Limites du programme de biotechnologies classe terminale

éduSCOLRessources pour le lycée technologiqueBiotechnologies : éthique, impact économique et démarchetechnologiqueLimites et commentaires relatifs au programme de biotechnologies en classe terminaleObjectifs de formation et supportsthéoriquesBiotechnologieset sociétéDémarchespécifique auxactivités debiotechnologiesImpact économique,valeur ajoutée d’unproduit.Regard critique surla médiatisation desbiotechnologies.Éthique (en lienavec l’enseignementde philosophie).Principesscientifiques desméthodes utilisées.Principestechnologiques destechniques utilisées.Prévention desrisques.Gestion desdéchets.Obtention durésultat.Commentaires et limitesCette partie est à traiter surl'ensemble de l'année. Letravail interdisciplinaire avecd'autres professeurs(philosophie, ETLV...) est àencourager.L'élève doit être capable demener une démarched'analyse du protocole etd'analyse des risques à l'aided'une documentation adaptée.Compétences transversalestechnologiques1 a Se questionner sur lesconséquences desapplications et desprocédés desbiotechnologies, en lienavec l’actualité.1 b Développer saresponsabilité de citoyenface aux questions de labioéthique.1 c Conduire une recherchedocumentaire.1 d Travailler en équipe.1 e Justifier les étapesessentielles d'un protocoleet faire le lien avec leprincipe.1 f Identifier les paramètresclés(points critiques)d’une méthode influençantles résultats.1 g Mettre en œuvre unprotocole en modifiant l’undes paramètres.1 h Identifier les étapescritiques d’une méthodepour prévenir les risques.Limites exigées dans lamaîtrise des compétencesL'élève doit savoir repérer lesbiotechnologies dans lequotidien et l'actualité.L'élève doit être sensibilisé etêtre capable d'argumenter uneposition ou un avis.L'élève doit utiliser les outilsmis à disposition et savoir citerles sources bibliographiquesretenues (lien avec lesprofesseurs documentalistes).L'élève explique simplement lanécessité de chaque étapeimportante.Cette mise en œuvre peut êtreenvisagée lors du projettechnologique.© MEN/DGESCO-IGEN Décembre 2012http://eduscol.education.fr/prog

Biotechnologies : éthique, impact économique et démarchetechnologiqueObjectifs de formation etsupports théoriquesDémarchespécifique auxactivités debiotechnologiesExploitation desrésultats etqualitéFidélité, justessed’une méthode.Exactitude d’unemesure.Étalonnage.Incertitude sur lamesure.Qualité d’unemanipulation.Logigramme dedécision.Commentaires etlimitesL'élève doit réinvestirrégulièrement lesnotions acquises enclasse de première,dans tous typesd'activitéstechnologiques.Le document demétrologie actualisé etutilisé dans lesenseignements de"Mesure etinstrumentation" et de"Biotechnologies"apporte les élémentsnécessaires au calcul,à l'analyse des valeursmesurées et àl'expression d'unrésultat de mesure.Compétences transversalestechnologiques1 i Respecter un protocole, uneméthode normalisée.1 j Identifier le caractère objectif(mesurage) ou subjectif(observation) d’un critère dedétermination d’un résultat.1 k Évaluer une méthode en prenantcompte la dispersion des résultats.1 l Évaluer une méthode endéterminant le biais …1 m Étalonner un appareil de mesure(pH mètre, etc.).1 n Étalonner une méthode dans desconditions opératoires données.1 o Rendre un résultat : utiliser uncontrôle pour valider la qualitéd'une manipulation.1 p Rendre un résultat : déterminerl'erreur de mesure pour quantifierl'exactitude d'un résultat.1 q Rendre un résultat : exprimer unrésultat avec une incertitudeassociée à un niveau de confiance.Limites exigées dans lamaîtrise des compétencesLa normalisation doit être mise enœuvre dans un contexte pertinent.Les élèves doivent être capablesd'exploiter des documents supportspour mener à bien l'évaluation de ladispersion des valeurs mesurées. Ils'agit de conditions de répétabilité.Il s’agit d'ajuster l'appareil. Une noticesera fournie systématiquement.L'élève utilise les caractéristiquesfournies par un document.L'élève utilise un étalon de contrôlepour vérifier la qualité de lamanipulation.L'élève calcule l'erreur de mesure àpartir de la valeur de référence et del'équation aux grandeurs données.A l'aide des documents, l'élèvecalcule U à partir de u c et arrondit lerésultat de mesure en adéquationavec l'arrondi de U.1 r Comparer un résultat à un critère. L'élève doit être capable d'extraire uncritère de référence d'un document etle confronter au résultat de mesurepour conclure.1 s Critiquer un résultat. L'élève doit savoir replacer le résultatdans son contexte.