Le plus gros exercice de l'épreuve : 9 points de chimie

L'exercice 3 du bac S 2019 Afrique (ancien programme), « Surveillance de la glycémie », vaut 9 points et se prévoit en une heure et demie environ. Il part de la molécule de D-glucose, explique le principe d'un dosage enzymatique, puis exploite une gamme d'étalonnage et une norme de précision. Les questions sont nombreuses, souvent courtes, et couvrent une grande partie du programme de chimie de terminale S.

Partie 1 : la molécule de D-glucose

Formule et groupes caractéristiques

En formule topologique, les hydrogènes portés par les carbones ne sont pas dessinés : il faut les compléter mentalement pour trouver C6H12O6. La molécule porte cinq groupes hydroxyle, associés à la fonction alcool, et un groupe carbonyle en bout de chaîne, associé à la fonction aldéhyde. Le groupe et la fonction sont deux réponses distinctes, toutes deux attendues.

Stéréoisomérie

Les quatre carbones centraux sont asymétriques. L'énantiomère, le L-glucose, s'obtient en inversant la configuration des quatre ; un diastéréoisomère, en inversant un, deux ou trois carbones, mais jamais les quatre. Cette notion ne figure plus au programme actuel de la spécialité.

Partie 2 : le dosage enzymatique

Rôle et sélectivité de l'enzyme

Une enzyme est un catalyseur biologique : elle accélère la réaction sans modifier l'état final. Les courbes montrent que le dioxygène n'est consommé qu'en présence de D-glucose : la glucose-oxydase est sélective, au point de ne pas réagir avec le L-glucose.

Spectrophotométrie et stœchiométrie

On règle le spectrophotomètre vers 500 nm, au maximum d'absorption dans le visible ; le pic vers 310 nm est dans l'ultraviolet. Deux réactions successives conduisent à une quinonéimine dont la concentration maximale vaut la moitié de celle du glucose, soit environ 3,1 mmol/L : oublier le coefficient 2 devant H2O2 est l'erreur classique.

Conditions optimales et solution tampon

Les courbes conduisent à environ 37 °C, un pH voisin de 7 et une concentration en enzyme d'au moins 0,1 U/mL. L'équation de l'acide dihydrogénophosphate avec l'eau s'écrit avec une double flèche. Le pH de la solution tampon, calculé avec le pKa et le rapport des volumes, vaut environ 7,1 : il y a plus d'acide que de base, donc un pH inférieur au pKa.

Partie 3 : la gamme d'étalonnage

La dilution se justifie par la conservation de la masse de glucose : 20 mL de solution mère prélevés à la pipette jaugée, dans une fiole jaugée de 100,0 mL. Pour le patient, le rapport A / cm, pratiquement constant, traduit la loi de Beer-Lambert et donne 0,92 g/L. Il faut convertir avec la masse molaire avant de comparer à l'objectif : 5,1 mmol/L, entre 4 et 7 mmol/L.

Partie 4 : conclure avec une incertitude

Une lecture de 1,07 g/L correspond à 5,94 mmol/L ; la norme impose ici une incertitude de 15 %. L'intervalle obtenu, de 5,0 à 6,8 mmol/L, est entièrement compris dans l'objectif : on peut conclure. C'est l'intervalle entier, et non la seule valeur lue, qu'il faut comparer aux bornes.

Conseils

Gérez votre temps sur cet exercice long et soignez les conversions entre g/L et mmol/L. Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont disponibles gratuitement en PDF.