Corrigé : On veut montrer que la production de dioxygène et de

Corrigé :
On veut montrer que la production de dioxygène et de composés intermédiaires RH2 a lieu à la lumière, c’est-à-
dire au cours de la phase photochimique de la photosynthèse.
Le document 1 explique l’intérêt de l'expérience d’Engelmann. Une algue verte filamenteuse y est éclairée par
une lumière décomposée en ses différentes longueurs d'ondes. Les cellules de cette algue reçoivent différentes
longueurs d’onde. On ajoute à la préparation des bactéries qui recherchent de l’O2. Les bactéries s’accumulent
à deux endroits de l’algue : la partie recevant les longueurs d’onde rouge (690 à 660nm) et la partie recevant
les longueurs d’onde bleue (aux alentours de 480nm). Ces 2 zones contiennent donc beaucoup de dioxygène
dissout.
Conclusion partielle : Les cellules chlorophylliennes ont une activité photosynthétique plus importante et
produisent donc plus d’O2 avec des photons de longueur d’onde rouge ou bleue. En effet, les fréquences
lumineuses correspondent au spectre de la chlorophylle, pigment caractéristique des plantes pratiquant la
photosynthèse selon l’équation générale : 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2 en présence de lumière.
Le document 2 présente une culture d’algues chlorophylliennes dans de l’eau de formule H216O c’est-à-dire
composée de l’isotope16 d'oxygène. Le dioxygène dissous dans cette eau est sous ses 2 formes (isotopes 16 ou
18) en proportions égales.
On observe la variation de la concentration d’O2 dans le milieu en fonction du temps et de la présence de
lumière. La concentration d’18O2 diminue en éclairement comme à l'obscurité. Ceci témoigne de la respiration
cellulaire. La concentration d’16O2 baisse uniquement à l’obscurité : c'est aussi la respiration. A la lumière, on
constate une augmentation de la concentration d’16O2 : les cellules produisent de l’16O2 en présence de lumière
à partir de l’eau H216O, la seule source ici possible. C'est la photolyse de l’eau.
Conclusion partielle : Les cellules consomment les deux isotopes d’oxygène pour leur respiration. La photolyse
de l’eau par les cellules chlorophylliennes est à la base de la production d’O2 en présence de lumière.
Le document 3b explique l’expérience de Hill. Une suspension de chloroplastes et de mitochondries obtenue
par broyage lèse les chloroplastes. Les constituants du stroma sont alors dilués et deviennent inefficaces. La
mesure les variations de concentration en O2 du milieu en fonction du temps, de la présence de lumière et de
la présence d’un accepteur d’électron nommé réactif de Hill.
Dans un premier temps, en absence de l’accepteur d’électron, la teneur en O2 capté dans le milieu par la sonde
à oxygène diminue à l’obscurité et à la lumière. Il y a donc des constituants dans le stroma des chloroplastes,
très importants pour la production d’O2. Puis en présence de l’accepteur d’électrons et de lumière, les
chloroplastes lésés produisent de l’O2. Cette production cesse à l’obscurité et reprend à la lumière.
Conclusion partielle : un accepteur d’électron doit être présent dans le stroma des chloroplastes pour que l’O2
puisse être produit.
Le document 3a rappelle la présence d'un accepteur d’électron et de proton dans les conditions naturelles. Cet
accepteur est noté R à l’état oxydé et RH2 à l’état réduit (après fixation d'un électron).
Conclusion partielle : dans le stroma, le composé R doit accepter un électron pour passer à l’état réduit RH2 afin
de permettre la production d’O2 en présence de lumière.
Synthèse : La photolyse de l’eau se réalise en présence de photons de longueur d’onde rouge ou bleue, avec
l’acceptation d’un électron par un composé oxydé R qui se réduit en RH2.
La photolyse de l’eau se déroule dans les thylakoïdes. La réduction de l’accepteur se déroule dans le stroma.
(Schéma montrant : la dissociation de l’eau dans les thylakoïdes : H2O =>1/2 O2 + 2H+ +2 électrons. Les deux
électrons et les deux protons sont acceptés par R qui se réduit dans le stroma : R + 2 électrons + 2H+ =>RH2. O2
est évacué).