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 2 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Analyse microbiologique d’un produit polymicrobienObjectifs de formation et supportsthéoriquesLa démarchede l’analysemicrobiologique:rechercheet/oudénombrementMéthode qualitative et méthodequantitative : mise en évidenced’au moins un microorganismeou estimation de laconcentration cellulaire.Pour l’analyse d’un produitpathologique en biologiemédicale.Pour le contrôle de la qualitémicrobiologique d'un produit enbio-industriesCommentaires et limitesL’élève doit être capable d'expliquerle choix d'une méthode qualitativeou d'une méthode quantitative.L’élève est capable de décrire lesdifférentes étapes d’undénombrement.A partir de documents, l'élève doitêtre capable de choisir le milieuadapté pour mettre en évidence unmicroorganisme.L'élève doit être capable, à partir dedocuments, d'identifier lesprincipales étapes de recherched'un microorganisme pathogènedans un contexte donné.L'élève doit être capable, à partir dedocuments, d'identifier lesprincipales étapes du contrôle duproduit.Les élèves seront formés à ladémarche de prévention quel quesoit le niveau de confinement dulaboratoire.Le document 3RB actualisé et utilisédans l'enseignement de"Biotechnologies" apporte leséléments nécessaires à ladémarche de prévention et auxchoix des manipulations possiblesau laboratoire.Compétencestransversalestechnologiques2 a Comparer deuxprotocoles d’analysed’un produit biologique.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesA partir de laprésentation deprotocoles d'analyses,l'élève doit être capabled'expliquer lapertinence de laméthode utilisée dansle contexte.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 3 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Analyse microbiologique d’un produit polymicrobienObjectifs de formation et supportsthéoriquesLes méthodesdedénombrementd'une flored’un produitpolymicrobienFiltration sur membrane.Dénombrement en milieuliquide.Dénombrement en masse ouen surface.Dénombrement par observationdirecte.Commentaires et limitesChaque méthode sera illustrée parun exemple.Compétencestransversalestechnologiques2 f Mettre en œuvre uneidentification debactéries ou de levurespar une galerieminiaturisée.2 g Utiliser un logicield'identification et/ouune base de donnéestaxonomique.2 h Analyser un résultat desérotypage sur unmicroorganisme.2 i Choisir une méthode dedénombrementadaptée.2 j Exploiter les résultatsde dénombrementd'une unitéd'échantillonnage en lacomparant à un critèremicrobiologique.2 k Exploiter une méthodenormalisée dedénombrement d'unecatégorie demicroorganismes.2 l Mettre en œuvre aumoins deux méthodesde dénombrement.2 m Comparer deuxméthodes dedénombrement.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesL'élève s'appuie sur laprocédured'identification fournieavec le logiciel.L'élève s'appuie sur desdocuments.L'élève utilise lescaractéristiquesfournies par undocument en fonctiond'un contexte donné.Les méthodesnormalisées doiventêtre utilisées pour leproduit pour lequel ellesont été éditées.Les deux méthodesmises en œuvre sontdes méthodes avecmise en culture.Actuellement, la normeen vigueur préconisel'utilisation d'une boîtepar dilution.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 5 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Croissance microbienneObjectifs de formation et supportsthéoriquesModélisationde lacroissance enmilieu nonrenouveléLes agentsantimicrobiensinhibiteurs dela croissanceCourbe de croissance.Phases de la croissance.Paramètres cinétiques de lacroissance.Effecteurs de la croissance.Applications industrielles de lacroissance en bioréacteursNotion de croissance optimale.Notion d’antisepsie, dedésinfection et de stérilisation.Techniques de réduction de lacharge microbienne.Étude de l’effet des procédésde destruction ou desmolécules antimicrobiennes.Antibiotiques et antibiothérapieCommentaires et limitesNotions appréhendées à partir derésultats obtenus en AT ou dedocuments (applicationsindustrielles).La modélisation sera faite en lienavec l'enseignement demathématiques.Ne pas détailler les structuresbiochimiques des antibiotiques.Montrer à l'aide d'un schéma lesdifférents modes d'action possibles(bactéricides, bactériostatique).Pour la technique de réduction decharge microbienne, l'inactivationdes enzymes du lait par la chaleurpourra être évoquée.Pour la modélisation mathématiquede la destruction et ses limites, onse limitera à l'aspect qualitatif del'interaction durée/température.Compétencestransversalestechnologiques3 a Mettre en œuvre unsuivi de croissanced’une bactérie ou d’unelevure.3 b Exploiter une courbe decroissance.3 cDéterminer lesparamètres cinétiques.3 d Identifier/étudier lesparamètres d’influenceou effecteurs.3 e Réaliser un testmicroscopique deviabilité cellulaire.3 f Étudier l’effet de latempérature et de ladurée d’exposition surla destructionbactérienne.