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 !
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