TP n°2 : Les substrats de la photosynthèse I) Capter la lumière
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TP n°2 : Les substrats de la photosynthèse I) Capter la lumière • 1) Les pigments chlorophylliens • 2) La feuille : relation structure/fonction La lumière parmi les ondes électromagnétiques Vision des couleurs Spectre d’action de la chlorophylle Ex 9 p 31 Spectre d’action de la chlorophylle Doc 2 p 18 Séparation des pigments chlorophylliens Doc 1 p 18 La feuille : un organe essentiel Coupe transversale de feuille Doc 1 p 14 Coupe schématisée Cellules de feuille d’élodée En coupe TP n°2 : Les substrats de la photosynthèse II) Absorber les éléments minéraux • 1) Le dioxyde de carbone atmosphérique • 2) L’eau et les sels minéraux du sol Voir cours chapitre 1 ! Fonctions de la feuille Feuille d’érable dans une atmosphère dans laquelle on a mis du dioxyde de carbone radioactif Autoradiographie Epiderme de polypode avec stomate Doc 2 p 14 Stomate dans un épiderme de feuille Cellule stomatique Ostiol Observation des poils absorbants Coupe transversale de racine de ficaire Coupe transversale de tige xylème phloème Renouvellement saisonnier des vaisseaux du xylème et du phloème Tige de sureau phloème xylème Faisceau libéro-ligneux d’une tige d’asperge Tige de poireau La feuille participe à la circulation de la sève brute Mesure de l’évapotranspiration au cours de la journée Mise en évidence de la dépression de midi Métabolisme de la plante TP n°3 : Les produits de la photosynthèse I) Utilisation par la plante 1) La sève élaborée 2) Les organes de stockage 3) Les structures de la procréation Circulation des sèves La sève élaborée circule dans les vaisseaux du phloème phloème Consommation de la sève Le sirop d’érable Les organes de réserve Mise en réserve chez la betterave sucrière La betterave : une plante bisannuelle Étape 3 : présenter des résultats sous forme de schéma Mise en évidence des amyloplastes Grain d’amidon Les molécules de la biochimie Les enzymes sont les « travailleurs » de la cellule. Une enzyme est une protéine qui joue un rôle de catalyseur biologique, c'est-à-dire de composé qui facilite une réaction biochimique. Enzyme + substrat(s) Enzyme + produit(s) Pour fabriquer comme pour casser 3) Les structures de la procréation Utilisation du nectar des fleurs Le fruit : organe sucré Rôle et origine du fruit La structure de la graine Le petit pois TP n°3 : Les produits de la photosynthèse II) Utilisation par les consommateurs • 1) Le réseau trophique L’écosystème forêt • Dans un écosystème se développent des relations alimentaires. • Retrouvez une chaîne alimentaire de cet écosystème Par exemple : Est mangé par Le chêne est un producteur primaire La chenille est un consommateur primaire La mésange est un consommateur secondaire Une chaîne alimentaire s’insère dans un réseau trophique Écosystème étang Chaque écosystème se caractérise par son réseau trophique TP n°3 : Les produits de la photosynthèse • II) Utilisation par les consommateurs • 2) Cycle de matière et transfert d’énergie Devenir de la matière ingérée par le lapin 64 g sont dégradés par la respiration 100 g de matière consommée 64 1 1 g sert à la croissance 35 35 g sont rejetés dans les excréments Devenir de la matière ingérée par la chenille 8.8 g sont dégradés par la respiration 8.8 100 g de matière 5.2 consommée 86 5.2 g servent à la croissance 86 g sont rejetés dans les excréments Devenir de la matière ingérée par le lézard 100 g de matière consommée 73.5 14.5 12 73.5 g sont dégradés par la respiration 14.5 g servent à la croissance 12 g sont rejetés dans les excréments Une pyramide des biomasses Décomposeurs Consommateurs III 1.5 g/m2 5 g/m2 Consommateurs II 11 g/m2 Consommateurs I 37 g/m2 Producteurs primaires 809 g/m2 Cycle de matière et transfert d’énergie Lumière chêne H2O O2 chenille CO2 mésange Bilan des échanges au sein de la biosphère Rappels 6 CO2 + 6 H2O + lumière = « substrats » ? C6H12O6 + 6 O2 = « produits » La mesure des gaz donne une idée de l’intensité photosynthétique TP n°4 : La photosynthèse I) Généralités 1) Le chloroplaste 2) Les phases II) La phase lumineuse 1) Expérience de Hill 2) La membrane photosynthétique du thylakoïde III) La phase obscure 1) Le dispositif de Calvin 2) Le cycle de Calvin 3) Synthèse de sucres La cellule végétale page 10 I. 1) Le chloroplaste Activité photosynthétique de plantes vertes dans des conditions différentes de température Phase thermosensible de fixation du CO2 2 phases ! Phase non thermosensible de fixation de la lumière Quantité de carbone incorporée à la lumière puis à l’obscurité La fixation du carbone se poursuit à l’obscurité donc ne dépend pas directement de la lumière Doc 4 p 17 Phase obscure !!! Deux phases / deux parties dans le chloroplaste Doc 5 p 17 II. 