2.A.2 Flashcards
Separation des pigments chlorophylliens par chromatographie
Les différents pigments constituant la chlorophylle brute sont
solubles dans le solvant et migrent plus ou moins loin sur le
papier de chromatographie en fonction de leurs propriétés
physico-chimiques (masse, solubilité par exemple), ce qui
permet de les séparer.
chlorophylle brute
apres 30 min
b
a
xantophylles
carotenes
Expérience et interprétation: 1. J Priestley 1771
Expérience et résultats observables
Ce scientifique observe que la présence d’une plante (menthe) dans une cloche en verre en plus d’une bougie allumée permet la survie d’une souris.
Interprétation
La combustion de la bougie et la respiration de la souris
produisent du dioxyde de carbone, ce qui finit par provoquer l’asphyxie de la souris et sa mort. La plante consomme du CO, par la photosynthèse et produit du 0z-La plante contribue donc à maintenir un taux de 0, suffisant pour maintenir la souris vivante.
Expérience et interprétation: C.Bonnet 1747 et J.Inglehouz 1780
C. Bonnet observe des bulles de gaz libérées par les feuilles de rameaux de vigne placés dans des récipients remplis d’eau et éclairés par le soleil.
J. Ingenhousz a pu recueillir ce gaz et montrer qu’il rallume une allumette incandescente.
Ces scientifiques montrent par ces expériences que la lumière déclenche la production de dioxygène par les végétaux.
Expériences et Interprétation: T. Englemann 1884
Ill observe que des bactéries attirées par le O2, se rapprochent de l’algue quand celle-ci est éclairée avec de la lumière blanche, mais pas à l’obscurité. Il observe que les bactéries sont plus attirées par l’algue quand celle-ci est éclairée avec une lumière de longueur d’onde correspondant au rouge.
Il y a donc des longueurs d’onde plus favorables que d’autres à la production de dioxygène. D’après le
graphique, on constate que les longueurs d’onde autour
de 500 m et autour de 680 m montrent un maximum de production dioxygène.
P.J.Pelletier et J.B.Caventou 1817 isolation
Ils isolent le pigment vert responsable de la couleur des feuilles qu’ils nomment « chlorophylle ».
Ils constatent que ce pigment est localisé dans les chloroplastes.
Plus tard on découvrira que les chloroplastes contiennent plusieurs pigments photosynthétiques, dont on déterminera le spectre d’absorption.
L’activité photosynthétique semble +/- correspondre à la somme des pics d’absorption des différents pigments (chlorophylle a et b, caroténoides), ce qui prouve le rôle des pigments chlorophylliens dans la photosynthèse. les rayonnements bleus et rouges sont favorables à l’activité photosynthétique.
S.Reuben et M.Kamen 1941
Ces scientifiques montrent
-qu’en fournissant à des chlorelles de l’eau dont l’atome O est l’isotope lourd 150, il y a libération de dioxygènea O lourd
-qu’en fournissant à des chlorelles des carbonates à oxygène lourd, il y a libération de dioxygène à O léger
Il apparait donc que le dioxygène dégagé par la photosynthèse provient de l’eau mais pas des carbonates.
Stratégie: ce que je fais, comment et résultats attendus -> lors de la phase photochimique, production O2 ne se fait sur en présence de lumière et d’un accepteur d’électrons
nous essayons d’excuser les éléments nécessaires pour que la plante puisse réaliser la photosynthèse et déterminer le rôle des accepteurs d’électrons
nous préparons une solution de chloroplastes en broyant des feuilles d’épinards avec une solution de phosphate de saccharose. Nous observons ensuite Grace à une étude EXAo la concentration de O2 dans la solution en lumière et en obscurité avant et après l’injection du réactifs de hill.
Nous nous attendons à:
- une diminution de O2 lors des quatre premières minutes
- une augmentation lors des quatre minutes suivante après l’injection du réactif de Hill
- Les concentrations diminuent à nouveau lors des deux dernières minutes lorsque la solution est en obscurité
Résultats -> lors de la phase photochimique, production O2 ne se fait sur en présence de lumière et d’un accepteur d’électrons
nous nous rendons compte que la concentration de O2 diminue de 0 à 2 minutes. cela est expliqué par le faite que la plante étant dans l’obscurité, elle ne peut pas réaliser la photosynthèse. Pourtant, lorsque l’on allume la lumière de deux à quatre minutes, la concentration de O2 continue de diminuer. On sait que la solution étudiée ne possède pas de quantité suffisante d’accepteurs d’électrons, donc on ne peut pas réaliser la photosynthèse. En effet, ceci est confirmé par la suite car nous observons une augmentation de l’O2 après l’injection du réactif de Hill contenant des récepteurs d’électrons. C’est donc bien la photosynthèse qui a lieu, alors que lorsque nous éteignons à nouveau la lumière, celle-ci redevient impossible et la respiration a lieu ce que nous voyons avec la diminution de O2.
