Thème 2, Chapitre 1, Activité 5 Dans la réaction de la photosynthèse
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Thème 2, Chapitre 1, Activité 5 Dans la réaction de la photosynthèse l’eau lumière apparaît comme un donneur d’hydrogène et d’électrons et En 1937, Hill envisagea l’existence d’un intermédiaire qui accepterait les électrons provenant de l’eau pour les transférer au dioxyde de carbone. Il entreprit de vérifier cette idée en remplaçant cet intermédiaire inconnu par un oxydant artificiel qui serait réduit à la lumière par les électrons provenant de l’eau. Cet oxydant artificiel est appelé Réactif de Hill (ferricyanure de potassium) oxydation n H2O n H+ + n e- Réactif de Hill Oxydant artificiel + n O2 Réduit à la lumière La réaction de Hill sur des chloroplastes isolés Document 1 : Résultat d’expérience de la réaction de Hill sur des chloroplastes isolés. 1°. Commenter les diverses phases de cette expérience en présentant les résultats et leur interprétation sous forme de tableau. Période De 0 à 1 mn De 1 à 2 mn De 2 à 5 mn De 5 à 8 mn De 8 à 11 mn Conditions expérimentales Obscurité Lumière Lumière + Ajout de Réactif de Hill Obscurité + Réactif de Hill Lumière + Ajout de Réactif de Hill Résultat Diminution de la quantité de O2 dans le milieu Diminution de la quantité de O2 dans le milieu Augmentation de la quantité de O2 dans le milieu Diminution de la quantité de O2 dans le milieu Augmentation de la quantité de O2 dans le milieu Respiration Respiration Respiration + Photosynthèse Interprétation Respiration Respiration + Photosynthèse 2°. Préciser les conditions nécessaires au dégagement de dioxygène. Pour que le dégagement du dioxygène puisse se faire, il faut simultanément de la lumière et la présence d’un oxydant. Bilan provisoire La photosynthèse comprend deux phases : La première, initiée par l’absorption de photons par les pigments chlorophylliens situés dans les thylakoïdes : phase photochimique. . Elle consiste en l’oxydation de l’eau L'eau est oxydée et décomposée en électrons, protons et dioxygène ; c'est la photolyse de l'eau. H2 0 ---> 2H + + 2 e - + 1/2 0 2 . La formation de composés réduits (RH2) ; Le couple redox R / RH2 . Les composés R et RH2 forment un couple redox présent notamment dans les chloroplastes. Les électrons et les protons sont transférés à un accepteur R qui passe de l'état oxydé (R) à l'état réduit (RH2) R + 2H+ + 2e---> RH2 Ce qui donne le bilan suivant 2R + 2H2O ---> 2RH2 + O2 (document 2 livre page 18) Lors de ce transfert, la synthèse d'ATP (molécule énergétique) à partir d'ADP et de Pi est activée Document : La synthèse d’ATP. L'ATP (adénosine triphosphate) est synthétisé à partir d'ADP (adénosine diphosphate) et de phosphate inorganique Pi. Lors du transfert d’électrons, une synthèse d'ATP (molécule énergétique) à partir d'ADP et de Pi est activée. Cette synthèse nécessite un apport d'énergie pour l'établissement d'une liaison entre deux groupements phosphate : c'est une phosphorylation. Si la source d'énergie est la lumière, on parle de photophosphorylation. La liaison formée peut ultérieurement être hydrolysée, ce qui libère de l'énergie. L'ATP est une molécule essentielle pour les transferts d'énergie dans la cellule. Structure de l’ATP Synthèse de l’ATP par phosphorylation de l’ADP Document : Conditions de synthèse de l’ATP dans les chloroplastes. Conditions expérimentales Résultats expérimentaux Milieu éclairé contenant des chloroplastes intacts dans une solution dépourvue d'ADP et de Pi Pas de synthèse d'ATP Milieu éclairé contenant des chloroplastes intacts dans une solution contenant d'ADP et de Pi Synthèse d'ATP Milieu éclairé contenant des chloroplastes dont les membranes sont brisées, dans une solution contenant d'ADP et de Pi Pas de synthèse d'ATP Milieu éclairé contenant des chloroplastes intacts dans une solution contenant d'ADP et de Pi mais dépourvue d'oxydant (type réactif de Hill) Pas de synthèse d'ATP 1°. Expliquer ce qu’est la molécule d’ATP et son rôle. L'ATP, ou adénosine triphosphate, est synthétisé à partir d'ADP (adénosine diphosphate) et de phosphate inorganique Pi. Cette synthèse nécessite un apport d'énergie pour l'établissement d'une liaison entre deux groupements phosphate: c'est une phosphorylation. Le rôle de la molécule d’ATP. La liaison formée peut ultérieurement être hydrolysée, ce qui libère de l'énergie. L'ATP est une molécule essentielle pour les transferts d'énergie dans la cellule. 3°. Quels sont les facteurs nécessaires à sa synthèse. Conditions expérimentales Lumière Chloroplastes entiers Sans ADP et Pi Résultats expérimentaux Pas de synthèse ATP Lumière Chloroplastes entiers Avec ADP et Pi Lumière Chloroplastes sans thylakoïdes Avec ADP et Pi Lumière Chloroplastes entiers Avec ADP et Pi Sans oxydant Synthèse ATP Interprétation Sans ADP et Pi pas de synthèse d’ATP possible dans les chloroplastes en présence de lumière Conditions permettant la synthèse d’ATP Pas de synthèse ATP Les thylakoïdes sont nécessaires pour la production d’ATP Pas de synthèse ATP Un oxydant est nécessaire pour la production d’ATP L’ATP est synthétisée dans les thylakoïdes des chloroplastes à partir d’ADP et Pi en présence de lumière et d’un oxydant (R+) qui sera réduit (RH2+). En bilan, lors de la phase photochimique, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique. ADP + Pi ---> ATP Dans le stroma, des transporteurs réduits : RH2, et de l'ATP sont ainsi disponibles. On a : H2O + ADP + Pi + R---> RH 2 + ATP + O2 (produit de déchet rejeté dans l’air) Représentation schématique des principales étapes de la phase photochimique.
