enzyme ne peut plus être restaurée par un retour à 37°. D'après l'écran suivant, c'est entre 70 et 80°.

 

---Construire une courbe d'activité enzymatique en fonction du pH (ou de la température, ou de la concentration enzymatique)

---L'affichage des courbes d'évolution de la concentration de substrat en fonction du pH permet de constater rapidement quel est le pH optimal. Si on veut obtenir la vitesse de réaction pour chaque pH, il faut définir le paramètre retenu comme vitesse. Nous proposons d'utiliser la quantité de substrat disparu en une minute. Elle s'obtient en déterminant la quantité de substrat restant et en calculant :

1 - substrat restant = substrat disparu

---La valeur du substrat restant s'obtient en pointant le curseur sur la courbe et en lisant les valeurs.

---On obtient pour l'action de l'amylase sur l'amidon :

---L'intervalle de pH permettant une bonne activité de l'enzyme est assez grand, selon les données du logiciel. Cet intervalle est nettement moins large pour l'activité de la pepsine, toujours selon les données du logiciel.

---Une fonctionalité du logiciel permet d'obtenir la vitesse initiale de la réaction, mais outre que les résultats indiqués semblent différer d'un facteur 100 de la réalité, il est préférable que l'élève voit qu'on peut trouver facilement un moyen de quantifier la vitesse de réaction.

 

---Une nouvelle version du logiciel est sortie récemment (version 3.0). Nul doute qu'elle doit permettre encore plus de simulations.

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