1) L’expérience de Hill page 17 Les réactions d’oxydoréduction Excitation de la chlorophylle sous l’effet des photons Une chaîne moléculaire de transporteurs d’électrons Les membres de la chaîne sont organisés de telle façon que les vibrations et les rotations thermiques amènent les sites portant les électrons alternativement en contact avec ceux de deux de leurs voisins. Phase photochimique de la photosynthèse x2 Gradient électrochimique La perméabilité des membranes Gradient de concentration Flux de proton et synthèse de l’ATP • • Les sous-unités a, b, d constituent le stator. Les sous-unités c, d, et g constituent le rotor dont la rotation transfère l'énergie du flux de protons à la synthèse de l'ATP. TP n°4 : La photosynthèse I) Généralités 1) Le chloroplaste 2) Les phases II) La phase lumineuse 1) Expérience de Hill 2) La membrane photosynthétique du thylakoïde III) La phase obscure 1) Le dispositif de Calvin 2) Le cycle de Calvin 3) Synthèse de sucres Expérience de Calvin : protocole expérimental page 22 Expérience de Calvin chromatographie et autoradiographie des composés formés. réalisés sur des extraits de chlorelles mis en contact avec le CO2 radioactif pendant 10 secondes (schéma explicatif). C3P PGA C5P2 Mise en évidence du cycle de Calvin Le CO2 permet de passer de C5P2 à l’APG La lumière permet de régénérer le C5P2 Le cycle de Calvin peut être partagé en 3 étapes essentielles : 1 - l'incorporation du CO2 dans le RibuloseBisPhosphate 2 - la réduction de l'Acide PhosphoGlycérique en trioses phosphate 3 - la régénération du RibuloseBisPhosphate RH = Le cycle de Calvin Les phases de la photosynthèse dans le chloroplaste Jour / Nuit TP n°5 : La respiration • I) Généralités 1) La mitochondrie 2) Les étapes • II) La glycolyse • III) Le cycle de Krebs • IV) La chaîne respiratoire • V) En anaérobiose 1) La mitochondrie matrice Pages 36, 33 2) Les étapes de la respiration cellulaire • • • • Évolution de la concentration en dioxygène en fonction du temps dans une suspension de mitochondries La mitochondrie n’utilise directement ni le saccharose, ni le glucose. En revanche elle est capable d’utiliser le pyruvate ou acide pyruvique (CH3-CO-COOH). La cellule doit donc dans un premier temps diviser la molécule de glucose (glycolyse). Dans un second temps, la mitochondrie produit du CO2 et de l’ATP en présence d’O2. Glucose : C6H12O6 La glycolyse 2 Acides pyruviques CH3-CO-COOH + 2 ATP + 2RH2 Mise en évidence p 34-35 De la glycolyse au cycle de Krebs • • La décarboxylation du pyruvate : pyruvate + coenzymeA + R Avec production de 3 RH2 et 1 ATP acétylcoenzymeA + CO2 + RH2 Chaîne respiratoire mitochondriale RH2 R Bilan de la respiration C6H12O6 + 6O2 —› 6CO2 + 6H2O + énergie (36 ATP) V) En anaérobiose Exercice type bac Évaluation des capacités expérimentales Durée : 10 minutes • « Selon les conditions du milieu, certaines cellules réalisent soit la respiration, soit la fermentation ». • Proposez un protocole expérimental permettant de vérifier cette affirmation. Exercice type bac Évaluation des capacités expérimentales Exercice type bac Évaluation des capacités expérimentales On utilisera une suspension cellulaire de levures alimentée en glucose, dans une enceinte fermée non agitée et trois capteurs ExAO : O2, CO2 et éthanol. TP n°6 : Le rôle de l’ATP Introduction : Rappels sur l’ATP I) Synthèses et dégradations consomment de l’énergie II) Les mouvements consomment de l’énergie 1) La cyclose 2) La contraction musculaire 3) La perméabilité des membranes 4) Le fonctionnement du neurone L’énergie chimique de la cellule L’importance des protéines kinases Dégradation du glycogène pour l’exemple ! (ne pas apprendre) La cyclose Étape 3 : Présentation des résultats Glissement actine myosine http://www.dailymotion.com/video/xj7iu1_myofilament-d-actine-et-myosine_tech http://www.snv.jussieu.fr/vie /dossiers/contractionmuscle /contractmuscle.htm 2) La contraction musculaire Le muscle : de l’organe aux molécules 2) La contraction musculaire 2) La contraction musculaire 3) La perméabilité des membranes eau distillée / eau salée Cellule d’épiderme d’oignon rouge Turgescence et plasmolyse La diffusion simple : un phénomène passif Gradient de concentration et membrane hémi-perméable Équilibre des concentrations Étape 4 : interprétation des résultats 4) Le fonctionnement du neurone Mise en évidence du potentiel de repos du neurone Mise en évidence du potentiel de repos voltmètre microélectrode neurone Résultat obtenu Le rôle de la membrane Flux entrant passif de Na+ Flux sortant passif de K+ ATP Membrane de l’axone en coupe transversale = situation instable nécessité d’un flux entrant de K+ et d’un flux sortant de Na+ transport actif qui dépense de l’énergie Le maintien du potentiel de membrane Nécessité d’un échange inégal !
