Passerelle avec la chimie : La photosynthèse peut donc être résumée par l'équation suivante. Equation littérale (avec les mots) :

Transcription

1 Activité 3. La photosynthèse chez les végétaux Th.1-Chap.1-Act.3 Compétence travaillée : Interpréter des résultats (I) Réaliser un schéma fonctionnel (Ré) Rédiger une réponse de synthèse (Co) Problème : Comment les végétaux fabriquent t-ils leur matière 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... est une réaction... 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... (c'est le pigment vert qui est stocké dans les chloroplastes des cellules de feuilles) Du... (CO 2 ) qui est prélevé dans l'air par les feuilles au niveau des stomates De... (H 2 O) qui est prélevée dans le sol par les racines au niveau des poils absorbants De la... qui apporte l'énergie nécessaire pour provoquer la photosynthèse. La photosynthèse a pour but de fabriquer... (sucre) qui permettront à la plante de grandir et de fonctionner. Cette réaction produit aussi un déchet qui est rejeté dans le milieu : le... (O 2 ) Passerelle avec la chimie : La photosynthèse peut donc être résumée par l'équation suivante Lumière Equation littérale (avec les mots) : Equation chimique (avec les formules chimique) : 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 : Sur feuille de classeur Rédige 2 ou 3 lignes par expérience où tu expliques l'information utile de chaque document (ce qu'il t'apprend). Coup de pouce possible : compréhension des documents Etape 2 : Rédiger (au dos de la fiche) un texte de quelques lignes pour expliquer à Gabriel ce que ces expériences nous ont appris en plus sur la photosynthèse.

2 Etape 3 : Réalise un (ou deux) schémas bilan qui représenteront les réactions étudiées 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. 2 Coups de pouce possibles : méthodologique pour construire le schéma / ou connaissances pour le bilan de la réaction Etape 2 : explication sur la photosynthèse Etape 3 : schéma fonctionnel Pour résumer, visionner la vidéo suivante :

3 La photosynthèse : une réaction de la fabrication de la matière organique chez les végétaux. Quel est l'impact de la lumière sur les végétaux? Plante A A Cache opaque Lumière + cache sur 1 feuille Plante B Sans lumière Document 1 : Une expérience pour localiser la production de matière organique. Un plant de pélargonium est placé plusieurs heures à la lumière. La lumière est indispensable à la production d amidon* par la photosynthèse*. Sur une 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 au contact d'éléments contenant de l amidon (glucide) mais 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. 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 (voir observation microscopique). Que se passe t-il au niveau microscopique? Suite de l'expérience 6µm

4 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 plante, 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 4µm Document 5B : Observation microscopique des feuilles d élodée qui étaient à la lumière après coloration à l eau iodée. Document 5C : Observation microscopique des feuilles d élodée qui étaient à l'obscurité après traitement à l eau iodée. 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 6 : Evolution des quantités de dioxygène (O 2 ) et dioxyde de carbone (CO 2 )

5 Coup de pouce méthodologiques sur la construction du schéma Utilise le schéma bilan du neurone comme modèle (act 1) Représente une cellule végétale (en gros) à l'intérieur, dessine un gros chloroplaste (sans tenir compte de l'échelle) et sépare l'ensemble en deux (une partie jour, une partie nuit) Pour la partie "jour" Schématise ensuite les éléments que la plante prélève dans son milieu (flèches qui entrent) Schématise dans le chloroplaste les éléments qui sont fabriquer lors de la photosynthèse Schématise les éléments qui sont rejetés par le végétal (flèches qui sortent) Rappel de 5ème : il y a des conventions pour schématiser les éléments chimiques : Le dioxygène se schématise en rouge Le dioxyde de carbone se schématise en bleu Les glucides (comme les nutriments) se schématise en vert Pour la partie "nuit" Procède comme pour la partie jour. Attention : la nuit il n'y a aucune "production" de glucides. Il n'y a que la respiration normale de tout être vivant. Coup de pouce connaissances (= texte attendu pour expliquer la photosynthèse à Gabriel) 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 ou glucide : c'est de l'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). L'amidon ainsi fabriqué dans les chloroplastes y est aussi stocké 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 d'amidon (glucides) donc pas de production de matière végétale : la plante ne grandit pas.

6 Coup de pouce compréhension (= analyse des documents) Expérience : Quel est l'impact de la lumière sur le végétaux? 1. Que permet de mettre en évidence l'eau iodée (après traitement de la feuille)? 2. Quelle est la différence observable (avec l'eau iodée) entre les parties de la feuille ayant reçu de la lumière et celles restées à l'ombre? 3. Que peux tu en déduire sur la production des végétaux lorsqu'il y a de la lumière? 4. Que peux tu en déduire sur cette même production en absence de lumière? Expérience : Que se passe t-il au niveau microscopique? 5. Comment se nomment les petites billes verte dans les cellules des feuilles des végétaux verts? 6. D'après tes connaissances, pourquoi ces éléments sont ils verts? 7. Compare la couleur (après coloration à l'eau iodée) des chloroplastes contenus dans des feuilles exposées à la lumière avec ceux des feuilles restées à l'obscurité. 8. Que peux tu en déduire sur le rôle des chloroplastes? Expérience : Existe t-il d'autres différences entre le jour et la nuit? 1. Que fait la quantité de dioxygène lorsque qu'il ya de la lumière? Lorsqu'il fait sombre? 2. Que fait la quantité de dioxyde de carbone lorsque qu'il ya de la lumière? Lorsqu'il fait sombre? 3. Déduis en quel élément la plante prélève t-elle dans son milieu le jour. Quel élément rejette t-elle? 4. D'après les expériences précédentes que dévient l'élément prélevé? 5. Déduis ensuite quel élément la plante prélève t-elle dans son milieu la nuit. Quel élément rejette t- elle? 6. Comment se nomme la réaction commune à tous les êtres vivants qui concise à prélever du dioxygène et rejeter do dioxyde de carbone.

7 Organisation de la séance : Etape 1 : Lecture et analyse des documents (répartition possible) Etape 2 : rédaction d'un texte de résumé Etape 3 : réalisation au brouillon puis au propre du schéma