Compte rendu TP3: La plante, productrice de matiére organique
Sommaire
1. Introduction
2. Activité 1: Radiations lumineuses absorbées par les pigments chlorophylliens
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
5. Conclusion
1.Introduction
La photosynthèse nécessite des pigments chlorophylliens capables d’absorber des radiations lumineuses. Ces derniers vont être excités par les photons de la lumière et engendrer des réactions d’oxydo-réduction à l’origine de la production de matière organique.
Globalement, la photosynthèse consiste en une oxydation de l’eau et en une réduction du CO2. Grâce à ce TP, nous allons ainsi pouvoir dans un premier temps déterminer les radiations lumineuses absorbées par les pigments chlorophylliens puis isoler les pigments chlorophylliens; déterminer leur nature et enfin mettre en évidence expérimentalement l'oxydation de l'eau liée à la photosynthèse.
2. Activité 1: Radiations lumineuses observées par les pigments chlorophylliens
Nous avons tout d'abord débuté notre TP en extractant de la chlorophylle brute des feuilles d'épinard. Pour cela nous avons, aprés avoir découpé en fines lamelles quelques feuilles dans le mortier mélangé avec de la solution tampon phosphate saccharose, broyé ces derniéres avec un pilon. Nous avons ensuite filtré notre préparation dans un entonnoir garni de gaze puis l'avons gardé à l'obscurité et au froid dans un erlenmeyer. Nous avons disposé notre chlorophylle brute dans une cuve à spectroscope. Nous avons alors observé le spectre d'absorption en dirigeant la fente vers la lumière blanche . Nous avons réitéré cette manipulation mais cette fois-ci en plaçant cette cuve entre la fente du spectroscope et la lumière. On observe alors les radiations lumineuses absorbées par la chlorophylle brute. Notre observation nous a permis de conclure que la chlorophylle absorbe fortement à 450 nm (bleu) et 660 nm (rouge).
A : Spectre de la lumière blanche. B : Spectre d’absorption de la
chlorophylle brute (mélange de
pigments)
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
Ici, nous allons effectuer une chromatographie. C'est une technique de séparation des substances présentes dans un mélange. Elle utilise la migration d’un liquide sur un support solide (papier). Les constituants du mélange sont entraînés plus ou moins selon leurs propriétés physico-chimiques (masse, polarité, solubilité). Nous avons débuté notre deuxiéme activité par tracer sur du papier à chromatographie un trait au crayon à papier à environ 2cm du front de solvant. Nous avons ensuite disposé une dizaine de gouttes de chlorophylle brute à l'aide d'une pipette sur ce trait en séchant entre chaque goutte avec un sèche-cheveux. Aprés cela nous avons suspendu le papier à chromatographie dans l'éprouvette qui contenait du solvant. Nous avons ensuite laissé migrer à l'obscurité pendant 17 minutes en recouvrant le récipient d'aluminium.
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
Plus les molécules migrent loin, plus elles vont présenter une affinité pour le solvant. Ici il y a eu une affinité assez grande entre la chlorophylle et le solvant.
Résultat de la chromatographie aprés migration des pigments
Zoom
Carotène
Xantophylle
Chlorophylle a
Chlorophylle b
Dépot initial
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
Pour cet activité , nous avons réfléchie à une stratégie expérimentale pour valider l'hypothése de Hill suivante : la première étape de la photosynthèse est globalement une oxydoréduction entre l’eau et une substance oxydante appelée ici R. Il émet que l’énergie lumineuse est à l’origine de cette réaction. Nous avons alors établie la stratégie expérimentale suivante: Pour mesurer la concentration en dioxygène dans les chloroplastes : 1. Verser quelques mL de chlorophylle brute dans la cuve.
Placer un agitateur dans celle-ci.
Recouvrir la cuve avec son couvercle 2. Etalonner la sonde pour vérifier que cette dernière fonctionne. 3. Disposer la sondes oxymétrique dans l'orifice au niveau du couvercle. 3. Disposer la source de lumière éteinte
devant la fenêtre du bioréacteur. 4. Fermer les volets de la cuve afin que les chloroplastes soit à
l’obscurité. 5. Lancer l’agitation 6. Préparer une seringue contenant 0,1 mL de
solution oxydante (accepteur d’électrons ). 7. Démarrer la mesure de la concentration en
dioxygène :
- de t = 0 à t = 3 min : la cuve est à
l’obscurité sans la solution oxydante ;
- de t = 3 min à t = 6 min : la cuve est
éclairée ;
- de t = 6 min à t = 9 min : la cuve est éclairée en présence de l’accepteur
d’électrons suite à l’injection de 0,2 mL de
la solution oxydante dans les chloroplastes ;
- de t = 9 min à la fin : la chlorophylle en
présence de la solution oxydante est à
l’obscurité
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
Malheureusement, lors de cette manipulation nous avons oublié d'étalonner la sonde donc le graphique que nous avons obtenu est faux. Cependant, voici le graphique que nous aurions du obtenir.
