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HPT Formation scientifique UAA10 AUTEUR : Brigitte Janssens Fiche d’expérience 5 Production d'amidon par les feuilles d'une plante verte Cette expérience peut être réalisée par les élèves moyennant le respect de certaines précautions (voir le point 6. Sécurité) : dans ce cas, les points 3, 4 et 6 leur sont destinés. 1. Objectifs de l’expérience Au travers de cette expérience, l'élève met en évidence, au niveau des feuilles d'une plante verte, la production d'amidon, en présence de chlorophylle et de lumière. 2. Description générale Précédemment (voir UAA3), les élèves ont découvert la photosynthèse, phénomène présent dans les plantes chlorophylliennes: à partir de dioxyde de carbone et d'eau, les feuilles des plantes produisent du glucose et du dioxygène; ce phénomène nécessite la présence de lumière comme source d'énergie pour que la réaction ait lieu. En réalisant l'expérience ci-après, il s'agira de montrer expérimentalement la production d'amidon, qui est une macromolécule composée de l'association de molécules de glucose, dans les "parties vertes" d'une plante exposée à la lumière. 3. Matériel et produits - 1 plante de Pelargonium panachée 1 plante de Pelargonium non panachée Papier aluminium ou papier noir 2 trombones Source lumineuse (type lampe de bureau) 1 petite casserole 1 plaque chauffante 1 bécher en Pyrex 500 mL 1 erlenmeyer en Pyrex 500 mL 3 boites de Pétri 1 statif + 1 pince pour statif 1 pince 1 paire de gants isolants Eau de ville Ethanol Lugol Pelargonium à feuilles panachées Pelargonium à feuilles non panachées 4. Procédure 1) Laisser les deux plantes deux jours dans l’obscurité, avant de commencer l’expérience. 2) Le matin de l’expérience, recouvrir en partie une feuille de la variété non panachée à l’aide de papier aluminium (cache rectangulaire) maintenu avec des trombones, de façon à ne laisser passer aucun rayon lumineux au niveau de la partie cachée. 1 Document1 3) Exposer alors les deux plantes à une lumière intense pendant 4 ou 5 heures. 4) Porter à ébullition l'eau de ville dans la casserole. 5) En même temps, remplir l'erlenmeyer d'éthanol et le fixer au statif, de telle manière que sa base plonge dans l'eau mise à bouillir. Attendre, en surveillant très régulièrement, que l'éthanol soit presque à ébullition. 6) Lorsque les deux liquides (eau et éthanol) sont prêts, transvaser l'éthanol dans le bécher (utiliser les gants isolants pour manipuler l'erlenmeyer). 7) Couper une feuille de la plante panachée, une feuille de la plante non panachée et la feuille recouverte de papier aluminium (et retirer le cache d'aluminium). 8) A l'aide de la pince, plonger les trois feuilles dans l’eau bouillante (directement dans la casserole) pendant quelques minutes. 9) Toujours à l'aide de la pince, plonger les trois feuilles dans le bécher contenant l’éthanol presque bouillant, pendant une dizaine de minutes. 10) Rincer les feuilles à l'eau froide pendant quelques minutes puis les étaler dans des boîtes de Pétri (1 feuille par boite). 11) Les recouvrir de Lugol et observer immédiatement. 5. Notes pour le professeur Les feuilles sont plongées dans l'eau bouillante pour faire éclater les parois de leurs cellules. En les plongeant ensuite dans l'éthanol, elles sont décolorées: la chlorophylle est dissoute et éliminée lors du rinçage sous l'eau; les feuilles deviennent jaunâtres. Ci-dessous, ce qui est observé lorsque les feuilles sont immergées dans le lugol. Feuille panachée dans le Lugol Feuille non panachée dans le Lugol Feuille non panachée, dont une partie a été à l'abri de la lumière dans le Lugol Le lugol ayant la propriété de colorer spécifiquement l'amidon en bleu-noir, l'observation des feuilles permet de localiser la présence d'amidon dans les feuilles: - Dans la feuille panachée, seule la partie centrale de la feuille est colorée par le lugol. L'amidon est présent donc uniquement au niveau des parties de la feuille initialement vertes. - Dans la feuille non panachée, toute la feuille est colorée par le lugol. L'amidon est donc présent dans toutes les cellules de la feuille. - Dans la feuille non panachée, munie d'un cache lors de l'éclairage de la plante, seule la partie illuminée est colorée par le cache. L'amidon est donc présent dans les "parties vertes" de feuilles, c'est-à-dire contenant de la chlorophylle, lorsque ces feuilles ont été placées sous une source lumineuse. En conclusion, pour qu'il y ait photosynthèse dans une plante verte, il faut, en plus de dioxyde de carbone et d'eau (voir les fiches d'expérience 4 et 5), la présence de chlorophylle et de lumière. Lors de la photosynthèse, des molécules de glucose sont produites et stockées dans les cellules sous forme d'amidon. 