Lors de la photosynthèse, l`eau et dioxyde de carbone

T.P. 2.3 :
DECOMPOSITION DE L’EAU GRACE A LA LUMIERE ET AU CHLOROPLASTE
Lors de la photosynthèse, l’eau et dioxyde de carbone réagissent pour produire du glucose et du dioxygène.
L’utilisation d’isotopes radioactifs montre que le dioxygène dégagé provient de l’eau.
6 CO2 + 12 H2O  6 O2 + 6 H2O + C6H12O6
Cette molécule s’est décomposée dans dégagement de dihydrogène : H2O  ½ O2 + 2 H+ + 2 e-.
Cette réaction montre la nécessité d’une molécule pouvant accepter d’électron et d’ions H+.
Comment s’effectue la décomposition de l’eau ?
Déroulement du TP
On vérifie la nécessité d’un accepteur d’électrons et d’ions H+ permettant la décomposition de l’eau et le dégagement d’O2.
La mesure du dégagement d’O2 permet de vérifier si l’eau est décomposée par des chloroplastes avec accepteur
d’électrons, en présence de lumière. Réaction de HILL : extraction des chloroplastes, bioréacteur, logiciel EXAO, mesure
Le résultat est obtenu graphiquement : il permet d’identifier l’importance de l’accepteur d’électrons.
Ce résultat amène à confirmer la réaction de décomposition de l’eau. H2O  ½ O2 + 2 H+ + 2 e-.
Cette décomposition de l’eau s’effectue grâce à la chlorophylle contenue dans les chloroplastes.
Graphique
Chloroplastes
COMPTE RENDU :



Représenter graphiquement la production d’O2 par les chloroplastes en présence du réactif de Hill et de lumière
Dans un texte court, montrer la nécessité d’un accepteur d’électrons pour le dégagement du dioxygène lors de
la photosynthèse.
Schématiser le transfert d’électrons entre l’eau et le receveur d’électrons, dans le chloroplaste éclairé.
REACTION DE HILL :
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PROTOCOLE = extraction des chloroplastes, préparation du bioréacteur, préparation du logiciel, enregistrement
EXTRACTION DES CHLOROPLASTES
 Sortir mortier et pilon du frigo
 Peser 10 g de feuilles sorties du frigo. Les placer dans le mortier froid
 Ajouter 5 ml de tampon tris-saccharose froid, sorti du frigo t un peu de sable fin.
 Broyer avec le pilon froid, puis ajouter 20 ml de tampon phosphate-saccharose froid pendant 2 minutes.
 Filtrer dans un entonnoir froid, sorti du frigo, contenant une couche de coton hydrophile
 Recueillir le filtrat dans la cuve du bioréacteur, presser légèrement pour obtenir le maximum de filtrat.
Les membranes des chloroplastes sont lésées de telle sorte que le contenu du stroma est dilué dans la solution mais les
thylakoïdes sont intacts. L’accepteur d’électrons du chloroplaste est très dilué dans le milieu et considéré comme nul.
PREPARATION DU BIOREACTEUR
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 Placer l’agitateur dans la cuve du bioréacteur et brancher le moteur de l’agitateur.
 Positionner la sonde photométrique dans l’orifice situé en avant de la cuve ; préparer la lampe, sans l’allumer.
 Préparer la seringue de 1 ml de ferricyanure de potassium ; enlever les bulles d’air dans la seringue.
 Placer quelques glaçons pilés dans le bain-marie du bioréacteur, laisser le passage libre pour la lumière.
 Ajouter 15 ml de la solution de chloroplaste dans le réacteur quand elle est prête.
 Positionner la sonde O2, dès que la cuve est remplie de la solution de chloroplastes.
Introduire la sonde jusqu’au joint noir ; vérifier que la sonde plonge dans la solution, sans bloquer l’agitateur.
PREPARATION DU LOGICIEL
Lancer SERENIS à partir des « programmes » dans « l’atelier scientifique »
Positionner les icônes « chronomètre » en abscisse, « oxymètre » et « photomètre » en ordonnée.
Paramétrer le temps sur 10 minutes
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ENREGISTREMENT
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Lancer l’agitation ; enregistrer en continu, sans arrêter l’agitation. Allumer la lumière
Enregistrer 2 minutes ; attendre la stabilisation de la courbe.
Introduire 0,2 ml de réactif de HILL dans la cuve, enregistrer 2 minutes
Attention à ne pas toucher l’agitateur avec la seringue
Placer la cuve à l’obscurité ; éteindre la lampe et fermer les volets du réacteur ; enregistrer 2 minutes.
Placer la cuve à la lumière : allumer la lampe et ouvrir les volets du réacteur ; enregistrer 2 minutes
Enregistrer la courbe sous votre login.
Rédiger le compte rendu ; enregistrer à nouveau ; imprimer.
REMETTRE LE POSTE DE TRAVAIL A L’ETAT INITIAL
- Rincer la cuve sous le robinet : attention de ne pas faire tomber l’agitateur dans l’évier : utiliser la passoire.
- Rincer la tête de sonde à l’aide de la pissette.
- Ranger et nettoyer le poste de travail.
GRAPHIQUES
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7
6
8
Energie_lumineuse (kW/m²)
8
7
taux_O2 (O2mg/L)
Injection du ferricyanure de potassium = réactif de HILL
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
t (m i n)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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MODELE DE SCHEMA DE CHLOROPLASTE
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Modèle de structures pour visualiser le transfert d’électrons et d’ions H+ entre l’eau et le receveur d’électrons.
Membrane du chloroplaste
Granum
Thylakoïde
Receveur des électrons
Chlorophylle
Stroma
Cytoplasme
SYMBOLES UTILISABLES : H2O, O2, H+, e-, R (receveur des électrons = réactif de HILL).
C (chlorophylle), EL (énergie lumineuse).
S = stroma du chloroplaste (= liquide interne du chloroplaste).
CY = cytoplasme de la cellule chlorophyllienne.
T = thylakoïde, G = granum.
MICROPHOTOGRAPHIES DE CHLOROPLASTE ISSUS DE LA CENTRIFUGATION
Chloroplastes intact
chloroplastes cassés
Granums d’un chloroplaste
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