TP sur la photosynthèse

TP

Photosynthèse : mise en évidence et dosage du transport des électrons dans les chloroplastes, et impact d’un herbicide

1. Introduction

Au cours de ce TP, nous allons nous intéresser à la phase photochimique de la photosynthèse. Autrement dit, la chaine de transporteurs d’électrons : [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

        [pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42][pic 43][pic 44][pic 45][pic 46][pic 47][pic 48][pic 49][pic 50][pic 51][pic 52][pic 53][pic 54][pic 55]

Cette chaine se situe dans les chloroplastes, sur la membrane des thylacoïdes.

Les objectifs de ce TP sont de vérifier le bon fonctionnement de la chaine du flux d’électrons grâce à un accepteur d’électrons : le DCPIP. Le DCPIP est coloré en bleu lorsqu’il est oxydé, et devient incolore lorsqu’il est réduit. Il va passer par la chaine d’électrons. S’il est incolore, c’est qu’il a été réduit par les protons H+ de cette chaine donc cela traduira, dans ce cas, le bon fonctionnement de la chaine car des protons sont libérés. A l’inverse, si le DCPIP reste coloré, donc oxydé, c’est que la chaine d’électrons ne fonctionne pas. Ce qui veut dire que la phase photochimique de la photosynthèse ne peut pas se faire.

• Les objectifs généraux sont donc :

•  Quels sont les éléments permettant un bon fonctionnement de la chaine de transporteurs d’électrons ?
• Quels sont les éléments qui impactent le bon fonctionnement de cette chaine ?

Problématique : Quels sont les éléments favorables et défavorables de la phase chimique de la photosynthèse ?

1. Matériels et méthodes

Tout d’abord, en broyant les feuille d’un végétal chlorophyllien (avec du tampon afin d’éviter les variations de pH, qui peut être destructeur pour les cellules alors que ce n’est pas le paramètre qui nous intéresse ici donc il doit rester constant), nous allons éclater les cellules.

Ensuite la centrifugation va nous permettre de séparer les différents organites des cellules végétale des moins denses (le surnageant) au plus dense. Ainsi, nous allons récupérer les chloroplastes des cellules. Or on sait que les chloroplastes sont le siège de la photosynthèse, et c’est dans les membranes des thylacoïdes qui sont au sein des chloroplastes que va se dérouler la phase photochimique grâce à la chaine d’électrons.

Par la suite, nous allons faire un dosage de la chlorophylle afin de déterminer la concentration des chloroplastes dans notre extrait. Pour ceci, nous allons mesurer l’absorbance de celle-ci.

Seulement, pour mettre en évidence un transfert d’électrons de façon évidente et sans faire intervenir la facteur concentration en chloroplastes, nous avons dilué notre solution de chloroplaste afin d’obtenir une solution commune à 50  de chloroplastes. [pic 56]

Et, pour finir, nous avons doser le flux d’électrons entre le photosystème primaire (PSI) et le photosystème secondaire (PSII). Ce dernier qui devient incolore en se réduisant, donc en captant les électrons libérés, va nous donner une absorbance particulière que nous pourrons relier au transfert d’électrons à l’aide de courbes et de calculs.

1. Résultats

• Suspension des chloroplastes :

Lorsque nous avons mesuré l’absorbance de notre solution contentant les chloroplastes nous avons obtenu 0,201.

Ainsi nous avons pu calculer la concentration de chloroplastes.

• Grâce à la formule de Arnon (dérivé de la loi de Beer-Lambert) nous avons :

 Avec 50 le facteur de dilution [pic 57]

Et nous avons obtenu au spectrophotomètre une absorbance de 0,201 pour notre suspension de chlorophylles donc :

 Nous avons obtenu alors après broyage, une suspension à  de chloroplastes.[pic 58][pic 59]

Nous utiliserons pour la dilution la formule : Cmère * Vmère = Cfille * Vfille, ainsi puisque nous cherchons le volume à prélever nous avons :   [pic 60]

• La concentration mère est donc  ou et la concentration fille 50 [pic 61][pic 62][pic 63]
• Le volume fille nous permettra de préparer le dosage du flux d’électrons lors de la partie suivante, donc puisque nous aurons besoin de 0,4 mL, nous allons préparer ici 0,5 mL afin d’avoir une légère marge sans pour autant gaspiller de tampon phosphate que nous utiliserons pour atteindre ces 0,5 mL de volume fille.

  Donc :    [pic 64][pic 65]

Nous avons juste converti le volume en litre puisque toutes nos concentrations sont donné en .[pic 66]

• Pour notre solution fille nous allons ainsi ajouter 86 µL de solution mère et 500 – 86 = 414 µL de tampon phosphate pour avoir une solution de 0,5 mL à 50  de chloroplastes. [pic 67]

• Gamme étalon de DCPIP :

Calculons la concentration de DCPIP oxydé pour un volume de DCPIP de 100 µL soit 1mL [pic 68]

• Cmère * Vmère = Cfille * Vfille donc [pic 69]

Cfille = valeur que l’on cherche

Vfille = [pic 70]

Cmère = 0,5 mM

Vmère = (100 + 3900)  = 4000  [pic 71][pic 72]

 et nous répétons les mêmes calculs pour chacun des volumes de DCPIP[pic 73]

Nous obtenons cette gamme étalon :  

[pic 74][pic 75][pic 76][pic 77][pic 78][pic 79][pic 80][pic 81][pic 82][pic 83]

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