TP enseignement scientifique SVT. Thème 2 conversion énergétique
TP1 : le spectre d’absorption des différents pigments d’un végétal chlorophyllien.
Objectif : Comment les feuilles sont capables de capter l’énergie solaire ?
Afin d’étudier l’absorption par les feuilles de végétaux de l’énergie solaire on va extraire, séparer et identifier les différents pigments de feuille d’épinard. Nous allons analyser leur interaction avec le spectre lumineux solaire.
1°) L’extraction de la chlorophylle brute.
Protocole :
- Placer dans un mortier un peu de sable. Ajouter des feuilles d’épinards (4) coupé en petits morceaux grâce aux ciseaux. Broyer à sec dans un premier temps. Attention, un mortier n'est pas un pilon : on broie en tournant mais sans cogner.
- Ajouter progressivement 10 mL d’éthanol ou alcool à 90° pour solubiliser les pigments et continuer de broyer en tournant 5 min minutes.
- Filtrer le contenu du mortier afin d’obtenir une solution de pigments appelée chlorophylle brute (filtre, entonnoir, tube sur portoir, papier d’aluminium). Protéger de la lumière le filtrat en entourant le tube de papier d’aluminium. Attention à ne pas percer le filtre !
Le filtrat sera utilisé lors de l’étape 3°) A faire durant l’attente du 2°) 2°) La séparation des pigments chlorophylliens
Constat : Les feuilles changent de couleurs à l’automne.
Hypothèse : ………
On va réaliser une séparation pas chromatographie. Les pigments sont des molécules interagissant avec la lumière, ils sont donc colorés.
Matériel : papier Whatman, grande éprouvette et son bouchon, trombone, papier d’aluminium, solvant (à ne pas respirer), stylo, agitateur en verre, feuille d’épinard, sèche-cheveux. Attention : ne pas mettre les doigts sur la zone de migration du papier Whatman, le prendre sur la tranche.
Protocole :
- Placer le papier Whatman dans l’éprouvette pour vérifier qu’il ne touche pas le fond une fois accroché au trombone du bouchon et repérer le niveau de solvant à mettre : le papier devra tremper dans 0,5 cm de solvant. Faire un repère sur l’éprouvette avec le stylo.
- Enlever le papier, le mettre sur la paillasse et verser le solvant jusqu’au trait du stylo puis reboucher aussitôt.
- Sur le papier tracer au crayon un trait à 2 cm de la base. Ce sera le repère du dépôt.
- Au milieu du trait, écrasé en 10 fois exactement sur le même point la feuille d’épinard à l’aide de la pointe de l’agitateur en vert. Vous réalisez donc un point très vert. C’est le point de départ. Il doit être le plus petit possible et le plus vert possible.
- Placer le papier Whatman dans l’éprouvette graduée sans que le dépôt vert ne trempe dans le solvant mais uniquement 0,5 cm du papier. Utiliser le crochet pour faire les réglages nécessaires.
- Fermer le bouchon avec le papier en suspension dans l’éprouvette. Laisser migrer le solvant le long du papier Whatma durant 20-30 minutes à l’abri de la lumière.
- Au bout de20-30 minutes, sortez le papier et séchez-le avec le sèche-cheveux.
Faire un schéma légendé du résultat à l’aide des informations complémentaires. Sur « feuille réponse » NOTE
Données pour légender votre schéma de chromatographie : Plus un pigment a d’affinité avec le solvant, plus il migre loin.
Les pigments chlorophylliens sont variés. Certains sont vert bleuté comme la chlorophylle a. La chlorophylle b, elle, a moins d’affinité chimique avec le solvant alcool à 90°. On distingue également des xanthophylles. Il existe aussi des anthocyanes, de couleur violet ou rouge, présent notamment dans les jeunes feuilles de peupliers.
Les caroténoïdes ont eux le spectre d’absorption suivant :
Si un pigment absorbe des longueurs d’ondes, lors il apparaitra coloré des longueurs qu’il n’absorbe pas.
La surface des tâches est représentative des pourcentages des pigments.
3°) Définition du spectre d’absorption de la chlorophylle brute : On va utiliser un spectroscope à main :
- Observez dans un premier temps le spectre du rayonnement entrant dans la salle. Placez-vous vers la fenêtre face à la source lumineuse naturelle mais sans viser un autre bâtiment. Plutôt viser une feuille blanche bien éclairée. Vous observez ainsi le spectre de la lumière blanche. Il doit être complet. Sinon visez mieux la feuille, plus éclairée.
- Placez ensuite votre extraction de chlorophylle brute dans le petit tube puis le placer dans le spectroscope à main.
- Visez à nouveau la feuille bien éclairée.
- Pour bien voir les différences, ôtez le petit tube puis l’installer à nouveau.
Noter sur le document « feuille réponse » vos observations.
Noms : prénoms : classe : Feuille réponse TP1 thème 2 SVT enseignement scientifique
3°) Observation au spectroscope à main d’une solution de chlorophylle brute.
Notez sur le document ci-dessus, par des bandes noires les longueurs d’ondes absorbées par votre préparation de chlorophylle brute.
Zone de réponse pour le schéma interprété du résultat de la chromatographie.
Questions :
En tenant compte des données de l’ensemble du TP (donc à répondre à la fin), expliquez ce résultats.
………
……….
………
……….
………
……….
Répondre à la première question : comment les feuilles sont capables de capter l’énergie solaire ?
………
……….
………
……….
………
……….
Au final, comment expliquer que les feuilles changent de couleurs en automne ?
……….
……….
……….
Bonus :
Observation de stomates.
Réalisez le prélèvement d’un demi cm2 de l’épiderme à la surface inférieure d’une feuille de poireau.
La monter entre lame et lamelle dans une goutte d’eau.
Observer au microscope optique.
Réaliser un dessin d’observation de stomate et des cellules épidermiques qui l’entourent.
Ci-dessous, coupe schématique d’une feuille au niveau d’un stomate et de sa chambre sous stomatique à gauche. A droite, stomate vu au MEB.
Les stomates sont des ouvertures permettant aux gaz d’être échangés entre les feuilles et l’atmosphère extérieure.
L’orifice appelé ostiole est délimité par deux cellules dites de garde, en fore de haricot. Elles sont répartis de façon espacé au milieu des cellules épidermiques qui elles sont imperméables aux gaz.
Dessin d’observation :
Les résultats bruts, à interpréter :
La chromatographie. Le trait pointillé en haut montre le front de migration du solvant.
Identifier chaque tâche de la chromatographie à l’aide des informations complémentaires données dans le TP.
Expliquer la couleur de chacune des tâches.
Résultat du spectre d’absorption vu dans le spectroscope à main. Faire le lien avec les résultats précédents.