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesMise en œuvre en erlenou en fermenteur dansle but de suivre lacroissance, sans viserla maîtrise de l'outil.Repérer les différentesphases de lacroissance.Se limiter à la courbe ln(X ou A ou DO ou N) =f(t).A l'aide du graphe etdes équations auxgrandeurs fournies,calculer les paramètresµ expo ou Q Xexpo et G.L'élève utilise desdonnées fournies ou lesdonnées qu'il aobtenues.Utilisation du bleutrypan, du bleu deméthylène ou bleu deFunck pour des levures; ne pas entrer dansl'explication duprocessus decoloration.Étude menée soit àl'aide de documents,soit à partir d'uneactivité technologique© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 6 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Croissance microbienneObjectifs de formation et supportsthéoriquesLesbactériophages, viruslytiques oulysogènes desbactériesCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiques3 g Réaliser une techniquede réduction de chargemicrobienne3 h Mettre en évidencel’effet d’unantimicrobien, d’unconservateur, d’unantiseptique ou d’undésinfectant.3 i Déterminer la CMI d’unantimicrobien vis-à-visd’une bactérie ou d’unelevure.3 j Réaliser unantibiogramme.3 k Exploiter les résultatsd’un antibiogramme.Cycle phagique. 3 l Réaliser undénombrement dephages par plages delyse sur une souchesensible par la méthodeen double couche ou laméthode des spots.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesPar exemple :challenge test,réduction de la chargeen fonction del'exposition aux UV,T°C… ; dans cecontexte, il est pertinentd'utiliser le log.Toutes les techniquespeuvent êtreenvisagées (liquide,solide…).L'élève réalise une CMIpar dilution del'antibiotique pourappréhender le conceptde CMI.Une méthodestandardisée estconseillée.On se limitera àl'utilisation d'un abaquede lecture avec sonmode d'emploi.La suspension dephages n'est paspréparée par lesélèves.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 7 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Microorganismes eucaryotesObjectifs de formation et supportsthéoriquesCulture decelluleseucaryotesLeschampignonsmicroscopiquesCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiquesApplications au laboratoire. 3 m Analyser une courbe decroissance ou defermentation enprésence d’unbactériophage lytique.Type trophique et conditions deculture.Composition d’un milieu deculture cellulaire eucaryote.Conditions de culture decellules eucaryotes animalesou végétales.MoisissuresLevuresCette partie sera étudiée en lienavec CBSV.Le vocabulaire employé doit servirà distinguer les différents genresrencontrés et sera limité (exemples: spores, hyphes cloisonnés ounon).Les fonctions de ces structuresmorphologiques ne seront pasabordées.Le document 3RB actualisé etutilisé dans l'enseignement de"Biotechnologies" apporte les3 n Analyser une méthodede microbiologieappliquée en mettant enévidence le rôleparticulier desbactériophages.4 a Étudier l’influence desparamètres de la culturecellulaire,éventuellement à partirde documentstechnologiques.4 b Mettre en évidencel’influence de la lumièresur la culture de cellulesphotosynthétiques.4 c Observer et décrire lescaractéristiquesmorphologiquesmacroscopiques etmicroscopiques desmoisissures :caractéristiquescommunes,caractéristiquesspécifiques.4 d Utiliser lescaractéristiquesLimites exigéesdans la maîtrise descompétencesL'élève est capable dedifférencier une courbede croissance avec ousans phages.Choisir une applicationdes phages pourmontrer leur rôle dans lalysotypie, leur rôle devecteur ou de témoin decontamination.A réaliser en lien avecCBSV.Une culture d'alguespeut être envisagée ; lesparamètres de culturepeuvent être suivis parEXAO.Les moisissures serontchoisies en fonction deleur intérêtmorphologique enévitant les souchesprésentant des risquesbiologiques importantsconformément auxprincipes de précaution.A l'aide d'un documentde référence, les© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 8 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Microorganismes eucaryotesPréparation et analysebiochimique des produitsbiologiquesObjectifs de formation et supportsthéoriquesMéthodes defractionnementIntérêt du fractionnement pourl’étude d’un produit biologique.Principe du suivi d'unepurification d'une molécule ausein d'un produit complexe.Méthodes de fractionnement,préparatoires ou analytiques,en lien avec les propriétés desbiomolécules.Commentaires et limiteséléments nécessaires à ladémarche de prévention et auxchoix des manipulations possiblesau laboratoire.