Photorespiration

CR TP3 : Photorespiration

Introduction

    La plupart des végétaux sont autotrophes, comme les plantes C₃ et C₄. Ces végétaux produisent leur propre matière organique en minimisant la matière inorganique grâce à la photosynthèse.

    Les organismes photosynthétiques ont la capacité de faire la photorespiration qui fait intervenir deux processus : l’oxygénation et la carboxylation par la RubisCO qui est une enzyme clé de la photosynthèse qui permet la fixation du CO₂ dans la biomasse végétale en initiant le cycle de Calvin , grâce à l’énergie solaire captée par la chlorophylle. Ce processus de photorespiration ce traduit par une absorption d’O2  et une émission de CO₂ ainsi qu’une production de NH₄ et de H₂O₂. L’ H₂O₂ est une molécule toxique pour les cellules de la plante c’est pourquoi l’intervention d’enzyme est nécessaire pour dégrader et transformer cette dernière. Ces enzymes sont la catalase et la peroxydase capable de dégrader l’H₂O₂.

  Le but de ce TP est donc de mesurer  puis de comparer les activités catalasique et peroxydasique d’une plante C₃ à savoir le blé et un plante C₄ le maïs soit entre deux plantes photosynthétiques différentes.         

1. Préparation des extraits

On prélève 0,5g de maïs et blé, puis on broie séparément le maïs et blé avec 25 ml de tampon phosphate à pH 7. On centrifuge nos 2 préparations et on récolte le surnageant qui contient les protéines solubles  dont les enzymes que l’on va étudier en filtrant. On maintient nos extrait dans de la glace pour limiter la dégradation des enzymes. De plus on dilue nos extraits avec du tampon, car il permet la stabilisation du ph. En effet les vacuoles contiennent des acides organiques qu’il convient de neutraliser afin de préserver l’activité enzymatique.

1. Dosage de la Catalase

La Catalase est une enzyme qui permet la dégradation du peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) en eau et dioxygène : H₂O₂ → H₂O + ½ O₂

Objectif : Mettre en évidence l’activité enzymatique de la catalase en effectuant un dosage par titration.

Nous allons mesurer la quantité de permanganate qu’il faut introduire pour arriver à l’équivalence c’est à dire à la consommation totale en H₂O₂ présent dans la solution. Ce qui nous permet ensuite de mesurer l’activité catalytique des plantes C₃ et C₄. On introduit 1ml d’extrait avec 10ml d’extrait on laisse réagir le blé pendant 5 min et le maïs pendant 30min car sa réaction est plus lente. Ensuite on introduit 25ml d’H₂SO₄ pour stopper la réaction. Enfin, nous passons au dosage par titration.

Tableau 1 :

Principe du dosage par titration:

Le dosage par titration est aussi appelé dosage par colorimétrie est un dosage mettant en jeu une ou plusieurs réactions chimiques. Elle permet de déterminer une concentration inconnue d’une espèce en solution. Ici on veut chercher à déterminer pour quel volume introduit de permanganate la solution sera en excès c’est à dire le volume qu’il faut pour qu’H₂O₂ soit totalement consommée . La catalase est une enzyme qui permet de transformer l’H₂O₂ en O₂ et H₂O. Nous utilisons donc pour notre dosage le permanganate, de couleur violette il est presque incolore lorsqu’il réagit avec l’H₂O₂. Ainsi, tant qu’il reste de l’H₂O₂ dans notre solution, elle restera incolore, puis lorsque celui-ci aura réagi complètement, la solution prendra une couleur rosée persistante pendant une vingtaine de secondes.

 On commence par préparer nos béchers témoins qui nous permettront  de déterminer une valeur de Vx moyen. On introduit 10ml d’H₂O₂, 25ml d’H₂SO₄ et 1ml de solution tampon. On place dans la burette la solution de permanganate à 0,01 M. On ajoute petit à petit la solution de permanganate dans le bécher jusqu’à observation d’une coloration rose qui persiste pendant au moins 20 secondes. Cela signifie que le permanganate (MnO₄¯) se trouve en excès et que H₂O₂ a été totalement consommé . On répète cela 2 fois pour chacunes de nos solutions contenant l’extrait afin d’obtenir une meilleure précision de Vx et Vt. Cela nous sert à déterminer la concentration de H₂O₂ inconnue contenue dans nos différents béchers.

Tableau Résultats :

Calculs : Activité catalasique

Cat = (5 x (Vt - Vx) x VE) / (t x PE x MF)

Cat = (5x7,25x25) / (300x1x0,5) = 6,04 μkat/g de MF        (blé)

Cat = (5x8,75X25) / (1800x1x0,5) = 1,22 μkat/g de MF     (Maïs)

Commentaires : On observe que le blé  qui est une plante en C₃ a une activité catalasique presque 5 fois  grande que celle du maïs qui est une plante C₄. Cela signifie que le blé à plus de facilité à catalyser l’eau oxygénée. On en conclut que les plantes C₃ dont le blé ont une meilleure activité catalasique que les plantes C₄. Donc une grande capacité à dégrader l’ H₂O₂.

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