SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Terminale S Spécialité

Chap.III Photosynthèse

La photosynthèse: des enjeux actuels avec des puits de carbone

I Les produits de la photosynthèse

Equation bilan de la photosynthèse

A A l'échelle de l'organe: la synthèse de matière organique

Mise en évidence des conditions de synthèse d'amidon dans des feuilles => utilisation d'eau iodée = réactif de l'amidon

* Les conditions nécessaires à la photosynthèse

Fiche activité à compléter (téléchargeable)

B A l'échelle cellulaire: la synthèse de matière organique

Mise en évidence de synthèse d'amidon dans les chloroplastes

TP 01 Localisation cellulaire de la photosynthèse (Entraînement ECE)

Protocole candidat

Microscope optique X 600 environ

Microscope optique X 600 environ

C La production de dioxygène

TP 02 Mesurer l'activité photosynthétique d'un végétal chlorophyllien par EXAO

II La lumière, source d'énergie indispensable à la photosynthèse: la phase photochimique

A L'énergie lumineuse est captée

TP 03 Les pigments chlorophylliens et l'absorption de lumière
TP 03 Bis Les pigments chlorophylliens et l'absorption de lumière
TP 03 Bis Les pigments chlorophylliens et l'absorption de lumière => corrigé

B La phase photochimique de la photosynthèse

TP 04 La phase photochimique de la photosynthèse TP 04 La phase photochimique de la photosynthèse => corrigé

Expérience de Ruben et Kamen 1940: l'origine du dioxygène produit au cours de la photosynthèse

Ruben et Kamen placent une suspension d'algues chlorophylliennes fortement éclairées, en présence de CO₂, dans de l'eau dont l'oxygène ¹⁶O est remplacé par l'isotope ¹⁸O. Ils suivent le devenir de l'isotope O et obtiennent les résultats qui peuvent se résumer par l'équation suivante:
6 CO₂ + 6 H₂¹⁸O ----> C₆H₁₂O₆ + 6 ¹⁸O₂

Le chloroplaste: un organite compartimenté comme la mitochondrie

Microscope électronique à transmission X 18 000

Un accepteur final d'électron dans le stroma

Préparation d’une suspension de chloroplastes éclatés. On broie des feuilles dans un mortier qui a été placé au réfrigérateur (évite la destruction des enzymes) et contenant 2,5ml de tampon tri-saccharose (neutralise les acides organiques susceptibles de détruire les enzymes). On ajoute 10ml de P-saccharose et on continue à broyer pendant 1min. On filtre sur gaze et coton en pressant. Etape suivante : La suspension de chloroplastes éclatés(5ml) est mise dans une enceinte expérimentale alternativement à l'obscurité puis à la lumière, en l'absence ou en présence de ferricyanure de potassium (réactif de Hill = oxydant). Puis lancer les mesures pour montrer : - qu’à la lumière, il n'y a oxydation de l'eau en dioxygène qu’en présence d'un oxydant, ici le réactif de Hill. - qu’il s'agit d'une oxydation dépendant de la lumière. Remarque: Les chloroplastes intacts contiennent un transporteur oxydé ( R' ) qui est réduit par les électrons provenant de l'eau ( R'H2 ); celui-ci disparaît dans les chloroplastes altérés.

C L'efficacité photosynthétique des radiations lumineuses

L'expérience d'Engelmann 1885

Bilan: un ensemble de réactions d'oxydoréduction au cours de la phase photochimique

III La phase non photochimique de la photosynthèse

Document du paragraphe III téléchargeable

A Entrée de CO₂ dans les feuilles - Coupe transversale de feuille, rôle des stomates

Savoir faire: prélèvement de l'épiderme inférieur d'une feuille et empreinte d'épiderme inférieur de feuille

Fiche protocole de prélèvement d'épiderme	Un exemple de prélèvement d'épiderme de feuille de poireau
Fiche protocole de l'empreinte d'épiderme

Photo microscope optique

B L'incorporation du carbone et la synthèse de matière organique: à l'échelle moléculaire

Rappel: Equation bilan de la photosynthèse

Expérience de Gaffron 1951

Du dioxyde de carbone radioactif (14CO2) est fourni à une suspension d'algues unicellulaires (chlorelles) fortement éclairée. Dans un premier temps on dose le 14CO2 fixé (graphe de gauche), dans un second temps on dose le dioxygène dégagé (graphe de droite).

Expérience de Calvin et Benson 1962

Des chlorelles, algues unicellulaires, sont maintenues en suspension dans un récipient où barbote de l'air enrichi en CO2. On introduit du CO2 marqué au 14C. Les chlorelles incorporent le dioxyde de carbone radioactif de la même manière que le dioxyde de carbonenon radioactif. Les algues sont tuées à t= 5 secondes après l'exposition au CO2 radioactif et on effectue le même protocole sur d'autres algues mises dans les mêmes conditions à t = 5 minutes. Pour chaque expérience on extrait les molécules organiques des cellules. On réalise alors une chromatographie puis une une autoradiographie.

Les résultats

APG = Acide PhosphoGlycérique molécule en C3 (C,H,O + P) RudiP = Ribulose Di Phosphate molécule en C5 (C,H,O + P) Hexoses phosphates = glucides comme le glucose possédant un groupement phosphate, molécule en C6 (C,H,O + P) Alanine, acide aspartique, glycine, sérine : acides aminés entrant dans la composition des protéines (C,H,O,N) Acide malique, acide pyruvique = molécules intervenant comme point de départ de diverses réactions biochimiques

Le cycle de Cavin (plante dite en C5): fixation du CO2 par réduction du carbone minéral, régénération du RuDiP, et synthèse de glucose.

Au cours du cycle de Calvin, il y a réduction du CO2. 6 CO2 + 24H+ + 24e- = C6H12O6 + 6 H2O La réduction du CO2 nécessite: un apport d'électrons mais aussi de H+ un apport d'énergie car ces réactions sont endoénergétiques

Vidéo n°3 La fixation du dioxyde de carbone lors de la phase non photochimique