Être capable de repérer lestechniques utilisées dans lesdifférentes étapes d’une purificationet de d'expliquer leur intérêt.Distinguer une techniquepréparative d’une techniqueanalytique.Être capable de repérer lesdifférents modules d'un appareil etd'expliquer leur rôle en prenant encompte la méthode mise en œuvre.Compétencestransversalestechnologiquesspécifiques pour laclassification : appareilreproducteur,cloisonnement dumycélium.4 e Observer et décrire lescaractéristiquesmorphologiques deslevures.4 f Réaliser unauxanogramme pouridentifier une levure.4 g Conduire unedémarched'identification à partirde résultats obtenuspour les principauxcaractèresd'identificationdiscriminants.5 a Choisir et mettre enœuvre une méthode defractionnement enfonction des propriétésdes biomolécules àséparer.5 b Associer destechniques unitairespour extraire ou purifierdes biomolécules.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencescaractéristiquesspécifiques ne sontabordées que pourl'identification du genre.La réalisation del'auxanogrammepermettra à l'élèved'aborder la notion desource de carbone.L'élève s'appuie sur desdocuments pourconclure surl'identification de genreet d'espèce.A partir de documentsou d'expérimentationsdans le cadre d'uncontexte technologique,l'élève est capabled’expliquer le principegénéral des méthodesutilisées, d'expliquerson choix.L'approche exhaustivedes méthodes ettechniques n'est pasattendue.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 9 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Préparation et analyse biochimique des produitsbiologiquesObjectifs de formation et supportsthéoriquesMéthodes dedétection etd’identificationMéthodes dedosageTechnologies dufractionnement et de ladétection associée,appareillages intégrés.Propriétés structuralesPropriétés biologiquesMesure d'absorbances parspectrophotométrieCommentaires et limitesCette partie sera étudiée en lienavec CBSV et permet de revoir desnotions abordées en classe depremière..Compétencestransversalestechnologiques5 c Mettre en évidencequalitativement unebiomolécule.5 d Analyser des résultatsexpérimentaux etidentifier la méthode dedétection utilisée.5 e Séparer et identifierdeux molécules destructures proches parune méthode simple.5 f Comparer deuxméthodes d’analysequalitative d’un produitcomplexe.5 g Choisir et mettre enœuvre une méthode dedosage en fonction despropriétés desbiomolécules.de choisir les produits les mieuxCourbe d'étalonnage. adaptés.5 h Concevoir et réaliserune gammed’étalonnage.Volumétrie directe, indirecte.Choisir des techniques simples àmettre en œuvre dans le contextethématique choisi.La démarche de prévention permetUn glossaire actualisé met à jour levocabulaire de biotechnologiesutilisé.5 i Étalonner un appareil demesure à l'aide d'unéchantillon d'étalonnageLimites exigéesdans la maîtrise descompétencesL'élève est capable deconstruire unlogigrammereprésentant les étapesd'extraction ou depurification duprotocole.L'élève analyse sesrésultats parcomparaison à une oudes références.Il fait le lien entre lespropriétés de labiomolécule deréférence et la méthodede détection.Il appréhende la notionde résolution.Il construit sonargumentation avec lesrésultats et le principedes méthodes.L'élève sait utiliser unedocumentation pourmettre en œuvre uneméthode de dosage.L'élève sait concevoirun témoin réactif et saitexpliquer la réalisationd'un tube de la gammeétalon.Il s’agit d'étalonner laprocédure de mesureavec un système de© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 10 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Objectifs de formation et supportsthéoriquesCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiquesLimites exigéesdans la maîtrise descompétencesPréparation et analyse biochimique des produits biologiquesAnalyseimmunologique deséchantillonsbiologiquesAnalyse quantitative d’unchromatogramme par mesured'aire.Analyse quantitative d’unélectrophorégramme parcomparaison visuelle ou audensitomètre.Détermination mathématiqued'un volume équivalent parmesure au pH mètre.Spécificité de la réactionantigène-anticorps.Paramètres d’influence