-> En réalité cet accepteur d’électrons est une coenzyme, le nicotinamide adénine di nucléotide phosphate (NADP).
Sa forme réduite est notée NADPH. Le NADP est donc notre R et le NADPH notre RH2.
Phase claire + schéma + bilan
Dans la membrane des
thylakoides des chloroplastes, les pigments chlorophylliens (en vert), associés à des transporteurs d’électrons (en rose) permettent la photolyse de l’eau
= 2H2O-> O2 + 4H+ + 4e-
la production de coenzymes réduits (RH2)
= 2R + 4H+ + 4e- -> 2RH2
puis la formation d’ATP grâce a
l’ATP synthase.
L’énergie lumineuse provoque l’excitation et le départ d’un électron d’une molécule de chlorophylle du photosystème (en vert).
Pour compenser cette perte, la chlorophylle récupère un électron à partir de la photolyse de la molécule d’eau. La photolyse de l’eau, produisant des ions H+, ceux-ci passent dans l’espace intrathylakoide.
La concentration des ions H+ devenant élevée dans l’espace intrathylakoide, ce gradient de concentration détermine leur passage au travers de l’ATP synthase, ce passage produit l’energie nécessaire à la synthèse d’ATP.
Bilan phase Claire:
2H2O + 2R + ADP+Pi -> O2 + 2RH2 + ATP
Énergie Chimique a Matière organique=> amidon ECE + schéma cycle calvin-benson
Afin de montrer que l’energie chimique produite lors de la phase claire permet l’incorporation de CO2, et la formation de matière organique (amidon) nous allons utiliser le réactif spécifique de l’amidon (l’eau iodée) sur des feuilles d’élodées placées à la lumière en présence de CO, et sur des feuilles d’élodées cultivées en absence de COz.
Nous nous attendons à observer au microscope une coloration violette à noire dans les feuilles cultivées en présence de CO2, mais pas dans les feuilles privées de COz.
Interprétation:
Lors de la phase claire de la photosynthèse, la photolyse de l’eau a permis la production d’ATP et de coenzyme réduit: NADPH Lors de la phase sombre de la photosynthèse cette énergie chimique est utilisée pour incorporer le CO2, atmosphérique ou dissous dans l’eau (dans le cas d’organismes chlorophylliens aquatiques) et produire des molécules organiques telles que l’amidon que nous pouvons observer à l’intérieur des chloroplastes dans les feuilles d’Elodées. L’incorporation du CO2, fait
intervenir plusieurs réactions qui forment le cycle de Calvin-Benson
Toutes ces molécules sont des intermédiaires qui permettent la production de triose phosphate puis d’amidon
= produits de la photosynthèse dédiés aux interactions avec les autres êtres vivants:
interactions compétitives/ mutualistes
interactions compétitives
De par les contraintes de leur vie fixée, les végétaux doivent développer des stratégies pour se protéger des parasites et échapper à leurs prédateurs : les animaux phytophages.
Pour cela, ils produisent des substances toxiques appelées tanins. Ce sont des molécules organiques de type polyphénols. Elles agissent en provoquant la précipitation des enzymes digestives du prédateur.
interactions mutualistes
Lors de la photosynthèse, l’acide phosphoglycérique est converti en trioses phosphates qui fCe que l’on veut faire: On cherche à mettre en évidence l’essence (un acide gras), un des produits de la photosynthèse.
Comment on veut le faire:
1. Eplucher l’orange.
2. A l’aide d’un scalpel, enlever le mésocarpe de l’orange tel qu’il nous reste uniquement son
écorce.
3. A l’aide d’une allumette, allumer le bec bunsen.
4. En rapprochant l’écorce de l’orange à la flamme, presser (en pinçant) la peau de l’orange.
5. Observer le résultat.
Résultats attendus:
Les gouttes de la peau d’orange s’embrasent au contact de la flamme.
Résultats:
1. On sait que les essences d’une orange s’embrasent au contact d’une flamme.
2. Or, nous observons des étincelles une fois que nos gouttes de la peau de l’orange entrent en
contact avec la flamme: l’essence est inflammable.
3. On en déduit qu’il y a présence d’essence dans la peau de l’orange.
forment à leur tour des acides gras (dont l’essence)
- Des substances volatiles et odorantes contenues dans les végétaux
- Très grande variété dans tous les organes des plantes
- Rôle de l’essence :
- Se protéger de prédateurs
- Attirer des pollinisateurs
- Protection contre les stress environnementaux.
