Passerelle avec la physique : La photosynthèse peut donc être résumée par l'équation suivante

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1 Activité 3. La photosynthèse chez les végétaux Th.1-Chap.1-Act.3 Compétence travaillée : Savoir lire un document scientifique Interpréter des résultats Problème : Comment les végétaux fabriquent t-ils leur matières organique à partir de matière minérale (eau et dioxyde de carbone) et de lumière? Situation : Gabriel est un élève de 4 ème, il a découvert que les végétaux prélevaient dans leur milieu du dioxyde de carbone, de l eau et des sels minéraux. Son enseignant lui dit que la plante utilise ces éléments pour réaliser une réaction nommée la photosynthèse et lui propose un ensemble d'expérience pour lui en expliquer le principe. Le problème c'est que Gabriel ne comprend pas ce que ces expériences signifient. Partie 1.Le principe de la photosynthèse Visionne la vidéo suivante sur la photosynthèse Complète ensuite le texte bilan suivant La photosynthèse est une réaction chimique qui permet à la plante de fabriquer de la matière végétale (tige, feuilles, graines etc.). Pour qu'il y ait photosynthèse il faut : De la chlorophylle (c'est le pigment vert qui est stocké dans les chloroplastes de cellules de feuilles) Du dioxyde de carbone (CO 2 ) qui est prélevé dans l'air par les feuilles au niveau des stomates De l'eau (H 2 O) qui est prélevée dans le sol par les racines au niveau des poils absorbants De la lumière qui apporte l'énergie nécessaire pour provoquer la photosynthèse La photosynthèse a pour but de fabriquer des glucides (sucre) qui permettront à la plante de grandir et de fonctionner. Cette réaction produit aussi un déchet qui est rejeté dans le milieu : le dioxygène (O 2 ) Passerelle avec la physique : La photosynthèse peut donc être résumée par l'équation suivante Equation littérale (avec les mots) : Dioxyde de carbone + Eau Lumière glucides + dioxygène Equation chimique (avec les formules chimique) : CO 2 + H 2 O O 2 + CH 2 O Partie 2 : Des expériences sur la photosynthèse C est un travail de groupe mais chaque élève du groupe doit rédiger sur sa copie. A partir des informations apprises dans la partie 1. et de l'analyse des documents sur la fiche sur table, explique à Gabriel ce que nous apprennent les différentes expériences proposées sur la photosynthèse. Etape 1 : Rédige 2 ou 3 lignes par expérience où tu expliques l'information utile de chaque document (ce qu'il t'apprend). Etape 2 : Rédiger un texte de quelques lignes pour expliquer à Gabriel ce que ces expériences nous ont appris en plus sur la photosynthèse. Etape 3 : Réalise un (ou deux) schémas bilan qui représenteront la réaction étudiée avec les éléments qui interviennent (ceux prélevés, ceux créés et ceux rejetés) et le lieu où elle se passe et la différence entre le jour et la nuit. Si tu ne sais pas comment faire demande le coup de pouce (méthodologique ou connaissances)

2 La photosynthèse : une réaction de la fabrication de la matière organique chez les végétaux. Quel est l'impact de la lumière sur le végétaux? Plante A A Plante B Document 1 : Cache opaque Lumière + cache sur 1 feuille Sans lumière Une expérience pour localiser la production de matière organique. Un plant de pélargonium est placé plusieurs heures à la lumière, paramètre indispensable à la production d amidon* par la photosynthèse*. Sur une même feuille, on pose un cache, opaque à la lumière (plante A). Un autre plant de pélargonium est placé à l obscurité (plante B). Suite de l'expérience A B Document 2 : Aspect des feuilles de pélargonium après traitement et immersion dans l eau iodée. Une feuille de chaque plante du document 1 a été prélevée, puis traitée dans un réactif : l eau iodée. Feuille avec cache, éclairée Plante A Feuille à l obscurité Plante B L'eau iodée est un réactif qui se colore en bleu-noir des éléments contenant de l amidon (glucide) et reste incolore en son absence. Amidon : substance constituant la matière organique, qui appartient à la famille des glucides (sucre). Photosynthèse : production de matière organique par une plante placée à la lumière. Dans cette expérience, on utilise de l'eau iodée pour mettre en évidence la présence d'amidon qui est un sucre. J'observe que lorsque une plante est placée à l'obscurité alors sa couleur après traitement à l'eau iodée est clair. J'en déduis que la feuille ne contient pas d'amidon. Alors que lorsque la plante est restée à la lumière, sa couleur après traitement est noir ce qui indique que la feuille contient de l'amidon. J'en déduis qu'en présence de lumière, une plante fabrique de l'amidon.