de laréaction antigène-anticorps(pH, concentration relative,nature du support, etc.).5 j Évaluerquantitativement desrésultatsd’électrophorèse ou dechromatographie.5 k Rendre un résultatdéfinitif en prenant encompte la préparationéventuelle d’unéchantillon.5 l Comparer les résultatsà une donnée deréférence.5 m Caractériser laspécificité de laréaction.5 n Réaliser une réactionantigène-anticorps entenant compte desparamètres d’influence.L'évaluationquantitative peut êtreréalisée à partir dedocuments fournis.L'élève est capabled'établir l'équation auxgrandeurs en intégrantéventuellement lefacteur de dilution.Voir la partie I :« Exploitation desrésultats et qualité »L'élève met en œuvredes techniques pourappréhender le conceptde spécificité de laréaction antigèneanticorps.On se limitera aurapport quantitatifantigène/anticorps.Dans une réactionantigène-anticorps,© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 11 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Préparation et analyse biochimique des produitsbiologiquesObjectifs de formation et supportsthéoriquesCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiquesValidation des techniques. L'exhaustivité des techniques 5 o Réaliser une réactionantigène-anticorps pourmettre en évidence unantigène ou unanticorps.Principes des techniquesimmunologiquesprésentées n'est pas attendue.Une méthode immunoenzymatiquesera mise en œuvre, en particulierpour introduire le marquageenzymatique (conjugué).Un schéma à l'échelle moléculaireavec des symboles pertinents (pourantigène, anticorps, substrat,enzyme, ...) sera réalisé pourchaque protocole étudié.5 p Réaliser une méthodeimmunologique dequantification ; mettreen œuvre une gammede dilution géométrique.5 q Choisir les témoinspour valider latechnique : témoin despécificité, témoind'efficacité.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesl'élève sait identifier lacomposante du couplerecherchée.L'élève réalise ledosage quantitatif ousemi-quantitatif d'unantigène ou d'unanticorps.On ne visera pas lamaîtrise du concept dela dilution limite ensérologie.L'élève sait concevoir etexpliquer la réalisationd'un témoin despécificité et d'untémoin d'efficacité àpartir du modeopératoire de laréalisation de l'essai.5 r Contrôler la technique. L'élève sait vérifier àl'aide d'un contrôle laqualité de lamanipulation ens'aidant de ladocumentationtechnique fournie.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 12 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Les enzymes, catalyseurs biologiques et outil de transformation spécifiquedes moléculesObjectifs de formation et supportsthéoriquesLes enzymes,protéinescatalytiques àsite actifÉtudecinétique desenzymesmichaeliennesPropriétés structurales desenzymesPropriétés catalytiques desenzymesCinétique d’une réactionenzymatique à un substratInfluence de la concentration ensubstrat sur la vitesse initialeCommentaires et limitesLa notion de formes multiples d’uneenzyme sera restreinte à celle d’isoenzymes.La notion de complexemultienzymatique sera abordée enlien avec le métabolisme.Ces deux notions seront illustréespar un exemple simple.Compétencestransversalestechnologiques6 a Exploiter desressourcesdocumentaires et desactivités expérimentalespour présenter lespropriétés structuralesdes enzymes.6 b Exploiter desressourcesdocumentaires et desactivités expérimentalespour présenter lespropriétés catalytiquesdes enzymes.6 c Comparer lesspécificités de substratet de réaction surplusieurs exemples.6 d Identifier dans unemolécule la partiespécifique reconnue parl'enzyme.6 e Identifier la classed'enzyme en étudiant laréaction catalysée.6 f Déterminer la vitesseinitiale d’une réactionenzymatique en suivantle produit formé ou lesubstrat consommé.6 g Méthode cinétique 2pointsLimites exigéesdans la maîtrise descompétencesLimiter l'existenced'identification aux deuxclasses : oxydoréductasesethydrolases.A partir d'une courbeA=f(t) ou [P]=f(t) ou[S]=f(t), l'élèves'approprie le conceptde vitesse initiale pardétermination ducoefficient directeur de© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 13 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Les enzymes, catalyseurs biologiques et outil detransformation spécifique des moléculesObjectifs de formation et supportsthéoriquesInhibition de la catalyseenzymatiqueActivité catalytique d’uneenzymeCommentaires et limitesL'essentiel est de mettre enévidence le rôle de catalyseurs.Les notions à maîtriser sont enparticulier l'accélération desvitesses de réaction, les conditionsde l'activité catalytique desenzymes, les différentestechniques de mesure des vitessesde réaction et l'intérêt de cetteCompétencestransversalestechnologiques6 h Méthode cinétique encontinu6 i Analyser les courbes.6 j Déterminer lesparamètres cinétiques,constante de Michaeliset vitesse initialemaximale, d’uneréaction enzymatique àl’aide des courbes deMichaelis-Menten et dela méthode delinéarisation en doubleinverse.6 k Comparer lesperformances de deuxméthodes dedétermination desparamètres cinétiques.mesure. 