Karamö, le prof virtuelLeçon 4 sur 29
Les principaux constituants de la matière vivante
Je sais citer les constituants de la matière vivante (eau, sels minéraux, matière organique), les mettre en évidence par des expériences simples et calculer leur proportion.
- 55 min
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Mettre en évidence l'eau, la matière minérale et la matière organique d'un organe
- Calculer le pourcentage d'eau, de matière minérale et de matière organique
- Citer les quatre grandes familles de molécules organiques et leurs tests d'identification
- Relier les constituants de la matière vivante aux cellules étudiées dans le chapitre
Avant de commencer : Les leçons sur la cellule (cytoplasme, noyau, organites) ; savoir calculer un pourcentage.
1Je découvre
À Boffa, la famille d'Alpha fait sécher du manioc pour préparer du gari et de la farine. Alpha pèse un tas de tubercules épluchés et coupés : 10 kg. Après plusieurs jours de séchage au soleil, le même tas ne pèse plus qu'environ 4 kg. « Où sont passés les 6 kg ? », demande-t-il. Sa mère répond : « C'est l'eau qui est partie. »
Le soir, Alpha regarde le feu de bois sous la marmite. Les branches se transforment d'abord en charbon noir, puis il ne reste qu'un petit tas de cendres grises.
Alpha se pose deux questions : de quoi sont faits le manioc, le bois, et même notre propre corps ? Et pourquoi, quand on les chauffe, obtient-on de l'eau, du charbon et des cendres ?
Quels sont les constituants de la matière vivante, comment les mettre en évidence et comment calculer leur proportion ?
2Je comprends
1. Trois grands constituants
Toute matière vivante (une feuille, un tubercule, un muscle, un œuf) contient trois grands constituants :
- l'eau, le constituant le plus abondant ;
- la matière minérale (les sels minéraux) : calcium, fer, potassium, sodium, phosphore… ;
- la matière organique : des molécules contenant du carbone, fabriquées par les êtres vivants.
L'eau et les sels minéraux se trouvent aussi dans le monde non vivant (roches, rivières). La matière organique, elle, est caractéristique du vivant.
2. Mettre en évidence ces constituants
a) L'eau. On chauffe doucement un morceau de tubercule dans un tube à essai : de la buée se dépose sur les parois froides. Ce liquide colore en bleu le sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche) : c'est de l'eau. On peut aussi peser l'organe avant et après séchage à l'étuve (vers 100 °C) : la perte de masse correspond à l'eau.
b) La matière organique. Si l'on chauffe fortement l'organe séché, il noircit : c'est le carbone (charbon). Si on le fait brûler, il dégage un gaz qui trouble l'eau de chaux : le dioxyde de carbone. La partie qui brûle est la matière organique.
c) La matière minérale. Après combustion complète, il reste des cendres : elles ne brûlent pas. Ce sont les sels minéraux.
- 1Je pèse l'organe frais : masse fraîche
- 2Je le sèche à l'étuve : la masse perdue est l'eau ; il reste la matière sèche
- 3Je brûle la matière sèche : ce qui disparaît est la matière organique
- 4Il reste des cendres : c'est la matière minérale
Les formules sont :
masse d'eau = masse fraîche - masse sèche
masse de matière organique = masse sèche - masse des cendres
pourcentage = masse du constituantmasse fraîche × 100
Exemple
Un tubercule de manioc frais pèse 200 g. Séché à l'étuve, il ne pèse plus que 80 g. Après calcination, il reste 2 g de cendres. Calcule les pourcentages d'eau, de matière organique et de matière minérale.
Masse d'eau = 200 − 80 = 120 g ; pourcentage = 120 ÷ 200 × 100 = 60 %.
Masse de matière organique = 80 − 2 = 78 g ; pourcentage = 78 ÷ 200 × 100 = 39 %.
Masse de matière minérale = 2 g ; pourcentage = 2 ÷ 200 × 100 = 1 %.
Vérification : 60 + 39 + 1 = 100 %.
Exemple
Le corps d'un adulte contient environ 60 % d'eau. Quelle masse d'eau contient le corps de Mamadou, qui pèse 55 kg ?
Masse d'eau = 55 × 60 ÷ 100 = 33 kg.
Le corps de Mamadou contient environ 33 kg d'eau.
3. L'eau, milieu de la vie
L'eau représente la plus grande partie de la masse des êtres vivants : environ 60 % du corps d'un adulte, souvent davantage chez les fruits et les feuilles. Dans la cellule, elle forme l'essentiel du cytoplasme et de la vacuole. Elle dissout et transporte les substances (sang, sève), et c'est dans l'eau que se font les réactions chimiques de la cellule. Une forte perte d'eau (diarrhée, fortes chaleurs) provoque une déshydratation dangereuse, surtout chez les jeunes enfants.
4. Les sels minéraux
Ils représentent une faible masse mais sont indispensables : le calcium et le phosphore construisent les os et les dents, le fer entre dans l'hémoglobine du sang (sa carence provoque l'anémie), l'iode est nécessaire à la glande thyroïde (sa carence provoque le goitre, d'où l'intérêt du sel iodé), le sodium et le potassium interviennent dans le fonctionnement des nerfs et des muscles.