Les végétaux peuvent certes se reproduire de façon asexuée mais la reproduction sexuée impliquant la rencontre de deux partenaires différents est fondamentale pour favoriser le brassage génétique. Pour cela, les végétaux ont développé des stratégies favorisant l’attraction des insectes pollinisateurs. C’est le cas des Angiospermes dont l’organe de reproduction est la fleur caractérisée par la présence de pétales pouvant adopter des couleurs très variées. Ces couleurs sont dues à la production d’anthocyanes : des pigments stockés dans la vacuole des cellules de la fleur => observation épiderme oignon rouge au microscope
Ces couleurs permettent une reconnaissance spécifique de la fleur par l’insecte pollinisateur et favorisent sa pollinisation.
Tanins et anthocyanes sont issus des produits de la photosynthèse. Ils ne sont pas répartis de façon homogène dans les cellules de la plante, contrairement aux métabolites primaires comme le glucose, les protéines, les acides nucléiques, etc. On parle alors de métabolites secondaires.
= Le stockage des produits de la photosynthèse dans la plante => fruits/ tubercules/rhizomes
stockage dans les fruits pour assurer la reproduction sexuée
Les fruits se forment à l’issue de la fécondation et renferment les graines contenant les embryons.
Il existe différents types de fruits :
charnus riches en glucides (fructose)
secs riches en lipides
MO qui les compose est issue des produits de la photosynthèse et est transportée par la sève élaborée qui circule dans le phloème.
=> mise en évidence des lipides dans les noix = coloration au Soudan III
Coupe finement échantillon
Mettre dans 1 verre de montre
Ajouter qq gouttes
Monter entre lame et lamelle et observer sous microscope
Coloration rouge si présence lipides
Les réserves stockées dans les fruits les rendent attractifs pour les animaux qui s’en nourrissent. Cela favorise la dissémination des graines.
stockage dans les structures souterraines pour assurer la survie
Durant les périodes froides ou les périodes très chaudes, les végétaux développent des structures qui servent de réserves => stockent svnt des glucides.
tubercules qui se forment à partir des racines
tiges / rhizomes qui forment des tiges souterraines => portant des bourgeons et des feuilles très réduites.
2 types de structures peuvent:
permettre la survie du plant durant l’hiver mais peuvent aussi jouer le rôle d’organes de la multiplication asexuée
Exemple : la pomme de terre
La pomme de terre est un tubercule très riche en amidon qui se forme à partir de la tige. L’amidon est un glucide complexe qui est produit à partir de la transformation du saccharose (forme circulante des glucides dans la sève élaborée) en glucose 1-Phosphate qui se polymérise en chaîne d’amidon. L’amidon est stocké dans des organites particuliers, les amyloplastes. Il est possible de faire germer une pomme de terre. Une fois en terre, elle redonnera un plant.
= devenir des produits de la photosynthèse dédiés à la croissance
CELLULOSE
La cellulose est un polymère de glucose synthétisé grâce à une enzyme, la cellulose synthase, chez les jeunes cellules en cours de croissance. leur paroi étant initialement fine et déformable, ces cellules s’allongent sous l’effet de pression de turgescence (swelling) Exportée du cytoplasme vers la paroi, la cellulose y devient peu à peu le constituant principal et rend alors la paroi de plus en plus épaisse et rigide, finissant par s’opposer à la poursuite de la croissance en longueur
LIGNINE
La lignine est produite dans le cytoplasme des cellules végétales, à partir d’un acide aminé : la phénylalanine. Celui-ci est produit à l’issue d’une chaîne de réaction enzymatique ayant lieu dans les chloroplastes impliquant le glucose et un autre produit dérivé de la photosynthèse, l’érythrose-4-phosphate.
Il existe trois types de lignines : lignine S, G et H. Ce sont des monomères qui, une fois transportés dans la paroi cellulaire des cellules qui ne grandissent plus, vont s’assembler pour former des polymères très divers.
Les parois des cellules mortes formant le xylème sont très riches en lignine, ce qui leur confère une grande imperméabilité et favorise le transport de la sève brute.
De plus, la rigidité de la lignine permet aux plantes terrestres de se dresser et d’être de grande taille. C’est le cas des plantes ligneuses dont la tige riche en lignine forme un tronc.
Méthode – Mise en évidence des composants de la paroi cellulaire (cellulose/lignine)
Il est possible de mettre en évidence la cellulose et la lignine dans les tiges et les racines par une coloration carmin-vert d’iode. La cellulose se colore en rouge et la lignine en vert. Cette approche expérimentale permet de distinguer le phloème formé de cellules dont la paroi est riche en cellulose et le xylème formé de cellules ligneuses.
devenir molecules photosynthese <=> ds le phloeme
À l’issue de la photosynthèse, les molécules produites vont être redistribuées à l’ensemble des cellules de l’organisme pour leur permettre de produire matière et énergie. Ces molécules circulent dans le phloème sous forme de saccharose dissous dans la sève élaborée. Le saccharose sera transformé, grâce à des réactions enzymatiques, en différentes molécules