6 l Comparer, à partir desvaleurs des paramètrescinétiques, lesperformances d'unecatalyse enzymatique.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesla tangente à la courbeà l'origine en méthodecinétique.L'élève appréhende lanotion de méthode 2points (temps fixé) encalculant A2-A1/t2-t1 ouΔ[P]/Δ t ou Δ [S]/Δtdans la phase initiale.L'essentiel est leconcept d'affinité del'enzyme pour sonsubstrat et la notion desaturation de l'enzyme.La méthode deMichaelis et Menten etla méthode au doubleinverse permettent demettre en évidence lesperformances de cesdeux méthodes pour ladétermination desparamètres cinétiques.A partir d'exemples,l'objectif est derenforcer lacompréhension duconcept d'affinité de© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 14 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Les enzymes, catalyseurs biologiques et outil detransformation spécifique des moléculesObjectifs de formation et supportsthéoriquesLes enzymes,protéinessensibles auxeffecteursInfluence de la température surla catalyse enzymatiqueCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiques6 m Comparer, à partir desvaleurs des paramètrescinétiques, lesperformances de deuxenzymes...6 n Représenter enparallèle une courbe enprésence et en absence6 od'inhibiteur.Identifier le typed'inhibition à partir desrésultats graphiqueset/ou des paramètrescinétiques.6 p Déterminerexpérimentalement uneconcentration d’activitéenzymatique dans desconditionsexpérimentalesdonnées.6 q Doser les protéinestotales dans unepréparationenzymatique.6 r Exprimer les différentesactivités avec leursunités.6 s Déterminer une activitéenzymatique dansdifférentes conditionsde température.6 t Réaliser une courbe dedénaturation thermique.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesl'enzyme pour sonsubstrat en lien avec leK M .Un exemple d'inhibitionsuffit ; l'inhibitioncompétitive permettrad'aborder le conceptd'analogue structurald'un substrat dans uncontexte appliqué.L'expérimentation seraprivilégiée. La notiond'activité molaire nesera pas abordée.L'objectif est decomprendre lanécessité de fixer lesconditions de pH et detempérature enenzymologie appliquée.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 15 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Les enzymes, catalyseurs biologiques et outil de transformationspécifique des moléculesObjectifs de formation et supportsthéoriquesEnzymologieappliquéeInfluence du pH sur la catalyseenzymatiqueDosage de substrats parméthode en point finalDosage d'enzyme par mesured'activité enzymatiqueCommentaires et limitesCette partie sera traitée en lien fortavec l'étude cinétique desenzymes.Les formules n'ont pas à êtremémorisées.L'essentiel est de bien distinguer ledosage du substrat du dosaged'enzyme.Cette partie sera traitée en lien fortavec l'étude cinétique des enzymes.Les formules n'ont pas à êtremémorisées.L'essentiel est de bien distinguer ledosage du substrat du dosaged'enzyme.Compétencestransversalestechnologiques6 u Déterminer un pHoptimum d’activitécatalytique.Limites exigéesdans la maîtrise descompétences6 v Identifier les réactionsprincipale, auxiliaire etindicatrice dans unprotocole de dosage desubstrat.Dans un protocole,6 w Analyser les conditionsexpérimentales d'uncoffret de dosage desubstrat permettant undosage en point final.6 x Déterminer unelongueur d'onde detravail à l'aide d'unspectre.6 y Réaliserexpérimentalement ledosage d’unesubstance d’intérêtavec ou sans étalon.6 z Déterminer une activitéenzymatique dans unmilieu biologique :méthode cinétique 2pointsl'élève repère lesdifférents types deréaction.Il sait retrouver lacomposition du réactif àpartir des équations deréaction.L'élève identifie latempérature, le pH, ladurée d'incubation… etexplique que le substratsera totalementtransformé.L'élève explique voireargumente le choix de lalongueur d'onde demesure.L'élève distingue laméthode parcomparaison et celleutilisant ε. Pour calculerla concentration, il saitutiliser l'équation auxgrandeurs fournie.L'élève sait identifierdans