Séance 3.
BILAN de la séance 2 :
Les feuilles sont le siège de la réduction photosynthétique du CO2.
La synthèse des premières molécules organiques, glucidiques (glucose, saccharose,… stockées sous forme d’amidon qui serviront de précurseurs pour d’autres synthèses) résulte de réactions chimiques qui :
- Se déroulent à la lumière dans les cellules chlorophylliennes - Nécessitent :
L’incorporation et la réduction de CO2 atmosphérique oxydé qui a transité par les stomates L’incorporation d’H2O acheminée avec la sève brute dans les vaisseaux du xylème
L’intervention d’enzymes - Conduisent à la production d’O2.
Le bilan de la photosynthèse est donc :
L’absorption de CO2 et d’H2O, le rejet d’O2 et la synthèse de C6H12O6 qui donnera par polymérisation ou condensation de l’amidon.
Les producteurs primaires utilisent donc le CO2 atmosphérique (ou dissous dans l’hydrosphère) pour : - Constituer des chaînes carbonées (glucides et dérivés), bases des composants du monde vivant et formes de stockage d’énergie chimique potentielle.
- Et libérer du dioxygène (s’il est excédentaire), base de la respiration de nombreux organismes.
On peut donc évaluer la photosynthèse grâce au dégagement d’O2
Par une technique actuelle de type EXAO, iI est possible de déterminer l'évolution de la concentration en dioxygène d'un milieu fermé et de traduire graphiquement les résultats.
Expérience 1 :
Principe : La cuve du bioréacteur est remplie de chlorelles, algues vertes unicellulaires, ou de fragments de feuilles d'élodée On effectue une séquence obscurité / lumière / obscurité, en mesurant la concentration en oxygène du milieu.
On réalise dans un premier temps une séquence obscurité/lumière/obscurité dans un milieu sans CO2, par exemple dans de l'eau distillée.
On réalise dans un premier temps une séquence obscurité/lumière/obscurité dans un milieu en
présence d'hygrogénocarbonate de sodium (l'hydrogénocarbonate (bicarbonate) de sodium est soluble dans l'eau, absorbé par la plante et converti en CO2 grâce à une anhydrase carbonique)
Expérience 2 :
On peut reproduire ces expériences avec une suspension de chloroplastes. (voir protocole).
Les conditions expérimentales et les résultats, complétés par des observations microscopiques avec utilisation d'eau iodée, sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Résultats expérimentaux [O2] dans le milieu (EXAO)
Exp. Conditions expérimentales
Cellules Chloroplastes Observations en microscopie optique
1 Eclairage
uniforme Absence de CO2
Présence d’amidon dans les chloroplastes
2 Obscurité
Absence de CO2
Absence d’amidon dans les chloroplastes
3 Obscurité
CO2
Absence d’amidon dans les chloroplastes
4
Eclairage uniforme
CO2
Absence d’amidon dans les chloroplastes
Pour que la réaction de la photosynthèse soit bien démontrée, il faut comprendre l'origine des corps formés. Le carbone (C) des glucides provient forcément du carbone du CO2, mais d'où vient le dioxygène formé? On pouvait penser qu'il provenait de l'oxygène du CO2 mais ce n'est pas le cas.
PB : Mais d'où vient l'O2?
En 1940, RUBEN et KAMEN réalisent I'expérience suivante:
Ruben et Kamen ont utilisé un isotope lourd de l'oxygène (18O) à la place de l'oxygène habituel (16O) et ils ont marqué ainsi diverses molécules (H2O, CO2). Lorsque de l'eau est marquée par le 18O : (H218O), le dioxygène produit par la photosynthèse est marqué.
Que déduisez vous de cette expérience ? Quelle est l’origine de l’O2 ?
Combien faut-il de molécule d’eau pour former une molécule de ’O2 ?
Ces résultats montrent que l'on peut décomposer la réaction photosynthétique en deux groupes de réactions :
Si l'on considère ces deux réactions comme un couple RedOx, capable d'interagir on peut
écrire :
Précisez l’équation de la photosynthèse.
d) La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes.
Docs pages 194/195)
PB : dans le chloroplaste, où se déroulent ces réactions ?
On réalise une série d’expériences.
Les conditions expérimentales et les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous.
On réalise un marquage radioactif du CO2 en utilisant du C radioactif, on mesure la radioactivité (en coups par minute) dans différentes fractions d’un chloroplaste et dans différentes conditions.
Fractions Quantité de C. incorporé
(en coups par minute)
1 Chloroplastes 2800
2 Thylakoïdes isolés 18
3 Stroma isolé 30
4 Thylakoïdes + stroma 3000
D'après Hatier, Terminale S spécialité 2002
L’incorporation du C indique l’efficacité de la photosynthèse (production de molécules carbonées à partir du CO2 atmosphérique). Analysez puis interprétez ces résultats.
