Séance 5.
Expériences d'Emerson et Arnold (1932)
Ces expériences ont été réalisées sur des algues vertes unicellulaires (Chlorelles) en suspension.
L’incorporation du CO2 est mesurée en lumière intermittente à l'aide d'un tube-néon intense qui produit des éclairs brefs (10 µs) séparés par des intervalles variables d’obscurité (entre 1 et 40 ms).(1, 2, 3)
Expérimentalement, chaque mesure est réalisée pour un total de 10 000 éclairs de 10µs (soit un total de 1s de lumière) et des durées de périodes sombres comprises entre 100 s et 4000 s (soit un total d'obscurité compris entre 1,6 à 64 minutes).
Influence de la durée de la période sombre sur la photosynthèse nette de chlorelles soumises à une lumière intermittente (éclairs de 10 µs). La durée totale de l'éclairement est constante.
Analysez cette expérience.
Proposez une hypothèse pour expliquer les résultats obtenus.
3 La photosynthèse : un processus complexe en 2 phases.
a) La 1er phase : une phase photochimique, initiée par la lumière.
L’expérience de Hill.
Hill utilise une suspension de chloroplastes isolés dans un tampon sans CO2. Il mesure les variations de dioxygène à l'aide d'une électrode à oxygène. Il ajoute à la préparation un accepteur artificiel d'électrons, le ferricyanure de potassium, K3Fe3+(CN)6 (réactif de HILL) et travaille en lumière continue.
Le réactif de Hill se comporte comme un accepteur d'électron : Fe 3+ + e - → Fe 2+
Protocole : page 200.
Vous devez travailler rapidement pour maintenir une température basse qui sauvegarde l’intégrité des enzymes.
Résultats : page 200 Analyse.
Interprétation.
Rappel :
La réduction d'un élément chimique M consiste en un gain d'électrons pour celui-ci ; une oxydation est une perte d'électrons. Oxydation et réduction sont couplées:
De ce fait le passage d'un transporteur d'électrons de l'état oxydé à l'état réduit exige un apport d'énergie.
Aide : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp44.html Conclusion.
Proposez un premier schéma de synthèse représentant les événements de la phase photochimique.
Des résultats d’expériences montrent la synthèse d’une molécule « énergétique » dans le stroma.
On note dans le stroma, suite aux réactions précédentes, l’augmentation de la concentration d’une molécule : l’ATP (Adénosine Tri Phosphate) dans certaines conditions.
l’ATP est composée de : -Une base azotée (adénine) -Un sucre en C5 (ribose) -3 groupements phosphate.
http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/animmetabo/atp.htm
Cette molécule "riche en énergie" permet, par hydrolyse, la libération d'énergie ou par phosphorylation, la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique potentielle; en définitive elle participe aux transferts d'énergie dans la cellule.
Animation : http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/animmetabo/hydratp.htm
Analysez puis interprétez ces expériences.
Complétez votre schéma de synthèse.
Recherche des conditions de synthèse d'ATP par une solution de chloroplastes
On réalise une série d'expériences, dont les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous, sur des solutions de chloroplastes.
Des chloroplastes intacts, extraits de cellules, sont placés dans quatre milieux dont les conditions (composition et éclairement) diffèrent d'une expérience à l'autre. On prépare également un milieu sans chloroplastes. Dans chaque milieu, on cherche à mettre en évidence après quelques minutes la formation d'ATP.
Conditions
Milieux Eau ADP Pi Lumière Oxydant (R) Formation d'ATP
Milieu 1 + + + + + oui
Milieu 2 + + + - + non
Milieu 3 + + - + + non
Milieu 4 + - + + + non
Milieu 5 + + + + - non
Milieu sans chloroplastes + + + + + non
Pi : phosphate inorganique
+ signifie présence et - signifie absence.
Analysez puis interprétez ces expériences.
Complétez votre schéma de synthèse.
BILAN : Complétez le schéma suivant et notez les différentes étapes.
Schéma : Etapes :
Pigments
photosynthétiques