Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition A...

Diversité et complémentarité des métabolismes

I La photo-autotrophie pour le C.

A Définition

A Savoir Mise en évidence



A Définition


Définitions - Autotrophe

Mise en culture de cellules -avec et sans MO



A Définition

Savoir Mise en évidence


- Photo autotrophe


Recherche de MO-Avec et sans lumière



A Définition



- Photo autotrophe

- Equation de la photosynthèseLumière + 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2


-Avec et sans lumière

- Echanges gazeux ExAO

[O2] et [CO2] en fonction du temps dans un milieu avec des cellules d'élodées, avec et sans lumière.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20

temps (min)

[ ] (µmol/L)

O2 (µmol/L) CO2 (µmol/L)



A Définition


Définitions - Autotrophe - Photo autotrophe- Equation de la photosynthèseLumière + 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

Oxygène de O2 est celui de H2OLumière + 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O

- Echanges gazeux ExAO

-Expérience de Ruben et Kamen

Proportion de molécules comportant 18O

eau CO2

O2

produit

Suspension A

0,85 0,20 0,84

Suspension B

0,20 0,68 0,20

Lumière + 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O



A Définition

C el lu les d ’E lo dée so u m ises à l’o bscu rité pu is co lo rées à l ’eau io dée.

C el lu les d ’E lo dée so u m ises à la lu m ière pu is co lo rées à l ’eau io dée.



A Définition

globule lipidique

ribosomes

thylacoïde (granum)

thylacoïde (du stroma)ADN

amidon

stroma

enveloppe

(2 membranes)



A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste

a. Les étapes de la photosynthèse :


Deux phases :-phase photochimique : lumière , CO2

- phase non photochimique : lumière , CO2

HillGaffron





phase non photochimique : fixation du CO2

la lumière n’y intervient pas directement mais utilise les produits de la phase

photochimique

Expérience de Gaffron

Quantité de CO2 fixée (u.a.)

T (sec.)

0 10 20Lumière pendant 1 heure obscurité

phase photochimiqueLe CO2 n’y intervient pas

(cf réaction de Hill)

Photosynthèse






La phase photochimique au niveau de la membrane des thylacoïdes, l’oxydation de l’eau : 2H2O O2 + 4 H+ + 4 e-

2R + 4 H+ + 4 e- 2 RH2.ADP + Pi ATP

6H2O + 6R + nADP + nPi O2 + 2 RH2 + nATP

Hill

2 4 6 8 10 12 14

t (min)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

taux

_O2

(O2m

g/L)

Obscurite lumiere

reactif de Hill

obscurite

lumiere

Réaction de Hill






La phase non photochimique

6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi + 12R

= Produits de la phase photochimique

CalvinCalvin et Bassham





5 secondes d'exposition 60 secondes d'exposition

3 secondes d'exposition

1: glycine (acide aminé)2: saccharose3: acide phospho glycérique (APG ou PGA = C3 )4: hexose phosphate ( C6)5: ribulose diphosphate =Rudi-P ( C5)

Chromatogramme témoin

1

23

4 5

CO2

APG

Hexoses P

Glycinesaccharose

Ru bP





obscuritélumière

010 20 30 40

T (mn)

Rudi-P (C5P2)

APG (C3)

Glucides

10000

Radioactivité (cp/mn)

20000

CO2

APG

Hexoses P

Glycinesaccharose

Ru bP

Produits de la phase

photochimique








Dans le stroma


Arnon








Dans le stroma

Couplage des deux phases


Arnon





• La phase photochimique• La phase non photochimique :





b. Les pigments chlorophylliens :


• différents pigments Chromatographie

Chlorophylle b

Chlorophylle a

Xanthophylles

Carotène Front du solvant

Tache initiale







• différents pigments

•Absorption dans le bleu (450 nm) et le rouge (680 nm)

Chromatographie

Spectre d’absorption







• différents pigments

•Absorption dans le bleu (450 nm) et le rouge (680 nm)

Les pigments chlorophylliens absorbent l’énergie lumineuse pour l’oxydation de l’eau

Chromatographie

Spectre d’absorption

Comparaison spectre d’absorption et spectre d’action







Les pigments chlorophylliens permettent la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique



A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplasteC La photosynthèse à l’échelle de la plante

a. La feuille (les organes autotrophes) :


ostiole

Parenchyme chlorophyllien

1

2

Parenchyme palissadique

Épiderme supérieur

Parenchyme lacuneux

Atmosphère interne

Epiderme inférieur

Stomate

Exposition d’un maximum de cellules à la lumière


Stomate de fougère (L = environ 42 μm)

Cellule stomatique

Cellule épidermique

Ostiole


Document 1: Stomates d'une feuille de soja: a= coupe;b= de face la nuit; c= de face la journée.

ch = chambre; os =ostiole

Document 3: incorporation du CO2 atmosphérique

8

10

20

30

40

CO2 intégré dans MO (mg/dm2/h

184 12 16

heures journée

Document 2: ouverture des stomates / heure de la journée

0

% de stomates ouverts

4 6 10 128 14 16 18

20

40

60

80

heuresjournée




a. La feuilleb. Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) :

A . P o m m e de terre.B. H arico t .

C . R iz.D . Ban an e

Formes de réserve :-Glucides (amidon, saccharose- Protides- Lipides

Organes de réserve : fruit, graine, racine…




a. La feuilleb. Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) :




a. La feuilleb. Le reste de la plante

Composition des sèves brute et élaborée du lupin ( d'après Laval-Martin et Mazliak)

Sève brute (g.ml-1)

Sève élaborée (g.ml-1)

pH 6.3 7.9

Nitrate 10 0

Cuivre Traces 0.4

Zinc 0.4 5.8

Manganèse 0.6 1.4

Fer 1.8 9.8

Calcium 17 21

Magnésium 27 85

Sodium 60 120

Potassium 90 1540

Acides aminés 700 13 000

Saccharose 0 154 000

Sève brute (xylème) : eau et minéraux des racines vers le reste de la plante

Sève élaborée : MO des feuilles vers le reste de la plante

Graines-fruit:organes de réserves

Bourgeon (méristème)Organe de croissance

Feuille:Organe de

"production"

Tubercule, …..Organe de réserve

Absorption : eau sels minéraux

CO2

CO2O2

O2

MO: glucose, amidon, AA

E.L.

P!

R!

CO2

O2

R!

CO2

O2

R!

transpor

t

transpor

t

stockage

stockage

CO2

O2

R!

croissance

croissance

croissance

Sève brute: eau, sels mx et…

Graines-fruit:organes de réserves

Bourgeon (méristème)Organe de croissance

Feuille:Organe de

"production"

CO2

CO2O2

O2

MO: glucose, amidon, AA

E.L.

P!

R!

CO2

O2

R!

transp

ort

stockage

CO2

O2

R!croissance

croissance

Tubercule, …..Organe de réserve

Absorption : eau sels minéraux

CO2

E.L.

CO2

O2

R!

CO2

O2

R!

transport

transport

stockage

croissance

croissance

Sève brute: eau, sels mx

Sève élaborée : MO

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