DIVE RSI TE ET C OMP LEME N TA RI TE DES … 2. M ise en év idence des pro dui ts de la pho tosynthèse. Les végétaux chlorophylliens sont autotrophes au carbone : ils sont capables de synthétiser eux-même leurs molécules organiques à partir de l'énergie solaire et du carbone minéral (CO 2), ce que les organismes hétérotrophes sont incapables de réaliser. Montrer en quoi les documents permettent d’établir que, dans une plante : - les feuilles sont des organes autotrophes. - l’équation bilan (très simplifiée) de la photosynthèse est CO 2 + H2*O + lumière molécule organique + *O2 Matériel. - Feuilles de Pélargonium, panachées ou non, recouvertes en partie d’un cache et exposées au moins 24 h sous une lumière forte ; - Montage expérimental schématisé ci-dessous (bécher, boîte de Pétri, eau, alcool 90°) ; - Bain-marie et plaque chauffante électrique ; - Solution de lugol Protocole expérimental. 1) La feuille est plongée dans l’alcool bouillant jusqu’à décoloration. 2) Puis elle est réhydratée et mise à refroidir dans une boîte de Pétri. 3) Recouvrir de lugol et observer. Doc1a Résultat Doc1b Certaines feuilles sont mises dans les mêmes conditions que Une feuille de Pélargonium est enfermée pendant 20 précédemment et sont maintenues à la lumière pendant 12 heures minutes dans une enceinte transparente éclairée et dans en l’absence de CO2. Elles sont ensuite testées avec l’eau iodée. laquelle circule du dioxyde de carbone radioactif (14CO2). Le résultat obtenu correspond au cas à l’obscurité. L’amidon extrait de la feuille est radioactif. 1. Relation entre la synthèse d’amidon, la présence de lumière et de CO2. Grâce à un dispositif ExAO, on peut mesurer les concentrations d’O2 et de CO2 dans une enceinte contenant une algue verte unicellulaire, la chlorelle. Chlorelles observées au microscope photonique. © http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/imagsmall/chlorella.jpg On dispose de : - Chlorelle - PC, interface, sonde à O2, sonde à CO2 (optionnel), bioréacteur, luxmètre - Agitateur magnétique, seringue, pipette 10 mL et propipette. - Cache noir. Protocole sous Powerlink et DataStudio. - L’interface Powerlink est reliée au PC par le port USB du PC. - Les sondes à O2, à CO2 (pour certains postes), le luxmètre sont reliés à l’interface. - Ouvrir le logiciel Datastudio sur le bureau (cette opération est normalement impossible à la première ouverture. Je vous indique comment faire). http://lewebpedagogique.com/bouchaud 1 Puis ouvrir une activité -> ExAO -> Cahier d’expérience -> SVT -> Avec interface USB ou powerlink -> photosynthèses -> photosynthèse_aquatique (deux fois) -> photosynthese_aquatique_O2-eau_CO2-eau_lumiere - Placer 19 mL de solution de chlorelles dans le bioréacteur, puis mettre en route l’agitation au maximum dans un premier temps, puis descendre la vitesse afin de faire tourner l’agitateur à la vitesse minimale une fois qu’il se déplace. - Ajouter à la seringue 0,5 mL (environ) d’hydrogénocarbonate de potassium (source en CO2). - Introduire les sondes dans le bouchon trois ou quatre trous (les têtes des trois sondes doivent tout juste dépasser du bouchon ; ajuster le joint pour les maintenir en place). Placer le bouchon au-dessus de la solution. Prévoir le cache noir, ouverture orientée vers la source lumineuse. Laisser alors les sondes polariser quelques minutes avant de débuter, le tout à l’obscurité. - Commencer l’expérience. Pas d’éclairage au début; éclairage maximal entre 5 et 10 mn ; pas d’éclairage jusqu’à 15 mn etc… Mettre une légende sur le graphique à chaque changement de condition. - Imprimer la courbe si le résultat est satisfaisant. PS : en l’absence d’ions HCO3-, tout se déroule comme si la plante était à l’obscurité, quel que soit l’éclairement. 2. Échanges gazeux des feuilles d’une plante aquatique Matériel. - Élodée du Canada et solution diluée de lugol. Protocole expérimental. - Monter une feuille entre lame et lamelle et observer au microscope. Les trois images d’élodée sont extraites de : http://bips.carrefoureducation.qc.ca/scenarios/SVT/photosynth/3eme_exp.htm - Enlever la lamelle, déposer une goutte de lugol, remettre la lamelle et observer de nouveau. a) La synthèse d’amidon dans des cellules de feuille d’Elodée observées au microscope photonique. Ruben et Kamen, en 1940, éclairent fortement une suspension d’algues placée dans une eau dont 0,85% des molécules contiennent des atomes d’oxygène lourd 18O (H218O). Le dioxygène dégagé pendant l’éclairement, contient de l’oxygène marqué dans une proportion voisine de celle de l’eau fournie initialement. En revanche, si ce sont les ions HCO3- qui sont marqués (HC18O3-) et non les molécules d’eau, l’oxygène produit ne contient pas l’isotope 18O. b) Origine du dioxygène dégagé lors de la photosynthèse. 3. Deux aspects de la photosynthèse. © Physiologie végétale de Pratt (Hermann) pour le doc1 ; Hatier TSspé (docs 1b, 3b), http://sordalab.com pour les photos d’ExAO. http://lewebpedagogique.com/bouchaud 2