équation proche avec
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TP3 : La Phase photochimique de la Photosynthèse Rappels: Equation de la photosynthèse 1) l’équation de la photosynthèse, et sa localisation: 6 CO2 + 6 H2 *O Lumière, chlorophylle C6H12O6 + 6*O2 Localisation : dans les chloroplastes 2) Cette équation est une oxydoréduction. les deux couples oxydant/réducteur de cette équation: Couple 1 : CO2 / C6H12O6 oxydant réducteur oxydant + e- réduction Couple 2 : H 2O / O2 réducteur oxydant réducteur oxydation 3) Ces réactions d’oxydoréduction peuvent se produire dans les thylakoides ou le stroma des chloroplastes. Quel est le rôle de l’énergie lumineuse ? Quels composés sont réduits suite à l’oxydation de l’eau ? TP3 : La Réaction de Hill : mise en évidence de la phase photochimique Les pigments photosynthétiques contenus dans les chloroplastes sont à l’origine du processus photosynthétique. La capture des photons par ces pigments aboutit à l’excitation des molécules de chlorophylle. Cette excitation, transmise de proche en proche par les pigments, provoque finalement une oxydation de la chlorophylle a « piège » et donc une libération d’un électron : Chlorophylle a excitée réduite (Chla*) Chlorophylle a oxydée (Chla+) + eOn cherche à montrer si le CO2 est l’oxydant récupérant cet électron après excitation de la chlorophylle par la lumière, permettant ainsi l’oxydation de l’eau lors de la photosynthèse. - Le réactif de Hill est un accepteur d’électrons (un oxydant) Matériel : - dispositif ExAO avec sonde O2 + logiciel - réactif de Hill (ferrocyanure de K) - seringue - entonnoir + support + erlenmeyer avec alu - pipette 10mL et propipette - lampe - feuilles de buis Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème 1) Proposer une démarche d’investigation permettant de déterminer si, dans les chloroplastes éclairés, le CO2 est le composé oxydant récupérant l’électron émis par la chlorophylle excitée par la lumière. Appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet 1) Rédiger sur la feuille réponse Exigences - Proposer un protocole réalisable et cohérent. 4 points Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables 2) Mettre en œuvre le protocole ExAO afin de montrer que, dans une suspension de fragments de chloroplastes éclairés et malgré la présence de CO2 dissous, un oxydant intermédiaire (réactif de Hill) est nécessaire pour que la photosynthèse ait lieu. Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide. - Respect du protocole - Bonne utilisation du matériel - Matériel rangé, paillasse propre - Utilisation maîtrisée des fonctionnalités du logiciel 2) Schématiser le montage et expliquer l’intérêt de chaque étape. 5 points 1) PREPARATION DE LA SUSPENSION DE CHLOROPLASTES DONT LES MEMBRANES SONT LESEES · Filtrer, dans un erlenmeyer à l’aide d’un entonnoir garni d'une feuille de sopalin, la solution de chloroplastes obtenue après avoir mixé les feuilles de buis dans une solution tampon ce qui a pour effet de détruire les membranes des cellules et diluer les chloroplastes dans solution tampon, neutre. Presser pour obtenir le maximum de filtrat contenant les chloroplastes. · Conserver la suspension de chloroplastes ainsi obtenue à l’obscurité (erlenmeyer enveloppé de papier aluminium et au froid ) jusqu’au moment de la mesure afin d’ inhiber les enzymes et donc protéger les chloroplastes. · Remettre en suspension avec de l’eau distillée afin de faire éclater les chloroplastes et libérer les thylakoides. => les membranes des chloroplastes sont lésées de telle sorte que le contenu du stroma est dilué dans la solution mais les thylakoïdes sont intacts. 