TP 1 RESSOURCE 1...(dans le stroma) BILAN CHAPITRE 1 LA PHOTOSYNTHESE. Title: TH1 CH1 DIAPO COURS...
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Le métabolisme
Métabolisme; anabolisme; catabolisme.
TP 1 RESSOURCE 1
TP 1 ACTIVITE 1 [Exp]
TP 1 RESSOURCE 2
Cellules maintenues
à l’obscurité (x 400)
TP 1 RESSOURCE 3TP 1 RESSOURCE 3
Cellules
préalablement
éclairées (x 400)
Bilan TP 1
Bilan TP 1
Chloroplaste
TP 2 RESSOURCE 2
TP 2 RESSOURCE 2
TP 2 RESSOURCE 2TP 2 RESSOURCE 2
TP 2 RESSOURCE 3
TP 2 RESSOURCE 3
TP 2 RESSOURCE 4
TP 2 RESSOURCE 5
TP 2 RESSOURCE 5
TP 2 RESSOURCE 5
Source Jussieu
D’après Jussieu
Si on éclaire de façon anisotrope la solution de chlorophylle, celle-ci prend une tente rouge foncée du coté de l’éclairement: c’est le phénomène de fluorescence.
TP 2 RESSOURCE 1
Lorsque un photon, correspondant à une longueur d'onde bleu (donc très énergétique) frappe un électron d'un atome de la chlorophylle, celui-ci est excité et change de niveau d'énergie. Il est donc instable. Il revient donc à son niveau d'énergie initiale en redonnant un photon. Comme un peu d'énergie a été perdu, le photon émis est moins énergétique et donc d'une longueur d'onde supérieure, c'est à dire dans le rouge. C'est ce qui explique la teinte prise par le chlorophylle.
Comment expliquer alors, le phénomène de
fluorescence ?Dans l’expérience
• La lumière présente une double nature, ondulatoire et corpusculaire. La
lumière est constitué de particules énergétiques appelées photons. Plus le
photon est énergétique, plus la longueur d'onde qui correspond est courte;
cela signifie qu'un photon "bleu" est plus énergétique qu'un photon
"rouge".
• Lorsqu'un photon frappe un électron, celui est excité et passe sur un niveau
d'énergie supérieur.d'énergie supérieur.
• Imaginons que ce soit un photon "bleu". Dans le cas d'une solution
alcoolique de chlorophylle, lorsque l'électron arrive sur un niveau d'énergie
plus élevé, il est instable. Très rapidement, il perd l'énergie qu'il avait
acquise, sous forme d'un photon, et retourne a son niveau énergétique
initial. Mais son passage d'un niveau énergétique à un autre a consommé un
peu d'énergie. Le photon que l'électron rend est donc moins énergétique
que celui qu'il a absorbé. Donc de longueur d'onde supérieure. La lumière
émise correspond à la couleur rouge, de là la fluorescence de la
chlorophylle.
Que se passe t-il dans une feuille ?
• Il n'y a pas de fluorescence dans une feuille.
Cela signifie que l'électron excité ne revient
pas à son niveau énergétique initial. On peut
donc imaginer qu'il a été capturé par une
autre molécule qu'on appellera un "accepteur autre molécule qu'on appellera un "accepteur
d'électrons".
• Peut –on mettre en évidence cet accepteur
d’électron?
Où sont localisés les pigments dans le chloroplaste?
TP3 RESSOURCE 1
Les pigments sont localisés dans les membranes des thylakoïdes (en vert)
TP3 RESSOURCE 1
Comment expliquer alors la relation entre rejet de dioxygène et rôle de la lumière ?
Forme Forme
oxydéeForme
réduite
Forme
réduite
Fe3+ (CN-)6K3
TP3 RESSOURCE 3
Le suspension éclairée en présence du réactif de Hill libère de l’O2. or un oxydant est très avide d’électron; on en déduit que les électrons excités de la chlorophylle sont récupérés par un oxydant, appelé R
Autre réactif utilisé: le DCPIP(dichloro-phéno-indo-phénol)
Deux questions se posent alors :— comment la chlorophylle récupèrent les électrons qui lui sont prélevés ?— comment expliquer le changement de couleur du DCPIP ?
Au moment où Hill élaborait son expérience, deux autres chercheurs étudiaient la photosynthèse d'une autre manière.
Hypothèse de travail:Hypothèse de travail:
En effet, Ruben et Kamen cherchent à prouver que le dioxygène rejeté par la plante à pour origine le dioxygène contenu dans le CO2.
