Photosynthèse

Mesure de l’activité photosynthétique chez les plantes supérieures

Rania MSA 

RESUME : Lors de cette expérience, nous avons voulu suivre l’activité photosynthétique des plantes. Pour cela, nous avons effectué un choc hypotonique, une spectroscopie ainsi que l’utilisation de l’électrode de Clark relié à un enregistreur.

RESULTATS : A la fin de notre TP, nous avons mesurer l’activité photosynthétique dans 5 conditions différentes. Dans la première condition on n’a pas ajouté d’accepteur d’électrons ni d’herbicide et nous avons obtenu une activité presque nulle. Dans la deuxième condition, nous avons seulement mis du ferricyanure (un accepteur d’électrons), l’activité spécifique est égale à 0.21. La troisième condition, présentant du DCBQ possède une activité spécifique=0.30. La quatrième condition en présence de DCBQ et de ferricyanure a une activité spécifique de 0.45. Enfin la dernière condition présentant du DCBQ, du ferricyanure et du DCMU possède une activité de 0.14.

CONCLUSION : Nous avons obtenu des résultats cohérents. Cependant, il y a sûrement eu des erreurs de manipulation lors de notre expérience.

ABREVIATIONS :

• DBCQ : 2,6, dichloro-p-benzoquinone
• DCMU : dichlorophényldiméthylurée
• Ddp : différence de potentiel
• Nm : nanomètre
• Ml : millilitre
• UV : ultra-violet
• PGAL : phosphate glycéraldéhyde

BUT : On cherche à savoir si c'est le CO2 qui est réduit lors de l’oxydation de l'eau, pendant la phase photochimique. Comprendre les mécanismes de la biosynthèse.

INTRODUCTON :

1) Le Mécanisme de la photosynthèse chez les végétaux

Elle a généralement lieu dans la feuille, lieu spécifique de cette fonction. Les nombreuses cellules des feuilles renferment des chloroplastes contenant un pigment vert ; LA CHLOROPHYLLE qui captera donc l’énergie lumineuse. Cette énergie servira à la fabrication de sucre à partir d’eau puisé dans le sol et de gaz carbonique trouvé dans l’atmosphère.

L’équation de la photosynthèse est la suivante :

 2n CO2 + 4n H2O + photons → 2(CH2O)n + 2n O2 + 2nH2O.

Les deux phases de la photosynthèse :

1) la phase lumineuse ou phase claire

Elle nécessite l’éclairage de la feuille, elle reposera donc sur la photochimie (molécule réactive à la mise en contact avec une source lumineuse) lors de la capture de l’énergie lumineuse par des pigments, il y aura conversion en énergie chimique sous forme d’ATP. Dans cette réaction les pigments photosensibles (chlorophylle b, carotène et xanthophylles) absorbent puis canalisent l'énergie lumineuse vers la chlorophylle a dont les électrons sont portés par un potentiel d’énergie supérieur.

2) Phase de fixation du CO2 ou phase sombre

Elle apparaît lors d’un second temps, le CO2 de l’atmosphère s’unit avec le sucre (ribulose diphosphate). Le produit est couplé en deux parts égales, d’une part donc l’hydrogène (réaction lumineuse) qui est ensuite ajoutée ainsi donc sa résultante sera le phosphate glycéraldéhyde (PGAL) qui est utilisée pour la construction d’autres molécules plus complexes. La fixation du CO2 est plus lente que la phase lumineuse mais cela n'empêche pas la synthèse massive de PGAL en seulement quelques minutes localisées dans les cellules de la feuille.

RESULTATS ET DISCUSSION :

Lors de notre manipulation, nous avons en premier lieu préparer les membranes de thylakoïdes en broyant des feuilles d’épinards dans un tampon hypertonique qui permet de garder le Ph constant et de maintenir les organites cellulaires intacts. Puis, on a effectué une première centrifugation. Ensuite, nous avons utilisé une solution hypotonique afin de casser la double membrane du chloroplaste.  Une autre centrifugation a été réalisée par la suite avec du tampon C, pour éliminer tous les organites autre que les thylakoïdes.

Après cette première étape, nous avons souhaité extraire les pigments par l’acétone qui va permettre de les détacher des protéines. Ensuite, nous avons analyser les spectres d’absorption des pigments par spectroscopie, afin de déterminer à quelle longueur d’onde absorbe les pigments photosynthétiques.

[pic 1]

Figure 1. Spectres d’absorbance des chlorophylles.                                                                     Spectre rouge : spectre d’absorbance de la chlorophylle a.                                                                  Spectre bleu : spectre d’absorbance de la chlorophylle b.

Dans la figure 1, nous observons deux spectres d’absorbance. Le spectre rouge représente le spectre de la chlorophylle a. Le spectre bleu représente le spectre de la chlorophylle b.

 Les chlorophylles absorbent la lumière dans deux régions différentes :                                             - dans le rouge : de 650 à 700 nm                                                                                                 - dans le bleu : de 420 à 460 nm

Cela contribue à la couleur verte des plantes. Cependant, nous remarquons que les chlorophylles a et b, absorbent à des longueurs d’ondes maximales distinctes en raison de leur structure différentes. La chlorophylle b a un groupement aldéhyde et la chlorophylle a, un groupement méthyle. Il y aussi une autre différence entre les spectres, c’est le décalage du spectre de la chlorophylle b par rapport à celui de la chlorophylle a qui est dû au phénomène de diffraction de la spectroscopie.

Pendant notre analyse spectroscopique, nous avons aussi noté la DO à différentes longueurs d’onde à partir d’un extrait de pigments par l’acétone. En effet, la concentration en chlorophylle a et b peut être déterminée par la DO de l’extrait à 652 nm, en suivant l’équation suivante : [Chl] = DO652 / 36 

La concentration en chlorophylle nous permettra par la suite de mesurer l’activité photosynthétique, car nous savons que c’est la chlorophylle qui facilitera le transfert d’énergie du système antennaire vers le core-complex dans le photosystème II. Nous nous sommes aussi servis des DO à 663 et 645 nm pour déterminer les concentrations en chlorophylle a et b.

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