TP : PIGMENTS DU CHOU ROUGE ET pH

Stage : Génétique au lycée (avril 2005) - Myriam Vial -
Document établi à partir d'un TP et des documents de Raphaël Jay - lycée La Saulaie, Saint Marcellin.
T.P. : PIGMENTS DU CHOU ROUGE ET pH
I - NIVEAU ET INSERTION DANS LE PROGRAMME
 Niveau : première S.
 Extrait de programme : - B.O. H.S. n°7 du 31 août 2000 -
Du génotype au phénotype, relations avec l'environnement : complexité des relations entre gènes, phénotypes et
environnement
- Chez un individu donné, l'effet des allèles d'un gène va dépendre également de l'environnement.
II - PRINCIPE ET OBJECTIF
 Principe : montrer que la couleur des anthocyanes et donc des pétales de fleurs dépend du pH.
 Objectifs :
- saisir des informations dans des textes et en faire la synthèse pour formuler une hypothèse,
- établir la part du génotype et de l'environnement dans l'établissement du phénotype d'un végétal.
III - MATERIEL NECESSAIRE
 un chou rouge,
 un erlenmeyer de 50 mL au moins,
 un couteau,
 bec bunsen, trépied, allumettes,
 un porte tube et 6 tubes à essais
 éventuellement une passoire,
 une gamme de pH : voir modalités de préparation ci-dessous.
Préparation de la gamme de pH :
 pH = 1 : mettre dans le tube une solution d'acide chlorhydrique de concentration 10-1 mol.L-1.
 pH = 2 : diluer la solution précédente pour obtenir une solution de concentration 10-2 mol.L-1.
 pH = 3 : préparer une solution d'acide éthanoïque CH3COOH de concentration 10-1 mol.L-1.
 pH = 5 : cette solution sera préparée en dissolvant 2n moles de cristaux d'éthanoate de sodium CH3COONa
(M =82 g.mol-1) dans une solution d'acide éthanoïque contenant n moles d'acide.
 pH = 7 : eau.
 pH = 9 : dissoudre 2n moles de chlorure d'ammonium NH4C (M=53,5 g.mol-1) dans une solution
d'ammoniaque NH3 de concentration 10-1 mol.L-1.
 pH = 11 : solution d'ammoniaque de concentration 10-1 mol.L-1.
 pH = 12 : préparer une solution d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration 10-2 mol.L-1 en diluant une
solution de soude de concentration 10-1 mol.L-1.
 pH = 13 : soude à la concentration 10-1 mol.L-1.
 pétales de fleurs avec
pigmentation par des
anthocyanes,
 échantillons ou photos de
vipérine et hortensias.

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Document établi à partir d'un TP et des documents de Raphaël Jay - lycée La Saulaie, Saint Marcellin.
IV - UNE PROPOSITION D'EXPLOITATION AVEC LES ELEVES
Un constat (qui pourra être fait durant la sortie de terrain):
 Les hortensias ont des fleurs qui, en fonction des conditions du milieu, peuvent être bleues ou roses.
 Les fleurs de vipérine sont roses au stade de bourgeons floraux, alors qu'elles sont bleu violacé lorsqu'elles
sont épanouies.
Un questionnement :  Comment expliquer ces variations de couleur des fleurs ?
Document 1 : La synthèse des pigments responsables de la coloration des fleurs de Vipérine
Les flavonoïdes, en particulier les anthocyanes, sont les seules molécules du règne végétal capables de produire une
vaste gamme de couleurs, susceptibles de donner des teintes allant du jaune-orangé au bleu, en passant par le pourpre
et le rouge. Les anthocyanes, qui ne sont pas des protéines, sont localisées dans les parties externes des fruits, fleurs
et feuilles. Ce sont des pigments naturels au même titre que les chlorophylles (couleur verte) et les caroténoïdes
(nuances jaunes et orangées). Leur fonction principale est la pigmentation des plantes.
Un des rôles de la couleur chez les plantes est d'attirer les insectes et cela afin de favoriser la pollinisation ou la
dissémination des graines. Certains insectes, telle que l'abeille, distinguent les fréquences de radiation dans le
domaine ultraviolet et visible et montrent des préférences pour certaines teintes. C'est pourquoi la possibilité de
changement de couleur est largement utilisée par les plantes pour assurer la survie de l'espèce. On peut également
noter que les flavonoïdes, en repoussant certains insectes par leur goût désagréable, peuvent également jouer un rôle
dans la protection de ces plantes.
La biosynthèse des anthocyanes se fait à partir d'un précurseur, la phénylalanine (un acide aminé). La transformation
de la phénylalanine incolore en anthocyane (rose, rouge, bleu, pourpre) nécessite l'intervention de plusieurs enzymes
dont la P.A.L. (phénylalanine ammoniac lyase).
Certains végétaux normalement colorés peuvent être dépourvus de couleur. Une étude biochimique par
électrophorèse de ces mutants révèle qu’ils sont dépourvus de la version fonctionnelle de la Phényl ammoniac lyase
(PAL), de la chalcone synthase ou de la chalcone isomérase.
(= PAL)
Document de P. Choler, UJF Grenoble