Inteprétation des résultatsLa production de dioxygène par la chlorophylle brute n'a lieu qu'à la
lumière et en présence d'une solution oxydante.En l'absence d'au moins un de ces deux facteurs, la production de dioxygène n'a pas
lieu. Cela valide donc l'hypothèse de Robert Hill En effet, lorsque les chloroplastes sont à l'obscurité, le niveau de concentration en dioxygène diminue jusqu'à atteindre 4mg/L dans un espace temps de 2 minutes. Lorsque l'on place une source de lumiére , il n'y a pas de réaction , la courbe continue de diminuer. Cependant, lorsque l'on injecte le réactif de Hill, la courbe augmente. Elle va augmenter de environ 3mg/L à environ 6mg/L pendant 6 minutes. Cette derniére diminuera légérement lorsque les chloroplastes seront placés à l'obscurité entre 11 minutes et 16 minutes. Elle aura une croissance exponentielle par la suite jusqu'à atteindre 8mg/L entre 16 et 20 minutes.
5. Conclusion
Ainsi, la photosynthèse peut être donc séparée en deux types de réactions :
Une réaction provoquée directement par la lumière (phase photochimique) qui provoque l'oxydation de l'eau. En effet les photons de l'energie lumineuse permettent d'exciter des pigments chlorophylliens présents dans les chloroplastes. Cela va entrainer les réactions d'oxydoréduction. Lors de cette oxydation, l'eau va perde des éléctrons et des protons qui vont etre captés par une substance oxydante, au départ sous forme oxydée puis sous forme réduite.2H2O O2+4H++4e H2O+R+ O2+RH2 Cette phase se déroule dans les thylakoïdes des chloroplastes qui produisent de l'ATP mais aussi des composés réduits RH2 Et une autre phase, non photochimique. Cette derniere est une phase de réduction du CO2 et de synthèse de molécules carbonées réduites. Ces deux phases sont complémentaires.
Equation bilan simplifiée de la photosynthése
TP La plante productrice de matière organique
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Compte rendu TP3: La plante, productrice de matiére organique
Sommaire
1. Introduction
2. Activité 1: Radiations lumineuses absorbées par les pigments chlorophylliens
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
5. Conclusion
1.Introduction
La photosynthèse nécessite des pigments chlorophylliens capables d’absorber des radiations lumineuses. Ces derniers vont être excités par les photons de la lumière et engendrer des réactions d’oxydo-réduction à l’origine de la production de matière organique. Globalement, la photosynthèse consiste en une oxydation de l’eau et en une réduction du CO2. Grâce à ce TP, nous allons ainsi pouvoir dans un premier temps déterminer les radiations lumineuses absorbées par les pigments chlorophylliens puis isoler les pigments chlorophylliens; déterminer leur nature et enfin mettre en évidence expérimentalement l'oxydation de l'eau liée à la photosynthèse.
2. Activité 1: Radiations lumineuses observées par les pigments chlorophylliens
Nous avons tout d'abord débuté notre TP en extractant de la chlorophylle brute des feuilles d'épinard. Pour cela nous avons, aprés avoir découpé en fines lamelles quelques feuilles dans le mortier mélangé avec de la solution tampon phosphate saccharose, broyé ces derniéres avec un pilon. Nous avons ensuite filtré notre préparation dans un entonnoir garni de gaze puis l'avons gardé à l'obscurité et au froid dans un erlenmeyer. Nous avons disposé notre chlorophylle brute dans une cuve à spectroscope. Nous avons alors observé le spectre d'absorption en dirigeant la fente vers la lumière blanche . Nous avons réitéré cette manipulation mais cette fois-ci en plaçant cette cuve entre la fente du spectroscope et la lumière. On observe alors les radiations lumineuses absorbées par la chlorophylle brute. Notre observation nous a permis de conclure que la chlorophylle absorbe fortement à 450 nm (bleu) et 660 nm (rouge).
