La photosynthèse
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La photosynthèse
La photosynthèse
La lumière est une source d’énergie disponible pour les écosystèmes
Quantité d’énergie transportée par un
photon:
E=h.ν
où :
• E est l'énergie du photon (en joules) ;
• h est la constante de Planck dont une
valeur approchée est : 6,63 . 10-34 J.s
• ν la fréquence (en hertz) de l'onde
électromagnétique associée au photon
considéré.
Photosynthèse :
Transformation de l’énergie lumineuse en
énergie biologique
Quelles sont les caractéristiques
de cette réaction?
La photosynthèseVEGETAUX : Organismes AUTOTROPHES
➢ Entrée de l’énergie dans les systèmes biologiques
➢ Produisent les molécules organiques ensuite consommées par les HETEROTROPHES pour produire leur Energie
Rappel :La structure de la feuille chez les végétaux
Lame mince de parenchyme foliaire Schéma du fonctionnement de la feuille
Rappel :La structure de la cellule végétale
Le métabolisme photosynthétique
Les chloroplastes
Les organites chargés de la photosynthèse dans la cellule végétale!
Des replis membranaires à l’intérieur du chloroplastes : les Thylakoïdes!
Echelle de la cellule Echelle de l’organite
Replaçons-nous dans l’espace…
!!! Toutes les cellules végétales ne sont pas photosynthétiques
(racine, écorce…)
Le métabolisme photosynthétique
Expérience Assistée par Ordinateur pour caractériser la PHOTOSYNTHESE
EXPERIENCE:
Pendant la période lumineuse,
la concentration en dioxygène
augmente :
cette production de dioxygène
est due à la photosynthèse.
En fait, pendant la période lumineuse, la respiration et la
photosynthèse se déroulent simultanément. La production de
dioxygène correspond à la photosynthèse nette, résultat de la
différence entre la photosynthèse brute et la respiration.
•Photosynthèse brute (PB) = dioxygène produit par la
photosynthèse
•Respiration (R) = dioxygène consommé par la respiration
•Photosynthèse nette (PN) = dioxygène produit réellement. PN =
PB – valeur absolue (R)
Résultat attendu
Photosynthèse : pendant la phase lumineuse, l’O2 est produit et le CO2 est consommé
Pendant phase sombre : production de CO2 et consommation d’O2 . On ne voit ici que la RESPIRATION
PHOTOSYNTHESE et RESPIRATION se produisent chez les végétaux
Métabolisme AUTOTROPHE
Résultat attendu
A l’aide d’une expérience EXAO, nous aurions pu démontrer que l’équation bilan de la photosynthèse est :
…Mais aujourd’hui, c’est à vous de construire une (ou plusieurs) expériences à partir du matériel qui vous est fourni.
Votre expérience doit expliquer au moins une partie de l’équation bilan de la photosynthèse. Vous devez rédiger les étapes principales du protocole, réaliser l’expérience et en commenter
les résultats. En cas de résultat négatif, critiquez ce qui n’allait pas dans votre démarche.
(Attention, il s’agit du bilan d’une chaine de réactions métaboliques qui comprend plusieurs dizaines de
réactions chimiques…détails en terminale)
Conso de CO2
Production de sucre
Production de dioxygène
Avec le matériel fourni et à l’aide des fiches d’aide ci-après, vous pouvez construire :
• Expérience pour démontrer la production d’oxygène
• Expérience pour démontrer la consommation de CO2
• Expérience pour démontrer la production de sucres
Pour chacune des expériences, on utilise une eau enrichie en carbonate
Matériel disponible:-Elodée (plusieurs plants)-2 béchers-2 Eprouvettes à forme d’entonnoir
-Un cache opaque-Une lampe -des allumettes (manipulées par le prof)
Matériel disponible:-4 tubes à essais, avec les bouchons pour fermer-des plants d’élodée-Du rouge de Crésol-2 caches opaques pour les tubes à essai
Atelier 3 : Photosynthèse et production de sucres
A l’aide des ressources proposées, proposez une stratégie de résolution réaliste permettant de montrer que les végétaux chlorophylliens produisent du sucre à la lumière
Ressources
Echantillon d’Elodée
Le lugol est une solution composée d'iode et de potassium qui sert de colorant ou et qui permet de révéler la présence d'amidon
Matériel disponible:-un microscope-2 lames et lamelles-2 tubes à essai, avec un cache opaque-des plants d’élodée-du lugol-une lampe
CORRECTION
EXEMPLES D’EXPERIENCES
Le métabolisme photosynthétique
Mise en évidence expérimentale
ElodéeElodea canadensis t~ 5 jours
O2 O2
Témoins :
-sans lumière, rien ne se produit
-sans source de CO2 soluble, rien ne se produit
+ CO2Eau robinetEau distillée
En présence de lumière, les feuilles d’élodée
produisent de l’oxygène à partir du CO2 soluble
Compléments/exercices et autres expériences pour s’entrainer
Le métabolisme photosynthétique
Mise en évidence expérimentale
Que devient le CO2 dans les cellules de feuille d’Elodée?
Après traitement par le lugol, on observe des grains d’amidon dans les chloroplastes des cellules d’élodée ayant été placées à la lumière dans une eau enrichie en carbonate
Les sucres sont composés de carbone
Le CO2 est incorporé dans la cellule sous la forme de sucres
…ceci dans des organite particuliers : les chloroplastes
Amidon : polysaccharide, chaîne de glucose
Compléments/exercices et autres expériences pour s’entrainer
Mise en évidence, de la synthèse d’amidon par les feuilles
À gauche : sur un pied de pélargonium une partie d’une feuille est masquée par du papier noir et est vivement éclairée.
Au centre : la feuille est décolorée par de l’éthanol bouillant, un réfrigérant permet d’éviter les vapeurs éthyliques (prévoir un récipient d’eau froide en cas d’ébullition exagérée et utiliser un système de chauffage électrique et non pas à gaz).
A droite : la feuille plongée dans une boîte de Pétri contenant du lugoldéveloppe une coloration bleu-noir uniquement dans les parties éclairées, elle a donc synthétisé de l’amidon.
Compléments/exercices et autres expériences pour s’entrainer
Molécule réduiteDonneur d’électronH20
Molécule oxydéeAccepteur électronNADP
Sucres (CH20)n
Énergie lumineuse(photon) CO2
Catabolisme(dégradations et oxydation)
Energie biochimiqueATP, NAD
+ intermédiaires (Pyruvate)Anabolisme (synthèse et réduction)
Exergonique Endergonique
Réactionsphotosynthétiques
Photosynthèse: transformation d’énergie lumineuse en énergie chimique accumulée dans des
molécules carbonées fortement réduites (riches en électron, instable)
• Lumière convertie en énergie biologique
• Energie utilisé pour fixer le CO2 atm en sucre
• Sucre utilisé ensuite dans le métabolisme (ex. respiration)
• Respiration consomme O2 et sucres pour donner de l’ATP
C6H1206 + 6026CO2 + 6H20