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Document 2 : Coloration de l’Hortensia
Un jardinier cultive, depuis plusieurs années, un pied d’hortensia aux fleurs roses dans un coin de son jardin. Un
jour, il décide de faire une bouture de son hortensia. Il sépare donc un fragment de tige et le plante ailleurs dans le
jardin. Au bout de quelques mois, la bouture fleurit et, à sa grande surprise, les fleurs sont bleues.
Intrigué, le jardinier fait faire une analyse du sol dans lequel pousse chaque hortensia. Les résultats figurent dans le
tableau ci-dessous :
Résultats (en mg.kg-1 de terre)
Coin de jardin où poussent
les hortensias BLEUS
Coin de jardin où poussent les
hortensias ROSES
Phosphates
162
162
Bases échangeables :
- Potasse (K2O)
- Magnésie (MgO)
- Chaux (CaO)
160
180
2 500
160
50
1 100
pH du sol
5
6.5
Document 3 : Le choix et l’entretien des Hortensias
Chacun connaît les hortensias des jardins, ou Hydrangeas, qui sont plus particulièrement
appréciés dans les jardins de bord de mer. En bleu, en rose, en blanc…
Choix des variétés
- les hortensias des jardins (Hydrangea macrophylla), avec leurs inflorescences en boule, sont les plus
répandus et leurs cultivars sont très nombreux. On aime ‘Geisha’ de couleur rose et ‘Benelux’ de
couleur bleue.
- les hortensias paniculés (Hydrangea paniculata), poussant au soleil, en sol frais, forment de belles
panicules florales blanches d’août à octobre. Il mesure de 2 à 3 mètres.
- les hortensias à feuille de Chêne (H. quercifolia) portent un feuillage magnifique, découpé en forme de
feuille de chêne, qui se colore merveilleusement en automne, et des panicules de fleurs blanches tout
l’été.
- les H. serrata, arbustes ronds aux larges feuilles très décoratives au printemps, avant les fleurs blanches
entourées de rose ou de bleu.
- les H. sargentiana ont une très large floraison bleue avec une couronne blanche de juin à août et un
énorme feuillage vert foncé rugueux.
Entretien
Arrosez bien en été, surtout pour les jeunes sujets.
Sur la côte ouest où les hydrangeas prennent une ampleur considérable, n’hésitez pas à tailler pendant
l’hiver. Ailleurs, contentez-vous de couper les fleurs fanées.
Dans les régions froides, protégez en hiver la souche avec des feuilles mortes.
Si votre sol n’est pas suffisamment acide, les hydrangeas à fleurs bleues prennent un ton rosé. Faîtes-
les bleuir en épandant à leur pied (en avril) une substance qui acidifiera le sol (du sulfate d’alumine).
 Question :
A partir de l'exploitation des documents, formulez une hypothèse permettant d'expliquer les couleurs des
fleurs produisant comme pigments des anthocyanes.

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Document établi à partir d'un TP et des documents de Raphaël Jay - lycée La Saulaie, Saint Marcellin.
ACTIVITES EXPERIMENTALES :
L'effet du pH sera testé sur la couleur des pétales.
Protocole : Etape n°1 : influence du pH sur la couleur des pétales de fleurs
- Prélevez un pétale, réalisez qq. scarifications à l'aide d'un scalpel, par exemple, puis déposez une goutte d'acide
chlorhydrique. Observez.
- Faites de même avec une solution de soude. Observez.
Protocole : Etape n°2 : influence du pH sur la couleur des anthocyanes
 Extraction des anthocyanes du chou rouge :
1. Prélevez un fragment de feuille de chou rouge.
2. Découpez le fragment de chou rouge en morceaux et placez-le dans un erlenmeyer
avec 50 mL d’eau.
3. Chauffez le mélange en plaçant l’erlenmeyer au-dessus d’un chauffe ballon ou à feu
doux au-dessus d’un bec bunsen pendant 2 à 3 minutes.
4. Filtrez la solution violacée obtenue, contenant les anthocyanes.
 Test de la couleur des anthocyanes en fonction du pH :
1. Laissez refroidir 2 à 3 minutes la solution d’anthocyanes.
2. Vous disposez de 9 solutions de pH croissant (pH de 1 à 13). Versez dans chacun des
tubes 3 mL de ces solutions de pH connu.
3. Versez dans chacune des solutions, 1 mL du "jus" d’anthocyanes.
 Questions :
- Présentez les résultats sous forme schématique. Interprétez ces résultats.
- Répondez au problème posé ; l'hypothèse formulée est-elle validée ou informée ? Justifiez.
POUR LE CORRIGE DU T.P. : une idée de Marie-France Bouchet (merci !)
Réaliser une préparation microscopique de l'épiderme floral (montage dans de l'eau distillée) et observer
l'accumulation des anthocyanes dans la vacuole.
Procéder de même, mais faire diffuser sous la lamelle une solution acide. Observer la coloration de la vacuole.
Idem avec diffusion d'une solution basique.