3 Que se passe t-il au niveau microscopique? Document 3 : L élodée du Canada est un végétal aquatique. Ses feuilles, particulièrement fines, constituent un matériel de choix pour observer leur structure au microscope : à l'intérieur des cellules végétales, on observe des petites "billes vertes qui se nomment des chloroplastes (doc 3A). 6µm Document 4 : Organisation d une feuille d Elodée à l échelle cellulaire. On y trouve comme dans toutes les cellules : un noyau, une membrane et du cytoplasme. Les cellules végétales sont délimitées par une paroi rigide. Dans les parties vertes de la plantes, le cytoplasme contient des «petits compartiments verts» : les chloroplastes. Dans la suite de l expérience réalisée, certaines feuilles d'élodée ont été placées à la lumière et d autres à l obscurité. On plonge ensuite les deux types de feuilles (lumière et obscurité) dans de l eau iodée et on les replace au microscope (Documents 5B et 5C) 4µm Document 5B : Observation microscopique des feuilles d élodée qui étaient à l'obscurité après un séjour dans l eau iodée. Document 5C : Observation microscopique des feuilles d élodée qui étaient à la lumière après un séjour dans l eau iodée. Dans cette expérience, on observe au microscope optique le contenu des cellules de feuilles d'élodée. On observe à l'intérieur des cellules, de nombreuses petites "billes vertes" : les chloroplastes. Lorsque les feuilles sont exposées à la lumière puis traitées à l'eau iodée, j'observe que les chloroplastes sont marron alors que lorsque les feuilles sont restées à l'obscurité ils restent verts. J'en déduis que c'est au niveau des chloroplastes qu'est fabriqué et stocké l'amidon produit lors de la photosynthèse.

4 Existe t-il d'autres différences entre le jour et la nuit? On dispose un plant d'élodées dans un bocal hermétique rempli d'eau auquel sont reliés une sonde à dioxyde de carbone (CO 2 ) et une sonde à dioxygène (O 2 ). Au cours de l'expérience, on place successivement la plante à la lumière et à l'obscurité en dosant en continu les deux gaz. Le graphique présente les résultats obtenus. Document 5 : Evolution des quantité de dioxygène (O2) et dioxyde de carbone (CO2) Dans cette expérience, j'observe qu'à la lumière, la quantité de dioxygène du milieu augmente alors que celle du dioxyde de carbone diminue. A l'inverse, je vois qu'à l'obscurité, la quantité de dioxygène diminue et celle de dioxyde e carbone augmente. Je déduis que le jour, la plante utilise le CO2 pour la photosynthèse et rejette un déchets : le dioxygène. Alors que la nuit (comme la photosynthèse n'a pas lieu) la plante prélève le dioxygène du milieu pour respirer et rejette du dioxyde de carbone.

5 Texte bilan : Le jour, lorsque les plantes reçoivent de la lumière, elles utilisent l'eau (H 2 O) et le dioxyde de carbone (CO 2 ) prélevés dans leur milieu pour fabriquer de la matière organique (sucre : amidon) et du dioxygène (O 2 ). La plante n'ayant pas besoin de ce dioxygène, il est rejeté hors du végétal. Celle réaction qui se nomme la photosynthèse et se déroule dans les chloroplastes (petit organites contenant la chlorophylle que l'on trouve dans les cellules des feuilles de végétaux). Les glucides ainsi fabriqués sont stockés dans les chloroplastes avant d'être distribués dans toute la plante pour lui permettre de fonctionner et de grandir. La nuit, comme il n'y pas de lumière, la photosynthèse ne peut pas se faire mais la plante continue à respirer. Elle absorbe donc le dioxygène (O 2 ) de l'air et rejette du dioxyde de carbone (CO 2 ) comme tous les êtres vivants. Par contre, il n'y a pas de production de glucide. Schéma fonctionnel :

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