un protocole les 2points permettant demesurer précisément ladurée t2-t1.L'élève sait utiliserl'équation aux© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 16 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Les enzymes, catalyseurs biologiques et outil de transformationspécifique des moléculesObjectifs de formation et supportsthéoriquesPurification d’une enzymeCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiques6 aa Déterminer une activitéenzymatique dans unmilieu biologique :méthode cinétique encontinu.6 ab Analyser les conditionsexpérimentales d'undosage d'enzyme dansun coffret de dosage.6 ac Exploiter le résultatd’une concentrationd’activité catalytique àl’aide de valeurs deréférence dans un butdiagnostic ou decontrôle industriel.6 ad Effectuer unepurification d’enzyme etétablir le tableau desuivi.6 ae Exprimer la pureté d'unepréparationenzymatique.6 af Calculerl'enrichissement pourune étape.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesgrandeurs fournie pourcalculer la concentrationd'activité catalytique.L'élève sait utiliserl'équation auxgrandeurs fournie pourcalculer la concentrationd'activité catalytique.L'élève identifie latempérature, le pH, letemps mesuréprécisément pour que lavitesse mesurée nedépende que de laconcentration enenzymes, les autresparamètres étant fixés.L'élève doit être capabled'extraire un critère deréférence d'undocument et leconfronter au résultat demesure pour conclure.Rendement etenrichissement sont desnotions à mobiliser àpartir de l'analyse dedonnées.L'élève utilise leséquations auxgrandeurs fournies dansles documents.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 17 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Initiation à la biologie moléculaire et au génie génétiqueObjectifs de formation et supportsthéoriquesSensibilisationàl‘environnement de travail etaux exigencesspécifiques àla pratique dela biologiemoléculaireSensibilité des acidesnucléiques aux hydrolases.Aspect ubiquitaire des acidesnucléiques et des hydrolases.Structures monocaténaire etbicaténaire des acidesnucléiques.Étude des propriétésphysicochimiques de l’ADN etde l'ARNCommentaires et limites- Nécessité de protéger l'échantillondes hydrolases (port de gants,contamination exogène inconnue,conservation au froid)- Les Dnases et des Rnases sontubiquitaires ; elles doivent êtreinactivées dans le milieu réactionnel(lien avec l'enzymologie :inactivation par pH, force ionique,température, inhibiteursspécifiques).- Contamination possible par del'ADN et de l'ARN exogène,ubiquitaires (lien avec lamicrobiologie).- Propriétés de dénaturation –renaturation, notions essentiellesaux applications.- Notion d'antiparallélisme etd'hybridation moléculaire spécifique(conditions de stringence).- Appréhender la notion desolubilité différentielle (CBSV 1èreet biotechnologies terminale) ;- Effet hyperchrome.- Propriétés spectrales 260, 280nm.Compétencestransversalestechnologiques6 ag Analyser un tableau depurification par étapes6 ahsuccessives.Vérifier la pureté d’unepréparationenzymatique.7 a Identifier les pointscritiques d’un pipetagede microvolumes.7 bS’assurer de la qualitédu matériel deprélèvement.7 c Conditionner, étiqueteret conserver(congélation ou non) leséchantillons, les réactifs,etc.7 d Analyser les risquesd’altération du matérielbiologique, soit parcontamination (ADNexogène), soit pardégradation(nucléases).Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesL'élève utilisecorrectement le matérielà disposition enrespectant les bonnespratiques de laboratoire.L'élève choisit de façonpertinente la capacité dela pipette au regard duvolume prélevé.L'élève vérifievisuellement le volumeprélevé.L'élève trouve lesinformations pertinentesà porter sur l'étiquette(concentration, date,origine et nature del'échantillon).L'élève s'est appropriéle concept decontamination enbiologie moléculaire.L'élève identifie etreprésente les étapes© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 18 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Initiation à la biologie moléculaire et au génie génétiqueObjectifs de formation et supportsthéoriquesDu gène à laprotéineCode génétique et traductionde séquence nucléotidique.Notion d’opéron et deséquence codante, notion decadre de lecture.Rôle du promoteur inductible.Comparaison de latranscription et de la traductionchez les organismesprocaryotes et eucaryotesCommentaires et limitesEn lien avec CBSV : réinvestirl'utilisation du code génétique pourmontrer qu'une séquencenucléotidique peut donner