A : Spectre de la lumière blanche. B : Spectre d’absorption de la chlorophylle brute (mélange de pigments)
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
Ici, nous allons effectuer une chromatographie. C'est une technique de séparation des substances présentes dans un mélange. Elle utilise la migration d’un liquide sur un support solide (papier). Les constituants du mélange sont entraînés plus ou moins selon leurs propriétés physico-chimiques (masse, polarité, solubilité). Nous avons débuté notre deuxiéme activité par tracer sur du papier à chromatographie un trait au crayon à papier à environ 2cm du front de solvant. Nous avons ensuite disposé une dizaine de gouttes de chlorophylle brute à l'aide d'une pipette sur ce trait en séchant entre chaque goutte avec un sèche-cheveux. Aprés cela nous avons suspendu le papier à chromatographie dans l'éprouvette qui contenait du solvant. Nous avons ensuite laissé migrer à l'obscurité pendant 17 minutes en recouvrant le récipient d'aluminium.
3. Activité 2: Isoler et déterminer la nature des pigments de la chlorophylle brute
Plus les molécules migrent loin, plus elles vont présenter une affinité pour le solvant. Ici il y a eu une affinité assez grande entre la chlorophylle et le solvant.
Résultat de la chromatographie aprés migration des pigments
Zoom
Carotène
Xantophylle
Chlorophylle a
Chlorophylle b
Dépot initial
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
Pour cet activité , nous avons réfléchie à une stratégie expérimentale pour valider l'hypothése de Hill suivante : la première étape de la photosynthèse est globalement une oxydoréduction entre l’eau et une substance oxydante appelée ici R. Il émet que l’énergie lumineuse est à l’origine de cette réaction. Nous avons alors établie la stratégie expérimentale suivante: Pour mesurer la concentration en dioxygène dans les chloroplastes : 1. Verser quelques mL de chlorophylle brute dans la cuve. Placer un agitateur dans celle-ci. Recouvrir la cuve avec son couvercle 2. Etalonner la sonde pour vérifier que cette dernière fonctionne. 3. Disposer la sondes oxymétrique dans l'orifice au niveau du couvercle. 3. Disposer la source de lumière éteinte devant la fenêtre du bioréacteur. 4. Fermer les volets de la cuve afin que les chloroplastes soit à l’obscurité. 5. Lancer l’agitation 6. Préparer une seringue contenant 0,1 mL de solution oxydante (accepteur d’électrons ). 7. Démarrer la mesure de la concentration en dioxygène : - de t = 0 à t = 3 min : la cuve est à l’obscurité sans la solution oxydante ; - de t = 3 min à t = 6 min : la cuve est éclairée ; - de t = 6 min à t = 9 min : la cuve est éclairée en présence de l’accepteur d’électrons suite à l’injection de 0,2 mL de la solution oxydante dans les chloroplastes ; - de t = 9 min à la fin : la chlorophylle en présence de la solution oxydante est à l’obscurité
4. Activité 3 : Mise en évidence expérimentale de l’oxydation de l’eau
Malheureusement, lors de cette manipulation nous avons oublié d'étalonner la sonde donc le graphique que nous avons obtenu est faux. Cependant, voici le graphique que nous aurions du obtenir.
Inteprétation des résultatsLa production de dioxygène par la chlorophylle brute n'a lieu qu'à la lumière et en présence d'une solution oxydante.En l'absence d'au moins un de ces deux facteurs, la production de dioxygène n'a pas lieu. Cela valide donc l'hypothèse de Robert Hill En effet, lorsque les chloroplastes sont à l'obscurité, le niveau de concentration en dioxygène diminue jusqu'à atteindre 4mg/L dans un espace temps de 2 minutes. Lorsque l'on place une source de lumiére , il n'y a pas de réaction , la courbe continue de diminuer. Cependant, lorsque l'on injecte le réactif de Hill, la courbe augmente. Elle va augmenter de environ 3mg/L à environ 6mg/L pendant 6 minutes. Cette derniére diminuera légérement lorsque les chloroplastes seront placés à l'obscurité entre 11 minutes et 16 minutes. Elle aura une croissance exponentielle par la suite jusqu'à atteindre 8mg/L entre 16 et 20 minutes.
5. Conclusion
Ainsi, la photosynthèse peut être donc séparée en deux types de réactions : Une réaction provoquée directement par la lumière (phase photochimique) qui provoque l'oxydation de l'eau. En effet les photons de l'energie lumineuse permettent d'exciter des pigments chlorophylliens présents dans les chloroplastes. Cela va entrainer les réactions d'oxydoréduction. Lors de cette oxydation, l'eau va perde des éléctrons et des protons qui vont etre captés par une substance oxydante, au départ sous forme oxydée puis sous forme réduite.2H2O O2+4H++4e H2O+R+ O2+RH2 Cette phase se déroule dans les thylakoïdes des chloroplastes qui produisent de l'ATP mais aussi des composés réduits RH2 Et une autre phase, non photochimique. Cette derniere est une phase de réduction du CO2 et de synthèse de molécules carbonées réduites. Ces deux phases sont complémentaires.
Equation bilan simplifiée de la photosynthése