Les processus biochimiques de la photosynthèse

TP- TD7 La photosynthèse 3 : Les processus biochimiques de la photosynthèse

Les plantes sont des organismes autotrophes.

La lumière permet au sein des chloroplastes la production de matière organique (glucose) et de dioxygène à partir de molécules minérales (dioxyde de carbone, eau)

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Problématique : Comment les scientifiques ont-ils permis la compréhension des processus biochimiques de la photosynthèse au début du XXème siècle ?

1) Expérience de Hill : oxydo-réduction et énergie lumineuse (TP)

Vers la fin des années 1930, Robert HILL (1899 – 1991), biochimiste anglais, émet l’hypothèse que la production de dioxygène par des chloroplastes nécessite la présence d’un accepteur d’électrons (un oxydant) en plus de la lumière.

Consignes :

1) Réaliser l’expérience de Hill en suivant le protocole.

2) A partir de l’exploitation de vos résultats d’expérience, montrer que la production de dioxygène par les chloroplastes résulte d’une oxydo-réduction nécessitant de l’énergie lumineuse.

Protocole : Réalisation de l’expérience de Hill

Matériel :

• Matériel EXAO prêt à l’emploi (bioréacteur, sonde oxymètre, agitateur, logiciel latis bio)
• feuilles vertes + 1 paire de ciseaux
• 20 ml de tampon phosphate saccharose pH 6.5
• mortier, pilon, éprouvette 25 ml
• entonnoir, gaze, coton
• erlenmeyer, cristallisoir, glaçons, papier aluminium
• 1 petite seringue avec aiguille pour le 0.5 ml de ferricyanure de potassium 0.2M, oxydant très puissant ( toxique)
• lampe
• 1 récipient et eau distillée pour le rinçage, 1 chiffon
• gants

1. Préparation d’une solution de chloroplastes :

1. Dans un mortier, découper en petits morceaux 5 feuilles vertes.
2. Ajouter 10 ml de tampon phosphate saccharose pH 6.5 et broyer fermement pendant 2 minutes.
3. Rajouter 10 ml de tampon et broyer de nouveau.
4. Filtrer le broyat dans un entonnoir garni de gaze et de coton hydrophile et recueillir le filtrat dans un erlenmeyer situé dans un cristallisoir rempli de glaçons. La gaze située à l’extérieur permettra de presser le coton pour recueillir le maximum de filtrat.
5. Conserver la solution de chloroplastes ainsi obtenue au froid et à l’obscurité.

1. Mesure du dégagement d’O2 à l’aide du dispositif EXAO

Paramétrer le logiciel Latis bio à l’aide de la fiche technique :

• En ordonnées : concentration d’O2
• En abscisses : le temps, régler la durée d’acquisition à 10 minutes

Préparer le bioréacteur en installant l’agitateur, la solution de chloroplastes et la sonde oxymétrique.

Installer le dispositif à l’obscurité et lancer les mesures :

• Au temps  t = 2 minutes, éclairer. Placer un marqueur sur le graphique.
• Au temps  t = 4 minutes, injecter 0.5 ml d’un oxydant puissant : le ferricyanure de potassium. Placer un marqueur sur le graphique.
• Au temps  t = 8 minutes, placer à nouveau le dispositif à l’obscurité. Placer un marqueur sur le graphique.

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2) Expérience de Ruben et Kamen : Mise en évidence de l’origine du dioxygène produit au cours de la photosynthèse

A partir de l’exploitation des résultats des expériences historiques de Ruben et Kamen (livre p216 doc2), déterminer l’origine du dioxygène produit au cours de la photosynthèse.

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