Les Sciences de la Vie et de la Terre
par Jacques Florimont

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Spécialité TS

Thème 1: LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE ET L'EVOLUTION DU VIVANT

Chapitre 1: La photosynthèse

TP n°9: La conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique.

La photosynthèse se déroule en deux étapes successives:
  • Conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique lors de la phase photochimique.
  • L'utilisation des produits de la phase photochimique pour effectuer la synthèse de molécules organiques à partir du CO2 lors de la phase chimique.
Consignes et productions attendues : A partir de l’analyse des expériences, indiquer comment l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique utilisable par la cellule; vous compléterez le document 3.
  1. La réaction de Hill : une production de composés réduits RH2.
    • Mise en situation et recherche à mener.
    • Entre 1937 et 1940, les biochimistes recherchent quelle est la molécule (notée R ci dessous) qui est réduite (RH2) lors de l'oxydation de l'eau en dioxygène au sein des chloroplastes. Certains supposent que le CO2 est cette molécule, conformément à l'équation bilan de la photosynthèse.

      6 CO2 + 6 H2O ---> C6H12O6 + 6 O2


      On cherche, comme ces biochimistes, à savoir si c'est le CO2 qui est réduit lors de l'oxydation de l'eau, pendant la phase photochimique.
    • Ressources
    • Couplage de l'oxydation de l'eau et de la réduction d'une molécule au sein des chloroplastes (thylacoïdes) à la lumière.

      Matériel biologique :
      - végétal chlorophyllien
      Matériel envisageable :
      - de laboratoire (verrerie, instruments …)
      - d’observation (microscope, loupe binoculaire…)
      - de mesure et d’expérimentation (balance, chaine ExAO…)
      - informatique et d'acquisition numérique

    • Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème. (durée maximale : 10 minutes)
    • Propose une démarche d’investigation permettant de déterminer si, dans les chloroplastes éclairés, le CO2 est le composé réduit lors de l’oxydation de l'eau.
      Appelle l’examinateur pour vérifier ta proposition et obtenir la suite du sujet.
    • Etape 2 : Mettre en Å“uvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables.
    • Mettre en Å“uvre le protocole ExAO afin de montrer que, dans une suspension de fragments de chloroplastes éclairés et malgré la présence de CO2, un oxydant intermédiaire (réactif de Hill) est nécessaire pour que la réaction d'oxydation de l'eau ait lieu.
    • Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer.
    • Traite les données obtenues pour les communiquer (Complète le graphique et imprime le)
    • Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème.
    • Exploite les résultats obtenus pour déterminer si c'est le CO2 qui est le composé réduit lors de l’oxydation de l'eau pendant la phase photochimique.
  2. Mise en évidence de la production d’ATP.
  3. L'ATP est une molécule capable de transférer une partie de son énergie chimique pour permettre la réduction du dioxyde de carbone et donc la synthèse de glucides.
    La synthèse d'ATP (adénosine triphosphate), à partir d'ADP (adénosine diphosphate) et de Pi ( groupement phosphate: H3PO4), nécessite un apport important d'énergie. On cherche à comprendre comment est régénéré l'ATP dans le chloroplaste. Des thylakoïdes isolés sont maintenus dans un bioréacteut à pH constant au cours du temps dans différentes conditions.

    Variations de la concentration en dioxygène et en ATP.


    Les membranes des thylakoïdes portent des enzymes de synthèse de l'ATP, appelées ATP synthases.
    Disposition de l'ATP synthase dans la membrane du thylakoïde. Des particules sont visibles sur le bord des thylakoïdes. Elles correspondent aux ATP-synthases.(cliché J.C. Roland; MEB)
    • A partir de l'analyse de ces documents, précise les conditions nécessaires à la production d'ATP
Document 3: Complete ce document et intègre le à ton compte rendu.
Dernière modification le Dimanche 08 Décembre 2013 à 19:02.