AT2 S6 Hydrolyse du lactose par 𝜷-galactosidase

S6-AT2: Hydrolyse du lactose la β-galactosidase

L’intolérance au lactose est un problème de Santé Publique car nous avons vu dans l'AT précédente (Dosage d’une enzyme) que l’on estime à 75 % des adultes dans le monde sont intolérants au lactose. Les Biotechnologies ont dont toutes leur importance surtout dans l’utilisation des enzymes pour réaliser une biotransformation de produits agro-alimentaire telle que la production de lait sans lactose. C’est ce qu’a fait Lactel en produisant « Matin Léger ». Il s’agit de la production de lait sans lactose grâce à une β-galactosidase. C’est ce que nous allons essayer de réaliser au laboratoire. Rappel : La β-galactosidase (EC 3.2.1.23 ou lactase) est une enzyme responsable de l'hydrolyse du lactose. Le lactose est un glucide se trouvant quasi exclusivement dans le lait des mammifères. Il est dégradé dans le tube digestif par une enzyme appelée lactase qui le dissocie en galactose et en glucose. Elle est présente chez tout le monde durant l’enfance, mais chez certaines personnes la production se tarit à l’âge adulte, ne permettant plus l’assimilation du lait.

START

OBJECTIFS S6-AT2

Le but de l'activité mise en œuvre est de : - Immobiliser la β-galactosidase dans des billes d’alginate - Produire un lait sans lactose

S6-AT2: Hydrolyse du lactose la β-galactosidase

Réflexion Préliminaire

Réalisations Pratiques

Exploitation des Résultats

Q1 à Q2

M1. Effectuer l’immobilisation de la β-galactosidase ( la fiche technique 1). M2. Réaliser votre lait sans lactose à l’aide des billes de β-galactosidase( la fiche technique 2.

Q3 à Q7

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RÉFLEXION PRÉLIMINAIRE

Q1. Rédiger une commande de matériels et de solutions pour réaliser l’immobilisation de l’enzyme. Q2. Rédiger une procédure opératoire pour hydrolyser le lactose dans 50 mL de lait.

S6 : AT 1: Dosage d’une enzyme: la 𝜷-galactosidase : HYDROLASE

Q1. commande de matériels et de solutions pour réaliser l’immobilisation de l’enzyme

S6 : AT 1: Dosage d’une enzyme: la 𝜷-galactosidase : HYDROLASE

Q2. procédure opératoire pour hydrolyser le lactose dans 50 mL de lait. -Placer 50 mL de lait dans un bécher propre, -Ajouter l’ensemble des billes réalisées dans la fiche technique .-Laisser incuber à température ambiante et sous agitation.

S6-AT2: Hydrolyse du lactose la β-galactosidase

Réflexion Préliminaire

Réalisations Pratiques

Exploitation des Résultats

Q1 à Q2

M1. Effectuer l’immobilisation de la β-galactosidase ( la fiche technique 1). M2. Réaliser votre lait sans lactose à l’aide des billes de β-galactosidase( la fiche technique 2.

Q3 à Q7

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Exploitation des résultats

Q3. Rappeler la valeur de la concentration d’activité catalytique b β-galactosidase en U.mL-1 calculée lors de l’AT précédente. Q4. En déduire la quantité de la β-galactosidase que vous avez immobilisé dans les billes d’alginate. Q5. Expliquer l’intérêt d’agiter le lait en présence des billes. Q6. Expliquer les avantages d’immobiliser l’enzyme dans des billes d’alginate. Q7. À l’aide du document 1, calculer le temps qu’il faudrait théoriquement pour hydrolyser l’ensemble du lactose des 50 mL de lait. Aide : Mlactose = 342 g/mol

Q3. Rappeler la valeur de la concentrationd’activitécatalytiquebβ-galactosidase en UE.mL-1calculée lors de l’AT1(Dosage d’une enzyme). Lors de l’AT précédente , nous avons trouvé une concentration d’activité catalytique de la β-galactosidasede : bβ-galactosidase = 20 UE.mL Rappel: bβ-galactosidase= Zβ-galactosidase/VEnz Q4. En déduire la quantité de la β-galactosidaseque vous avez immobilisé dans les billes d’alginate. β-galactosidase = 20UE.mL-1 Soit 1ml--> 20UE soit 20 U de β-galactosidase. On sait 1 UE = 1 µmol.min-1 Soit les billes produites sont théoriquement capable d’hydrolyser 20μmol de lactose par minutes à température ambiante et à pH=7

Exploitation des résultats

Q3. Rappeler la valeur de la concentration d’activité catalytique b β-galactosidase en U.mL-1 calculée lors de l’AT précédente. Q4. En déduire la quantité de la β-galactosidase que vous avez immobilisé dans les billes d’alginate. Q5. Expliquer l’intérêt d’agiter le lait en présence des billes. Q6. Expliquer les avantages d’immobiliser l’enzyme dans des billes d’alginate. Q7. À l’aide du document 1, calculer le temps qu’il faudrait théoriquement pour hydrolyser l’ensemble du lactose des 50 mL de lait. Aide : Mlactose = 342 g/mol

Q3. Expliquer l’intérêt d’agiter le lait en présence des billes. Les enzymes immobilisées ont en général une affinité plus faible pour lle substrat (un KM plus élevé) car la probabilité de rencontre enzyme/substrat est diminuée. L’agitation permet d’améliorer la diffusion du substrat dans les billes et de pallier cet inconvénient de l’immobilisation. Q4. Expliquer les avantages d’immobiliser l’enzyme dans des billes d’alginate. L’immobilisation de la β-galactosidasedans des billes va permettre: •de laisser agir cette enzyme dans le lait puis d’éliminer facilement l’enzyme •de réutiliser les billes pour la production d’une autre quantité de lait sans lactose Ces 2 points n’auraient pas été possibles avec une β-galactosidase soluble

Exploitation des résultats

Q3. Rappeler la valeur de la concentration d’activité catalytique b β-galactosidase en U.mL-1 calculée lors de l’AT précédente. Q4. En déduire la quantité de la β-galactosidase que vous avez immobilisé dans les billes d’alginate. Q5. Expliquer l’intérêt d’agiter le lait en présence des billes. Q6. Expliquer les avantages d’immobiliser l’enzyme dans des billes d’alginate. Q7. À l’aide du document 1, calculer le temps qu’il faudrait théoriquement pour hydrolyser l’ensemble du lactose des 50 mL de lait. Aide : Mlactose = 342 g/mol

Q7. À l’aide du document 1, calculer le temps qu’il faudrait théoriquement pour hydrolyser l’ensemble du lactose des 50 mL de lait. Données Doc 1 : 4,8g --> 100 mL de lait Soit 48 g --> 1 L ( Concentration en lactose dans le lait) On sait que 50 mL de lait contient 2, 5 g de lait Donées : Mlactose= 342 g/mol. Par conséquent, 50mL de lait contiennent approximativement 2,5/342 = 0,0073 mol = 7,3 mmol = 7300 μmol de lactose. L'echantillon contient 20 UE vitesse initiale, la disparition du lactose se fera à la vitesse de 20 μmol de lactose --> 1 minute. 7300 μmol de lactose.--> X? X= 7300 μmol/20 μmol.min-1 = 365 min = 6h