T SP act C9-1 photosynthèse
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SVT – T SP
Activité C9-1 Le processus cellulaire de la
photosynthèse
Durée 2h
TP guidé
Mise en situation et objectifs Lescelluleschlorophylliennesdesplanteseffectuent laphotosynthèse,unprocessusquipermet laproductiondematièreorganique.Lebilandelaproductiondeglucoseparphotosynthèsepeuts’écriresouslaformesuivante:
6CO2+6H2Oé"#$%&#()*&"#)+#,------------.C6H12O6+6O2
CO2: dioxydedecarbone,ungazinorganiqueprésentdansl’atmosphèreH2O eauinorganiqueprovenantlesolC6H12O6 glucose,moléculeorganique(comportantunechaînedecarbones),contenantde l’énergiechimiquesousformedeliaisonsC-CO2 dioxygèneinorganiqueOn cherche à comprendre par quels mécanismes cellulaires l’énergie lumineuse est captée ettransforméeenuneformed’énergiechimiquecontenuedansdesmoléculesorganiques.
Production attendue Parbinôme:RésultatdelachromatographieavectitreetlégendesTexteFiche-réponsecomplétée
La captation de la lumière
Objectifsdeconnaissance PigmentsphotosynthétiquesetphasesdelaphotosynthèseObjectifsdeméthode Realiserunechromatographiedepigmentsvegetaux.
ET tudieret/oumettreenœuvredesexperienceshistoriquessurlaphotosynthese.
Critères de réussite Barème
Étape 1 À l’aide du protocole fourni (ressource 1)réalisez l’extraction et la séparation despigments foliaires par chromatographie.Identifiezlespigmentsobtenus.
Respectdesrèglesd’hygiène/sécuritéRespectduprotocoleSoin,propreté,rangementdupostedetravailObtentiond’unrésultatexploitableRésultatlégendéenrelationavecledocumentfourni
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Étape 2 À l’aide des documents p.182, indiquezprécisémentlalocalisationdeschlorophyllesaetbdansunecellulechlorophyllienne.
MiseenrelationdesdifférentsdocumentsLocalisationexacteetprécise(sansjustifier)
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Étape 3 Àl’aidedesdocuments6et7p.183,montrezque les pigments photosynthétiques sontbienresponsablesdelacaptationdel’énergielumineuse dans le processus dephotosynthèse
MiseenrelationdesdeuxspectresLasignificationdechaquespectreestindiquéedanslaréponse
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Le lieu de synthèse des premières molécules organiques
Un processus en deux phases
Étape 5 Ledocument2p.184présentelesrésultatsd’une série d’expériences historiquesobtenus grâce à des dispositifs présentésdanslaressource3.Montrezquel’ensembledes résultats obtenus par les chercheurssuggère que la photosynthèse est unprocessus qui comporte deux phasesdistinctes,chacuneresponsabledecertainestransformations chimiques que vouspréciserez.
Identificationdesdeuxphases;desprincipauxréactifsetproduitsdechaquephaseJustification à l’aide des résultatsexpérimentaux
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Étape 6 À l’aide du «mémo» page 184, écrivezl’équation-bilan de l’oxydation d’unemolécule d’eau; puis montrez que cetteoxydationpeutpermettrelaréductiond’uneautremolécule.
Équation-bilancorrecteetéquilibréeMiseenrelationavecle«mémo»
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Étape 7 À l’aide du «mémo» page 184, identifiez,dansl’équationgénéraledelaphotosynthèse(mise en situation), les molécules qui sontréduiteslorsduprocessusdephotosynthèse.
Identificationducritèrepour reconnaîtreunemoléculeréduite
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Étape 8 Résumez brièvement par écrit les deuxphasesdelaphotosynthèseetcomplétezleschémade la fiche-réponseafindemontrercommentellessecomplètent.