plusieursprotéines (code dégénéré).En lien avec CBSVPar exemple : l'opéron lactose.Notion de cadre de lecture :appréhender la notion à l'aide demutations qui modifient le cadre delecture.Réinvestissement éventuel du testONPG et les milieux lactosés.Notion d'inducteur nonmétabolisable : exemple IPTG.Pour chaque mécanisme, identifierles différences entre les eucaryoteset les procaryotes : localisationcellulaire, épissage, structure desARNm polycistronique…Compétencestransversalestechnologiques7 e Prendre des mesuresadéquates de protectiondu matériel biologique.7 f Analyser un protocoled'extraction et depurification d'ADN.7 g Réaliser un protocoled'extraction et depurification d'ADN.7 h Contrôler la pureté de lasolution d'ADN.7 i Doser l'ADN parspectrophotométrie à260 nm.7 j Analyser statistiquementdes séquencesnucléotidiques etpeptidiques (GC %, %acides aminésaliphatiques, etc.).Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesde lyse et depurification.L'élève effectue unedémarche de préventiondes risques chimiques.L'élève sait à chaqueétape repérer dansquelle fraction se trouvel'ADN.L'élève sait effectuerune dilution et mesurerl'absorbance sur despetits volumes.L'élève utilise l'équationaux grandeurs fourniepour évaluer la puretéde sa préparation.L'élève utilise l'équationaux grandeurs fourniepour évaluer laconcentration de l'ADNdouble brin.La maîtrise de logicielssimples utilisés enbiologie moléculairen'est pas attendue.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 19 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Initiation à la biologie moléculaire et au génie génétiqueObjectifs de formation et supportsthéoriquesOutilsessentiels dela biologiemoléculaireQuelquesapplications dela biologiemoléculaire etdu géniegénétiqueEnzymes : polymérases,enzymes de restriction.Polymérisation des acidesnucléiques et amplification enchaîne par polymérisation(ACP ou PCR).Vecteurs d’amplification etd’expression.Méthodes d’identificationmoléculaire.Clonage et OGM.Commentaires et limites- Polymérase : notion de plusieursactivités différentes, de fidélité, desens d'élongation- Site spécifique symétrique(palindrome) cohésifs, noncohésifs, caractérisant l'enzyme.- Réinvestir la spécificitéenzymatique dans la spécificité desubstrat des ARN et ADN pol- Polymérisation in vivo : nécessitéd'un 3'OH libre, action dans lesens 5' -->3'.- Polymérisation in vitro : amorcesspécifiques, nucléosidestriphosphates.- Notion de cycles amplifiants ;réinvestir la notion d'hybridationpour justifier les différentestempératures ; notion de saturationde la PCR ; ADN polymérase ADNdépendante thermostable.Savoir repérer les élémentsconstitutifs indispensables d'unplasmide : origine de réplication,site multiple de clonage, gènes desélection ou d'identification.Les applications serontsystématiquement contextualiséesdans une situation professionnelle.Le document 3RB actualisé etutilisé dans l'enseignement de"Biotechnologies" apporte lesCompétencestransversalestechnologiques7 k Rechercher et exploiterdes informations dansdes banques dedonnées (sites decoupure des enzymesde restriction, séquencecodante d’un gène,etc.).7 l Traduire à l’aide d’unlogiciel une séquencede nucléotides etdéterminer la séquencepeptidique probableavec une banque deprotéines.7 m Réaliser uneélectrophorèse en geld’agarose.7 n Réaliser une digestionenzymatique par uneenzyme de restriction.Limites exigéesdans la maîtrise descompétencesLa maîtrise de logicielssimples utilisés enbiologie moléculairen'est pas attendue.L'élève réalisecorrectement unprotocole fourni etobtient des résultatsexploitables.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 20 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme

Initiation à la biologiemoléculaire et au géniegénétiqueObjectifs de formation et supportsthéoriquesCommentaires et limitesCompétencestransversalestechnologiquesSéquençage des génomes. 7 o Réaliser uneamplification d’unfragment d’ADN.Caractère génétique d’unemaladie héréditaire et thérapiegénique.Identification des organismes etindividus : médecine légale,contrôle alimentaire etvétérinaire, phylogénie, etc.7 p Exploiter desdocuments pourappréhender les limites,l’intérêt et le contexted’utilisation dedifférentes méthodesLimites exigéesdans la maîtrise descompétencesL'élève sait représenterschématiquement lesétapes du protocole misen œuvre, sait expliciterses choix dans lecontexte.© Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Page 21 sur 21Biotechnologies – Classe terminale série STL – Limites et commentaires programme