II) Photosynthèse et échanges gazeux des cellules chlorophylliennes.

TP 1 ACTIVITE PHOTOSYNTHETIQUE DES CELLULES CHLOROPHYLLIENNES I)

Conditions de synthèse des molécules organiques dans les cellules chlorophylliennes. Mise en situation et recherche à mener

Tout être vivant échange de la matière et de l’énergie avec son environnement. La majorité d’entre eux (hétérotrophes) prélève de la matière organique pour fabriquer leur propre matière organique mais certains (autotrophes) sont capables de synthétiser leur propre matière organique à partir de matières uniquement minérales : leurs cellules réalisent alors la photosynthèse. On cherche à déterminer les conditions indispensables à l’activité photosynthétique de leurs cellules. Ressources -

La potasse absorbe le CO2. L’eau iodée est le réactif de l’amidon, elle se colore en violet-noir en présence d’amidon.

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème 1) Proposer une démarche d’investigation permettant de déterminer les conditions nécessaires aux cellules pour réaliser la photosynthèse. Appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables 2) Mettre en œuvre le protocole afin de déterminer les conditions nécessaires à l’activité photosynthétique des cellules. Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.

Matériel : - Un plant de géranium et une plante à feuilles panachées - Cache partiel des feuilles - Eau iodée - Dispositif d’absorption de CO2 (potasse)

Exigences - Proposer un protocole réalisable. - Penser au témoin. - Choix correct du matériel à utiliser en fonction de la condition testée.

- Respect des étapes. - Utilisation correcte du matériel. - Résultats de qualité. - Matériel rangé.

Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer 3) Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer.

Appeler le professeur pour vérification de votre production. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème 4) Exploiter les résultats afin de préciser les conditions de synthèse de la matière organique dans les cellules de feuilles.

- Bien distinguer les résultats observés des conclusions.

- Solution proposée en cohérence avec le pb.

Protocole d'utilisation du matériel

On a placé quelques feuilles de pélargonium (géranium) dans deux sacs transparents où de l’air est mis en circulation grâce à une pompe d’aquarium. Avant de parvenir aux sacs, l’air barbote dans les liquides suivants :  l’eau du robinet ne modifiant pas la teneur en CO2 de l’air ;  la solution de potasse absorbant le CO2 ;  l’eau de chaux. Une fois le dispositif installé, la plante a été éclairée uniformément pendant 72 heures. De plus, quelques unes des feuilles non présentes dans l’un des sacs, ont été partiellement recouvertes d’un cache noir.

1) Préparer deux ballons, l’un contenant de l’eau et l’autre de l’alcool. 2) Boucher les ballons à l’aide d’un bouchon troué dans lequel est placé un tube à dégagement. 3) Placer les ballons sur des chauffe-ballons et porter à ébullition. 4) Selon les groupes : prélever une feuille du sac 1 (feuille A), ou du sac 2 (feuille B), ou une feuille C avec un cache (que l’on ôtera rapidement), ou une feuille D panachée. 5) Ebouillanter cette feuille dans l’eau quelques secondes pour ramollir les tissus (fragilisation des membranes cellulaires et arrêt des réactions enzymatiques). 6) La mettre ensuite dans l’alcool bouillant jusqu’à la disparition complète de la couleur verte (dissolution des pigments chlorophylliens). 7) La placer dans une boîte de Pétri, et après refroidissement la colorer à l’eau iodée pendant 3 minutes. 8) Rincer la dans une autre boîte de Pétri.

II) Photosynthèse et échanges gazeux des cellules chlorophylliennes. Mise en situation et recherche à mener Les cellules chlorophylliennes, placées à la lumière, synthétisent leur matière organique (amidon) à partir de matières minérales lors de la photosynthèse. On cherche à déterminer les échanges gazeux que les cellules chlorophylliennes réalisent avec leur environnement lors de la photosynthèse. Ressources Matériel : -

La solution d’hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3) constitue une source de CO2 pour le milieu aquatique. Graphique montrant l’évolution de la concentration de CO 2 en fonction du temps dans une enceinte contenant des cellules chlorophylliennes placées à la lumière dans de l’eau enrichie en CO2.

-

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème (durée maximale : 10 minutes) 1) Proposer une démarche d’investigation permettant de mettre en évidence les échanges gazeux réalisés par les cellules chlorophylliennes photosynthétiques. Appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables 2) Mettre en œuvre le protocole afin de déterminer les échanges gazeux réalisés par les cellules chlorophylliennes. Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.

Solution de KHCO3) à 30 % Elodées (ou Euglènes) placées dans de l’eau bouillie avant l’expérience. Montage EXAO avec sonde à O2 Eau bouillie - lampe Ciseaux, verre de montre, pinces Fiches techniques Exigences

- Proposer un protocole réalisable.

- Montage correct - Respect du protocole et utilisation correcte du matériel - Gestion correcte du logiciel - Adaptation de l’échelle des axes aux phénomènes - Insertion des repères - Matériel rendu prêt à l’emploi

Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer 3) Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer.

Appeler le professeur pour vérification de votre production. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème 4) Exploiter les résultats obtenus afin de préciser les échanges gazeux réalisés par les cellules chlorophylliennes lors de la photosynthèse. Ecrire l’équation bilan de la photosynthèse.

- Légender et titrer les graphiques

- Mise en relation des données - Donner des valeurs chiffrées - Tirer les conclusions au fur et à mesure - Solution proposée cohérente avec les données

Protocole d'utilisation du matériel 1) Réaliser le montage ExAO selon le protocole fourni sur la fiche technique oxymétrie. Solution : 15 feuilles d’Elodées (placées dans de l’eau bouillie) découpées en morceaux dans 18 mL d’eau bouillie 2) Utiliser le logiciel Datastudio afin de mesurer l’évolution de la concentration de dioxygène au cours du temps en respectant les indications de la fiche technique. Insérer un repère sur le graphe à chaque modification des conditions : - Commencer l’enregistrement pendant 4 minutes à la lumière. - Remplir une seringue avec 1,5 mL de la solution de KHCO3 et injecter, d’un seul coup, au bout des 4 minutes. - Continuer l’enregistrement pendant 4 minutes.

Feuille

Conditions expérimentales

Facteur testé

Résultats observés après test à l’eau iodée

Interprétation

Conclusion

Feuille A

Feuille B

Feuille C

Feuille D

Tableau des résultats expérimentaux déterminant les conditions de synthèse de la matière organique dans les feuilles

Feuille

Conditions expérimentales

Facteur testé

Résultats observés après test à l’eau iodée

Interprétation

Conclusion

Feuille A

Feuille B

Feuille C

Feuille D

Tableau des résultats expérimentaux déterminant les conditions de synthèse de la matière organique dans les feuilles