5. Les molécules organiques
Les molécules organiques sont formées surtout de quatre éléments chimiques : le carbone (C), l'hydrogène (H), l'oxygène (O) et l'azote (N), avec parfois du phosphore (P) et du soufre (S). On les classe en quatre familles.
| Famille | Exemples | Rôle principal | Test d'identification |
|---|---|---|---|
| Glucides (sucres) | glucose, amidon (manioc, riz), glycogène (foie), cellulose (paroi) | énergie, réserve, structure | amidon : eau iodée → bleu-violet ; sucres réducteurs (glucose) : liqueur de Fehling à chaud → précipité rouge brique |
| Lipides (graisses) | huile de palme, beurre de karité, graisse animale | réserve d'énergie, membranes | tache translucide sur le papier, qui ne disparaît pas en séchant |
| Protides (protéines) | protéines du muscle, du blanc d'œuf, de l'arachide | construction des cellules, enzymes | réactif du biuret → coloration violette ; acide nitrique → jaune |
| Acides nucléiques | ADN, ARN | information génétique | colorants du noyau (vert de méthyle pour l'ADN) |
Les glucides simples (comme le glucose) sont de petites molécules. L'amidon, le glycogène et la cellulose sont de grosses molécules formées de nombreux glucoses attachés. De même, les protéines sont de longues chaînes d'acides aminés.
Méthode
Pour rechercher un constituant organique dans un aliment :
- J'écrase l'aliment dans un peu d'eau (sauf pour les lipides : je frotte l'aliment sur du papier).
- Je répartis l'extrait dans plusieurs tubes et je garde un tube témoin avec de l'eau seule.
- J'ajoute le réactif (eau iodée, liqueur de Fehling puis chauffage, biuret).
- J'observe la couleur et je la compare au témoin.
- Je conclus : « La coloration bleu-violet montre que l'aliment contient de l'amidon », par exemple.
6. Retour aux cellules
Tu peux maintenant relier les constituants aux structures vues dans les leçons précédentes : les membranes sont faites de lipides et de protéines, la paroi végétale de cellulose (un glucide), les chromosomes d'ADN et de protéines, les ribosomes d'ARN et de protéines, et le cytoplasme est surtout de l'eau avec des sels minéraux dissous.
3Je retiens
Je retiens
La matière vivante contient de l'eau (constituant le plus abondant), de la matière minérale et de la matière organique.
Eau = masse fraîche − masse sèche ; matière organique = masse sèche − cendres ; cendres = matière minérale.
Pourcentage = masse du constituant ÷ masse fraîche × 100.
La matière organique contient du carbone (elle noircit en chauffant et dégage du CO2 qui trouble l'eau de chaux).
Quatre familles organiques : glucides, lipides, protides, acides nucléiques ; éléments C, H, O, N.
Tests : eau iodée → bleu-violet (amidon) ; Fehling à chaud → rouge brique (glucose) ; tache translucide (lipides) ; biuret → violet (protéines).
4Erreurs fréquentes
- Calculer le pourcentage par rapport à la masse sèche : sauf indication contraire, on divise par la masse fraîche.
- Confondre les réactifs : l'eau iodée détecte l'amidon, pas le glucose ; la liqueur de Fehling détecte le glucose et doit être chauffée.
- Oublier le tube témoin : sans lui, on ne peut pas prouver que la couleur est due à l'aliment.
- Dire que les cendres sont de la matière organique : les cendres ne brûlent plus, ce sont les sels minéraux.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie et complète : l'eau colore le sulfate de cuivre anhydre en … ; la matière organique contient du … ; après combustion, il reste les … qui représentent la matière … .
Voir le corrigéCacher le corrigé
L'eau colore le sulfate de cuivre anhydre en bleu ; la matière organique contient du carbone ; après combustion, il reste les cendres qui représentent la matière minérale.
2Exercice 2
Relie chaque réactif au constituant qu'il met en évidence et à la couleur obtenue : eau iodée, liqueur de Fehling, réactif du biuret.
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Eau iodée : amidon, coloration bleu-violet. Liqueur de Fehling (à chaud) : glucose (sucre réducteur), précipité rouge brique. Réactif du biuret : protéines, coloration violette.
3Exercice 3
Une mangue fraîche de 300 g ne pèse plus que 45 g après séchage. Calcule la masse d'eau et le pourcentage d'eau de cette mangue.
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Masse d'eau = 300 - 45 = 255 g. Pourcentage d'eau = 255300 × 100 = 85 %.
4Exercice 4
Kadiatou pèse 42 kg. Sachant que l'eau représente environ 60 % de la masse de son corps, calcule la masse d'eau de son corps.
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Masse d'eau = 42 × 60100 = 25,2 kg.
5Exercice 5
(Type BEPC) On réalise les expériences suivantes sur 500 g de feuilles fraîches de patate douce.
Expérience 1 : après séchage à l'étuve, les feuilles pèsent 75 g.
Expérience 2 : après calcination de ces 75 g, il reste 10 g de cendres.
a) Calcule les masses d'eau, de matière organique et de matière minérale.
b) Calcule leurs pourcentages et vérifie que leur somme vaut 100 %.
c) Quelle observation montre que les feuilles contiennent de la matière organique ?
d) Un extrait de feuilles donne une coloration bleu-violet avec l'eau iodée. Que conclus-tu ?
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a) Eau = 500 - 75 = 425 g. Matière organique = 75 - 10 = 65 g. Matière minérale = 10 g.
b) Eau : 425500 × 100 = 85 %. Matière organique : 65500 × 100 = 13 %. Matière minérale : 10500 × 100 = 2 %. Somme : 85 + 13 + 2 = 100 %.
c) Lors du chauffage fort, les feuilles noircissent (carbone) et leur combustion dégage un gaz qui trouble l'eau de chaux (dioxyde de carbone).
d) Les feuilles contiennent de l'amidon, un glucide fabriqué par la photosynthèse.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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