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2 un pot de Pélargonium à feuilles panachées est mis au soleil direct pendant 4 heures. Au bout de 4heures, on cueille la feuille. On la met dans l'alcool bouillant. Elle en ressort décolorée après 3 minutes. Résultat du test de l'eau iodée (2-3 min):

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4 Une observation microscopique de feuilles d'elodée, certaines ayant été maintenues à l'obscurité, d'autres à la lumière, permet, après traitement à l'eau iodée, d'établir que les chloroplastes sont le lieu de synthèse de l'amidon.

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6 Chloroplaste dans une feuille maintenue à l'obscurité

7 Echanges gazeux chlorophylliens. A l'aide de capteurs (sonde à dioxygène et/ou sonde à dioxyde de carbone) les échanges gazeux associés à l'activité photosynthétique peuvent être mis en évidence. On obtient les résultats suivants qui montrent qu'en présence de lumière, une plante chlorophyllienne consomme du dioxyde de carbone et produit du dioxygène.

8 La chromatographie d'une solution alcoolique de chlorophylle brute montre qu'elle est constituée d'un mélange de quatre pigments : carotènes, xantophylles, chlorophylle a et chlorophylle b.

9 A l'aide d'un spectrophotomètre on peut observer le spectre d'émission de la lumière blanche; l'interposition d'une solution alcoolique de chlorophylle brute sur le trajet de la lumière permet d'observer le spectre d'absorption de la chlorophylle brute.

10 Les quantités de radiations lumineuses absorbées selon leur longueurs d'onde peuvent être évaluées ce qui permet de tracer la courbe représentative suivante : On constate que la chlorophylle brute absorbe significativement certaines radiations lumineuses : surtout celles comprises entre 430 et 480 nanomètres (bleu) celles comprises entre 640 et 670 nanomètres (rouge).

11 Spectre d action. Le spectre d'action est représenté par la courbe traduisant la valeur de l'activité photosynthétique (celle-ci pouvant être évaluée par le volume de dioxygène produit par unité de temps par exemple) en fonction de la valeur de la longueur d'onde du rayonnement parvenant sur la culture étudiée (une suspension d'algue par exemple) : ce spectre correspond à la courbe bleue ci-dessous.

12 Le spectre d absorption et le spectre d action se superposent : cela traduit le fait qu il y a coïncidence entre les radiations captées et les radiations efficaces pour la photosynthèse. L absorption de radiations lumineuses par les pigments correspond à une capture de l énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse : ce sont donc des radiations photosynthétiques.

13 Le montage dans l'eau montre au grossissement 400 des cellules chlorophylliennes assez banales (chloroplastes, paroi cellulosique épaisse) feuille de "mousse" : montage dans l'eau En remplaçant l'eau du montage par une solution de nitrate d'argent (10%), on obtient en quelques minutes un brunissement puis un noircissement des chloroplastes. Explication : Ag + + e - -> Ag (métal) : le chloroplaste à la lumière a un pouvoir. Se pose alors le problème de l'origine de l'électron. feuille de "mousse" : montage dans l'eau iodée

14 L'expérience de Gaffron et coll (1951)

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16 La phase photochimique se traduit donc par : - la capture des photons - l oxydation de molécules d eau - la libération de dioxygène - la synthèse de molécules intervenant dans la deuxième phase : ATP (Adénosine Tri Phosphate) et de composés réduits (RH2)

17 Des chlorelles sont maintenues en suspension à la lumière, dans un récipient où l'on fait barboter du dioxyde de carbone. Celles-ci sont refoulées dans une tubulure souple et transparente qu'elles parcourent en un temps donné grâce à une pompe dont le débit est connu. En un point variable de la tubulure, on injecte du 14CO2: le temps pendant lequel les algues peuvent l'incorporer est variable selon l'endroit de l'injection. Les cellules tombent enfin dans du méthanol bouillant qui bloque instantanément toutes les réactions chimiques. Par radio-chromatographie CALVIN et BENSON déterminent les molécules organiques qui ont incorporé le 14C en fonction du temps de mise en présence des algues avec le dioxyde de carbone radioactif.

18 A partir des résultats obtenus par une radiochromatographie de référence (voir-ci dessous) on peut établir l'ordre dans lequel se forment les différentes molécules ayant intégré le carbone radioactif (donc le dioxyde de carbone); on constate ainsi que la première molécule formée est l'acide phospho-glycérique (APG)

19 Expérience complémentaire : Des chlorelles sont cultivées dans un milieu où barbote de l'air enrichi en 14CO2. La culture, éclairée dans un premier temps, est subitement mise à l'obscurité. On mesure la radioactivité de deux composés organiques: le ribulose bi-phosphate ou C5P2, l'apg. Le passage de la lumière à l'obscurité fait diminuer rapidement la radiactivité de la molécule C5P2 et fait croître brutalement la radioactivité de l'apg avant qu'elle ne décroisse à son tour. Cela est à mettre en relation avec l'arrêt de l'incorporation du dioxyde de carbone; cela traduit le fait que le CO2 est incorporé à partir du C5P2 dans la molécule d'apg d'une part et qu'en phase d'activité l'apg est recyclé partiellement en C5P2 (cycle de Calvin).

20 Formation d'acide phosphoglycérique à partir du ribulose-biphosphate (ou C5P2) qui fixe une molécule de CO2 pour donner 2 molécules d'acide phosphoglycérique à 3 atomes de C. Formation de triose-phosphate (ou C3P) à partir de l'acide phosphoglycérique qui entre dans un cycle de réactions complexes (cycle de CALVIN Synthèse de nombreuses molécules organiques à partir du triose-phosphate, comme: des glucides à 5 atomes de C (par exemple ribulose-biphosphate régénéré au cours du cycle de CALVIN), des glucides à 6 atomes de C comme le glucose, précurseurs de molécules essentielles comme le saccharose ou l'amidon,

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b) La deuxième phase de la photosynthèse: l'incorporation du CO2 au cours de réactions biochimiques.

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