2) MESURE DE L’EVOLUTION DE LA CONCENTRATION EN DIOXYGENE DE LA SUSPENSION · Verser 19 mL du filtrat dans l'enceinte du réacteur. Complétez éventuellement avec la solution tampon Phosphate saccharose pour éviter les bulles d’air entre le bouchon et la solution. Réalisez le montage ExAO avec sonde oxymétrique. · Faire l’obscurité dans l’enceinte et Remplir la petite seringue de réactif de Hill (2 mL) et la mettre en place dans le seul trou du bouché laissé ouvert. Ne pas l’injecter. · Démarrer les mesures. Pensez à insérer un repère sur le graphe à chaque modification des conditions : - 3 minutes à l'obscurité - 3 minutes à la lumière - injecter 2 mL du réactif de Hill (accepteur d'électrons), poursuivre l’enregistrement 4 minutes à la lumière - Retour à l'obscurité pendant 4 minutes Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer 3) Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer. Appeler le professeur pour vérification de votre production. - Adaptation de l’échelle des axes au phénomène étudié - Titre et légendes corrects 3) Reproduire le graphique sur la feuille réponse et le légender. 2 points Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème 4) Exploiter les résultats afin de préciser si c'est le CO2 qui est le composé oxydant qui récupère l’électron émis par la chlorophylle excitée par la lumière , permettant ainsi l’oxydation de l’eau lors de la photosynthèse. 4) Rédiger sur la feuille réponse - Solution proposée en cohérence avec le pb. 4 points 5) A l’aide de l’animation ci dessous construire le schéma bilan de la phase photochimique. 5 points http://www.biologieenflash.net/animation. php?ref=bio-0052-4 BILAN Diapo 9 à recopier. O2 H2O Energie lumineuse (photons) e- H2O H+ + O2 eT1 T2 T4 T3 Cytoplasme O2 H2O Energie lumineuse (photons) e- H2O O2 H+ + eT1 T2 T4 T3 eRH2 R Cytoplasme O2 H2O Energie lumineuse (photons) e- H2O O2 H+ + eT1 T2 T4 T3 eADP + Pi ATP RH2 R Cytoplasme Energie lumineuse photons Schéma bilan de la phase claire de la photosynthèse Stroma (du chloroplaste) ADP + Pi R 2eH2 O Energie chimique ATP RH2 ATP synthase Pigments photosynthétiques et protéines ½ O2 + 2H+ Membrane du thylakoïde NOTIONS A CONNAÎTRE LA PHASE PHOTOCHIMIQUE: 1) L’oxydation de l’eau : = se déroule dans le lumen des thylakoides. = permet à la chlorophylle de récupérer ses électrons et entraine une libération de H+ dans le lumen ( acidification ) 2) La chaine de transporteurs d’électrons et la formation de composés réduits : Dans la membrane des thylakoides, il existe une chaine de transport d’électrons (chaine d’oxydoréduction) jusqu'à un accepteur final d’électron. donc pour que les chloroplastes dégagent de l’O2 il faut un oxydant R qui récupère les électrons arrachés aux pigments excités par la lumière. Cette molécule appelée coenzyme R sera alors réduit en RH2. Dans l’expérience de Hill on utilise une solution de ferrocyanure de potassium qui joue le rôle d’accepteur d’électrons qui servira ensuite de donneur d’électrons pour la réduction du CO2. « In vivo » cet intermédiaire est le NADP+/NADPH , noté RH2 3) Le gradient de protons ( H+) et la formation d’ATP L’accumulation de H+ dans les thylakoides forme une inégale répartition des concentration en H+ entre le lumen et le stroma. (Ce gradient de protons correspond à une force protomotrice énergétique) Les H+ rejoignent le stroma par les ATP synthases (complexe protéique) situées dans la membrane des thylakoides. Cela permet la création de molécules d’ATP (Adenosine triphosphate) dont les liaisons chimiques sont riches en énergie. BILAN : Lors de la phase photochimique ( phase claire) de la PS , l’énergie lumineuse est donc convertie en énergie chimique au niveau des thylakoides sous 2 formes : => RH2 : composés réduits => Molécules d’ATP dont l’hydrolyse peut libérer une grande quantité d’énergie/ Transition : Le CO2 n’a pas été utilisé et le glucose n’est pas apparu Donc reste à voir la 2ieme phase : la phase chimique de la PS qui sera la réduction du CO2 ( C minéral ) transformé en Corganique dans C6 H12 O6 RH2 ATP Rmq : dans un centre réactionnel = antenne = 2500 mol de pigments qui transmettent leur énergie par résonnance à une chlorophylle piège : dégagement d’une molécule d’O2. La molécule d’ATP Adénine Adénosine P P P 3 Groupements phosphates Liaisons énergétiques Ribose Dégradation de l’ATP et formation d’énergie Adénine P P P Ribose Adénine P P Ribose + P ADP + Pi ATP Energie Liaisons énergétiques