2 Document1 6. Sécurité La réalisation d’expériences en particulier en chimie suppose le respect d’un certain nombre de règles permettant à chacun, élèves et professeur, de vivre ces séances de laboratoire dans les meilleures conditions de sécurité. Pour chaque local où se déroulent de telles expériences, existe un règlement de laboratoire, approuvé par le Conseiller en Prévention. Il sera signé par le chef d’établissement, le professeur, l’élève et ses parents/responsables. Chaque élève a une bonne connaissance de ce document. Analyse de risques Phases Avant (Professeur) Pendant (Professeur et élèves) Sources de danger Nature du risque Points-clés Organisation classe Porter de ébullition de la l'eau à Mesures de prévention préconisées Les déplacements des élèves Afin de limiter les déplacements, installer des postes de travail avec tout le matériel nécessaire pour le groupe. Brûlures Limiter le temps pendant lequel la plaque chauffante est allumée. Les élèves manipulent les récipients chauds avec des gants isolants. Vapeurs d'éthanol Limiter le temps pendant lequel la plaque chauffante est allumée. Bien aérer la pièce afin que les vapeurs d'éthanol soient évacuées. Coupures si de la verrerie est cassée. Les élèves appellent le professeur qui se charge lui-même de ramasser les débris. Brûlures Porter de l'éthanol à ébullition Après (Professeur et élèves) Nettoyage et rangement de la verrerie Informations sur les réactifs - L'éthanol (liquide et vapeurs) est très inflammable; tenir à l’écart de la chaleur, des surfaces chaudes, des étincelles, des flammes nues et de toute autre source d'inflammation. Il provoque une sévère irritation des yeux; en cas de contact avec les yeux, rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Stocker dans un endroit bien ventilé; maintenir le récipient fermé de manière étanche. - Le lugol est composé d'iodure de potassium et de diiode. Il faudra s’assurer que personne n’est allergique à l’iode avant de débuter les manipulations. 7. Développement attendu principalement visé Mettre en relation l’organisation générale d’une plante verte avec la physiologie de sa nutrition (C5). À partir de documents ou d’expériences, l’élève met en relation les structures d’un végétal chlorophyllien qui interviennent dans sa nutrition. 8. Bibliographie - BENLOT, C., BLANCHOUIN, N., PRAT, R., RUBINSTEIN, J.-P., VONARX, V., La photosynthèse par les expériences, http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp13.html, page consultée le 24 octobre 2016 - CORNET, M. (sous la dir. de TAVERNIER, R. et LIZEAUX, Cl.), Biologie 3e – Sciences de base et Sciences générales, Ed. De Boeck, Bruxelles, 2e édition, 2015 - JANSSENS, B., PAPLEUX, P., L'importance de la lumière pour les végétaux verts¸ Fiche d'activité 6, Formation scientifique, UAA3 – La cellule, unité de base de tout être vivant, Espace numérique – Secteur Sciences – SeGEC, 3 Document1 http://enseignement.catholique.be/fesec/secteurs/sciences/?page_id=2146, page consultée le 24 octobre 2016 - KHOUNI, I., Autotrophie des organismes végétaux – La photosynthèse, Université Virtuelle de Tunis, http://www.uvt.rnu.tn/resources-uvt/cours/biologie-physiologie-vegetale/chap3b/Chapitre7/index.html, page consultée le 24 octobre 2016 - MATTHYS, N., FEYS, M. et SUYS, B., Sciences 3e – Sciences de base, Ed. De Boeck, Coll. Sciences, 3e édition, Bruxelles, 2011 - MOTTE, P., Fiche n°2 - La photosynthèse, Université de Liège, Faculté des Sciences, Embarcadère du Savoir, 2007, http://inforsciences8.ulb.ac.be/videos/jde/4.pdf, page consultée le 24 octobre 2016 4 Document1
