Énergie et cellule vivante. Chapitre 1 : La photosynthèse

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Thème 1 - Énergie et cellule vivante.
Chapitre 1 : La photosynthèse : de l’énergie lumineuse à l’énergie chimique.
Qu’est-ce que la matière organique ? De quoi est constituée la matière organique ?
La matière vivante est principalement constituée d’eau et de molécules carbonées ou matière
organique (glucides, lipides, protides, acides nucléiques).
Dans la matière vivante le carbone est toujours lié à des atomes d’hydrogènes, souvent également à
des atomes d’oxygènes.
Pour assurer ses fonctions, la cellule doit avoir recours à une source d’énergie lui permettant de
produire sa matière organique. L’ensemble des réactions chimiques constitue le métabolisme.
PB : Comment les végétaux fabriquent-ils leur matière organique ?
I. Les conditions de formation de la matière organique chez les végétaux chlorophylliens.
La démarche expérimentale :
1. Concevoir une stratégie pour résoudre un problème scientifique.
2. Mettre en œuvre le protocole de résolution.
3. Traiter des données et communiquer des résultats.
4. Exploiter des résultats pour répondre au problème.
Hypothèse attendue : Lumière, CO2, eau, sels minéraux
PB attendu : Comment voir que la plante produit de la matière organique ? Avez-vous prévu les
résultats attendus. Revenir à l’introduction, que peut-on mettre en évidence comme matière
organique
Protocole :
1. Prélever une feuille placée à la lumière, une feuille avec un cache opaque, une feuille placée à
la lumière et en absence de CO2, une feuille panachée.( Chaque groupe s’occupera d’une des
feuilles)
2. Les plonger 5 minutes dans de l’alcool bouillant dans un bécher.
3. Recouvrir d’eau iodée dans une boite de pétri
4. Marquer votre nom et les conditions sur la boite de pétri
Conditions
expérimentales
Test eau iodée
Interprétation
Résultats attendus

A. La lumière, source d’énergie.
En absence de lumière, les végétaux chlorophylliens ne produisent plus de Mo : La lumière est donc
la source d’énergie utilisée par les végétaux chlorophylliens pour fabriquer leur matière
organique.
B. Le CO2, source de carbone.
En absence de CO2 atmosphérique, il n’y a plus de production de matière organique par la plante :
Le CO2 est donc la source de carbone utilisée par les végétaux chlorophylliens pour fabriquer
leur matière organique.
C. Les sels minéraux et l’eau
En absence d’eau les végétaux chlorophylliens meurent : L’eau est donc indispensable à la survie
de ceux –ci.
Il en est de même pour les sels minéraux.
Conclusion : Equation bilan simplifiée.
6 CO2+6 H20 C6H1206+ ?
En fait 12H20 6H2O
D. Le dioxygène, un déchet de la photosynthèse.
Comment mettre en évidence ce rejet d’O2 ?
PB : Quel est l’origine du rejet de dioxygène ?

Le dioxygène libéré lors de la photosynthèse contient de l’ isotope O18 dans les mêmes proportions que l’eau de la
solution de départ. L’oxygène de la molécule d’eau est libéré par le végétal chlorophyllien sous la forme d’une
molécule de dioxygène.
Si c’est le dioxyde de carbone qui est marqué, le dioxygène rejeté n’est pas dans les mêmes proportions que le CO2.
L’oxygène de la matière organique provient du dioxyde de carbone.
Conclusion : Equation bilan de la photosynthèse
6 CO2+ 12 H20 C6H1206+ 6 O2 + 6 H20
Conclusion : Le CO2 est réduit (à placer sur l’équation bilan) en présence de lumière pour fabriquer
de la matière organique : on parle de photo-autotrophie pour le carbone.
L’eau est oxydée lors de cette réaction en dioxygène. La photosynthèse est donc une réaction
d’oxydo-réduction.
Remarque : Nous avons donc plusieurs marqueurs de l’activité photosynthétique : la production de
matière organique en présence de lumière, de dioxygène ou la consommation de dioxyde de carbone.
QCM
II. Localisation de la photosynthèse au niveau cellulaire.
A. Mise en évidence.
Matériel : Elève : microscope + lames et lamelles dans portoir+ eau iodée concentrée+verre de
montre + ciseaux + 1 pinces
Paillasse prof : Feuilles élodées à la lumière forte depuis 1 jour avec du hydrogénocarbonate de
sodium ( et pas de potassium PRATT 0.1 à 1 %)

La démarche expérimentale :
1. Concevoir une stratégie pour résoudre un problème scientifique. ( schématiser+ penser au témoin)
2. Mettre en œuvre le protocole de résolution.
3. Traiter des données et communiquer des résultats.
4. Exploiter des résultats pour répondre au problème.
Des expériences de coloration à l’eau iodée montrent que c’est dans des les chloroplastes, que
se fait la production de matière organique (sous forme d’amidon)
B. Le chloroplaste, organite clé de la photosynthèse.
Livre page 17 doc. 2. Légender le schéma d’un chloroplaste.
Les chloroplastes contiennent un liquide appelé stroma délimité par une double membrane,
membrane externe et membrane interne, et des sacs aplatis appelés thylakoïdes. Les thylakoïdes
s’empilent formant des structures appelées granum.

Schéma de l’ultrastructure d’un chloroplaste.
Remarque : Les chloroplastes apparaissent colorés car ils contiennent des pigments. Ceux -ci jouent
un rôle dans la photosynthèse ( voir grand I)
PB intermédiaires : Quels sont ces pigments contenus dans les chloroplastes et quel(s) est leur
rôle(s) ?
III. Les pigments contenus dans les chloroplastes.
A. La nature des pigments.
Laisser la cuve se saturer en produit = mathilde
La démarche expérimentale :
1. Concevoir une stratégie pour résoudre un problème scientifique.
Il faut pouvoir isoler les pigments, on va faire une chromatographie.
TP activité 1 et 2
Membrane externe
Membrane interne
Stroma
Espace intra thylakoïdien
Membrane du thylakoïde
Amidon
Granum