Origine des molécules de la photosynthèse.
Ressource 3
La nécessité de la lumière?
La lumière n’est pas
directement nécessaire
à la production de MO
Ressource 2Ressource 2
2H2O = O2 + 4H+ + 4e-
2RH2 = 2R + 4H+ + 4e-
TP3 RESSOURCE 3
TP3 RESSOURCE 2
La seule source de dioxygène utilisable alors est donc l'eau. Or on peut écrire :
O2/ H20 + 0,82
RESSOURCE 4Molécule réduite
à disposition
dans la plante. Molécule
oxydée
produite.
Prévision du sens d'une réaction d'oxydo-réduction en
utilisant la règle du gamma
R / RH2 -0,32
2H2O + 2R → 2RH2 + O2
Les électrons perdus par la chlorophylle sont donc récupérés par la cassure de la molécule d'eau (photolyse de l'eau). En réalité ce sont bien des H+ et des électrons, soit des H2, que récupèrent la chlorophylle. Cela signifie que lors de l'expérience de Hill, ce sont des H2 qui sont transmis au DCPIP. On explique ainsi facilement le changement de couleur, du à la réduction de l'oxydant par les hydrogènes.
2(H2O)O2 4H+
chlorophylle4e-
4e-
oxydé DCPIP réduitle changement de couleur, du à la réduction de l'oxydant par les hydrogènes
4H+
Energie
RESSOURCE 4
Dans les chloroplastes R est donc réduit en RH2
lors de la photosynthèse. On dira que R est un
accepteur d'électron.
R oxydé + 2e- (issus de la chlorophylle) + 2H+ >
RH2 (réduit)
Une partie de l'énergie lumineuse passe donc
grâce à cette réduction, de la chlorophylle à la
molécule RH2 (par l'intermédiaire de l'électron
de la chlorophylle)
L'énergie contenue dans l'électron de la
chlorophylle sert également à constituer un
stock d'une molécule facilement utilisable par
la cellule : ATP (Adénosine tri-phosphate)
4 e - + O + 4H+
stroma
Chlo a
Chlo a + 4e -
2R+2RH2
4H +
LUMEN
ADP+PiATP
4H +
4H+
2H2O4 e - + O2 + 4H+
Membrane du thylakoïde
RESSOURCE 6
RESSOURCE 6
2H2O = O2 + 4H+ + 4e-
2RH2 = 2R + 4H+ + 4e-
RESSOURCE 2
RESSOURCE 3
2H2O + 2R → 2RH2 + O2
2H2O + 2R + nADP + nPi → 2RH2 + O2 + nATP
RESSOURCE 5 et 6
Bilan TP 3
TP 4 RESSOURCE 1
L’expérience de Gaffron en 1951 (document 1 page 16)
TP 4 RESSOURCE 1
L’expérience d’Arnon en 1958 (document 3 page 17)
TP 4 RESSOURCE 2
L’expérience de Calvin
et Benson en 1952
(document 2 page 16)
TP 4 RESSOURCE 3
Expériences de Calvin et Bassham en 1959
RH2 =
= C2P5
à 5 atomes de C
PGA =
à 3 atomes de C
Le cycle de réactions de la phase chimique :
= le cycle de Calvin BENSON (prix Nobel 1961)
RH2 =
= C3P
à 3 atomes de C
�Ce mécanisme est complexe et nécessite une nombre important d’enzymes pour réaliser des réactions de condensation, d’isomérisations, de clivages; l’ensemble constitue le cycle de Calvin-Benson.�Il permet la synthèse d’un hexose et la régénération du ribulose �L’ATP et RH2 sont indispensables au fonctionnement de ce cycle.
2H2O + 2R + nADP + nPi → 2RH2 + O2 + nATP
6CO2 + 6RH2 + nATP → C6H12O6 + 6R + nADP +n Pi
BILAN
6 CO2
+ 12 H2O → C
6H
12O
6+ 6O
2 + 6H
2O
ox1 red2 ↑ red1 ox2
EL
Bilan TP 4
H2O ATP + RH2Molécules
OrganiquesEnergie
Lumineuse
Couplage
photochimique
Couplage
Chimio-chimique
O2 ADP + P + R CO2
Phase
Photochimique
(dans la membrane des thylakoïdes)
Phase
Chimique
(dans le stroma)
BILAN CHAPITRE 1 LA PHOTOSYNTHESE