Deuxphases identifiées et lien entre les deuxphasesidentifiéRédactionclaireetcorrecte(fiche-réponse)réponsescomplètesetexactes
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Étape 4 pour les plus rapides Àl’aidedesdocumentsfournis(ressource2et doc 3 p.185) indiquez précisément, envous justifiant, la nature des moléculesorganiques produites par photosynthèse etleur localisation. Dans cette expérience, lesmoléculessontrévéléesauboutd’untempstrèscourt;ellesfontdoncpartiedestoutespremières molécules organiques obtenuesparphotosynthèse
ExploitationcorrectedurésultatexpérimentalAuniveaucellulaireMiseenrelationdesdocumentsMoléculesetleurlocalisationidentifiées
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Ressource 1
Extraction des pigments foliaires Matériel • Feuillesd’épinard• Ciseauxfins,mortier+pilon• Éthanol• Entonnoiretpapierfiltre• Potenceetpetitbécher• Tigedeverre(agitateur)• Pipette• Spatule• Bandedepapieràchromatographie• Éprouvetteàchromatographie• Compte-gouttes• Sèche-cheveux• BlouseProtocole d’extraction des pigments 1. Avecdesciseauxfins,découpezlafeuillefourniedanslemortier,enmorceauxaussipetitsque
possible.2. Ajoutezunecuillerdesablefinetbroyezletoutàl’aidedupilon.Lesablecasselesparoisetles
membranes.3. Ajoutezunpeud’éthanol(quelquesml)etcontinuezàbroyerpourmettreensolutionles
pigmentsfoliaires.4. Mettezenplacel’entonnoirau-dessusdubécheretunpapierfiltredansl’entonnoir5. Àl’aided’unespatule,déposezlebroyatdanslepapierfiltreplacédansl’entonnoir6. Versezunepetitequantitédesolvantd’extractiondemanièreàcequelesolvant«passe»dans
toutlebroyat(20mldesolvantmaximum,moinsvousenutilisezmieuxc’est).Attentionànepasdéchirerlepapierfiltre
7. Lefiltratobtenudanslebéchercontientlespigmentsphotosynthétiquesdelafeuille.8. N’oubliezpasdenettoyervotreposte.
Résumérapideduprotocoled’extractiondespigmentsfoliaires
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Protocole de séparation des pigments foliaires par chromatographie 1. Suspendezlabandedepapieràchromatographieaubouchondel’éprouvetteàchromatographie
sansl’abîmer.2. Déposez1,5cmdesolvantdechromatographiedansl’éprouvetteàchromatographie.
Sansfairetremperlabandedepapierdanslesolvant,vérifiezàquellehauteurdelabandedepapierarrivera leniveaudusolvantetmettezunpetitrepèreaucrayonsur lecôtéde labandedepapieràcettehauteur.
3. Àl’aideducompte-gouttes,déposezunegouttedevotresolutiondepigmentsfoliairesà0,5cmau-dessusdevotrerepère.Séchez lagouttesans ladéplaceraumoyendusèche-cheveuxpuisajoutezunesecondegouttepar-dessuslapremière;recommencezdeuxfoispouravoirundépôtnetetsombre.
4. Mettezenplacelabandedepapierdanslesolvantdechromatographieenfermantl’éprouvette.Labandedoittremperdanslesolvantetnedoitpastoucherlesbordsdel’éprouvette.Unedizainedeminutessontnécessairespourquelesolvantmontedanslabandedepapieretentraîneaveclui les différents pigments. Les pigments vont migrer plus ou moins loin en fonction de leursolubilité.Celapermetdelesdistinguer.
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Ressource 2
Ressource 3 dispositifs pour l’étude de la photosynthèse à l’échelle moléculaire
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Aides envisagées Étape1 Aidesmineurespourlebroyageetlefiltrage,lamiseenplacedelachromatographie
(seuleaidemajeure:dessinerlerésultatattenduoudocdesecours)Étape2 -Étape3 Questionspourretrouverlasignificationd’unspectred’absorption/d’action(1èreEnSci)Étape4 RappeldelanécessitédecomparerletestetsontémoinÉtape5 Question:pourquoiutilise-t-ondel’eaulourde?duCO2dontleCestmarqué?
AideràbiendistinguerleniveaumoléculaireetleniveauatomiqueÉtape6 Aide:ilfautéquilibrerl’équationavecdesprotonsetdesélectrons,laneutralitéélectrique
doitêtrerespectéeÉtape7 Aide:commentéquilibrerélectriquementungaind’électrons?Étape8 Aide:lepouvoirréducteurreprésenteuneformed’énergie