THEME 2 Enjeux planétaires contemporains TP 1 L énergie solaire et la photosynthèse

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1 THEME 2 Enjeux planétaires contemporains TP 1 L énergie solaire et la photosynthèse Pour satisfaire les besoins alimentaires de l humanité, l Homme utilise les plantes pour se nourrir et pour nourrir les animaux servant à la production de viande. Les végétaux sont donc à la base de la production de matière vivante, la matière organique. Cette production de matière organique est réalisée par un processus nommé photosynthèse. On cherche à comprendre où et comment est réalisée la photosynthèse et à évaluer l importance de cette réaction chimique pour l ensemble des êtres vivants sur Terre. Matériel : - Euglènes et Elodée (organismes composés de cellules végétales chlorophylliennes) - lampe, microscope optique, lame et lamelle - Eau iodée (= Lugol) : un colorant de l amidon. Ce réactif orangé devient bleu en présence d amidon - Documents 1 à 3 et Affiche «L énergie indispensable à la vie» Aides : - fiche méthode réalisation d une lame de microscope - fiche méthode utilisation d un microscope optique Activités à réaliser Activité 1 : Les échanges gazeux de la photosynthèse Réalisez la manipulation proposée (Document 1) afin d identifier les échanges gazeux de la photosynthèse Appelez le professeur pour vérification et obtenir les résultats Analysez les résultats de l expérience et complétez le schéma proposé Activité 2 : Localisation de la photosynthèse à l échelle cellulaire Réalisez la manipulation proposée (Document 2) afin de localiser la photosynthèse l échelle de la cellule. Appelez le professeur pour vérification Identifiez la structure (organite) responsable de la photosynthèse en vous aidant du document 2 et complétez le schéma proposé. Activité 3 : L importance de la photosynthèse à l échelle planétaire Utilisez le document 3 pour identifier l importance de la photosynthèse à l échelle de la planète et des écosystèmes. Compléter le schéma proposé. Rangez et nettoyez le matériel utilisé Compétences évaluées & Critères de réussite Elaborer un protocole Le paramètre à tester a été identifié, Seul le paramètre testé varie, Un témoin/contrôle est suggéré Mettre en œuvre un protocole Respect des étapes du protocole et des consignes de sécurité Communiquer à l écrit (schématisation) Annotations correctes et bien placées, Titre et légendes Manifester de la curiosité Respecter les consignes de sécurité Etre conscient de sa responsabilité environnementale Gérer et organiser le poste de travail

2 Les végétaux utilisent directement la lumière solaire, le CO 2 de l air et l eau pour produire des glucides et du dioxygène, grâce à un processus appelé photosynthèse. Les autres organismes obtiennent de l énergie du soleil indirectement en mangeant des végétaux ou des animaux qui ont eux-mêmes consommés des végétaux. L énergie est ainsi Mare temporaire et dunes de Sossusvlei dans le désert du Namib, Namibie. L humanité s approprie 24 % de la production primaire de biomasse, c est-à-dire de l énergie de la vie. Photo Philippe Bourseiller

3 Document 1 : Protocole de détermination des échanges gazeux de la photosynthèse Réalisation du montage et paramétrage de la mesure 1. Remplir l enceinte centrale du bioréacteur avec la suspension d euglènes 2. Installer dans l'enceinte la sonde à dioxygène et la sonde à CO 2, fermer les autres orifices et vérifier l absence de bulle d air dans l enceinte 3. Eponger les débordements éventuels 4. Lancer l'agitation à vitesse modérée en vérifiant que l agitateur ne touche pas les sondes. 5. Allumer la lampe, les volets sont fermées 6. Paramétrer les caractéristiques de votre acquisition (voir la fiche technique du logiciel) : - «Sélectionner une mesure (= un paramètre)» pour chacun des axes. - Choisir l affichage selon un mode adapté (graphique, tableau, ) - La durée d acquisition n est pas fixe, vous déciderez du moment d arrêt de l acquisition Protocole d acquisition des mesures 7. Lancer la mesure 7. A t = 5 minutes, ouvrer les volets pour que les euglènes soient éclairées. 8. A t = 10 minutes, fermer les volets 9. Poursuivre l enregistrement durant le temps restant 10. Arrêter l acquisition à t = 15 minutes. 11. Présenter les résultats de façon optimale en jouant sur les fonctionnalités du logiciel : - Modifier l échelle de l axe des ordonnées pour montrer au mieux les variations des paramètres. - Titrer le graphique - Imprimer votre travail (si possible) - Enregistrer votre travail dans «Mes Documents» Document 2 : Protocole de localisation à l échelle cellulaire de la photosynthèse - Prélever avec des pinces fines une feuille d Elodée éclairée ou non sur la partie sommitale de la plante - Déposer la feuille dans un verre de montre - Recouvrir d eau iodée et attendre 30 minutes - Rincer l échantillon à l eau distillée et le transférer sur une lame - Recouvrir d une lamelle en prenant soin de ne pas emprisonner de bulles d air - Retirer le liquide qui déborde avec un papier absorbant - Observer au microscope optique (objectif X40 maximum) On observe : l Elodée est constituée de cellules rectangulaires, entourées par une paroi. Chaque cellule est entourée d une membrane plasmique invisible au microscope car très fine et collée à la paroi. Le noyau est parfois visible et contient le matériel génétique (ADN) de la cellule. La vacuole est une grande poche contenant les réserves en eau de la cellule. Elle n est pas visible avec cette coloration mais on la devine dans les espaces «vides» de la cellule. La cellule contient de nombreux organites verts : les chloroplastes qui contiennent un pigment vert (la chlorophylle).

4 Document 3 : L importance planétaire de la photosynthèse NB : réseau trophique = chaîne alimentaire

5 Document secours : Echanges gazeux réalisés par l Elodée Document secours : Observations microscopiques de cellules d Elodée colorée au Lugol (eau iodée) MO x400 MO x1000 A - Feuille d'élodée montée dans de l'eau B - Feuille d'élodée montée dans de l'eau additionnée d'eau iodée

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