Le métabolisme. Métabolisme; anabolisme; catabolisme.

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2 Le métabolisme Métabolisme; anabolisme; catabolisme.

3 TP 1 RESSOURCE 1

4 TP 1 ACTIVITE 1 [Exp]

5 TP 1 RESSOURCE 2

6 Cellules maintenues à l obscurité (x 400) TP 1 RESSOURCE 3 Cellules préalablement éclairées (x 400)

7 Bilan TP 1

8 Bilan TP 1 Chloroplaste

9 TP 2 RESSOURCE 2

10 TP 2 RESSOURCE 2

11 TP 2 RESSOURCE 2

12 TP 2 RESSOURCE 3

13 TP 2 RESSOURCE 3

14 TP 2 RESSOURCE 4

15 TP 2 RESSOURCE 5

16 TP 2 RESSOURCE 5

17 TP 2 RESSOURCE 5

18 Source Jussieu

19 D après Jussieu

20

21 TP 2 RESSOURCE 1

22 Lorsque un photon, correspondant à une longueur d'onde bleu (donc très énergétique) frappe un électron d'un atome de la chlorophylle, celui-ci est excité et change de niveau d'énergie. Il est donc instable. Il revient donc à son niveau d'énergie initiale en redonnant un photon. Comme un peu d'énergie a été perdu, le photon émis est moins énergétique et donc d'une longueur d'onde supérieur, c'est à dire dans le rouge. C'est ce qui explique la teinte prise par le chlorophylle.

23 Comment expliquer alors, le phénomène de fluorescence? Dans l expérience La lumière présente une double nature, ondulatoire et corpusculaire. La lumière est constitué de particules énergétiques appeléesphotons.plus le photon est énergétique, plus la longueur d'onde qui correspond est courte; cela signifie qu'un photon "bleu" est plus énergétique qu'un photon "rouge". Lorsqu'un photon frappe un électron, celui est excité et passe sur un niveau d'énergie supérieur. Imaginons que ce soit un photon "bleu". Dans le cas d'une solution alcoolique de chlorophylle, lorsque l'électron arrive sur un niveau d'énergie plus élevé, il est instable. Très rapidement, il perd l'énergie qu'il avait acquise, sous forme d'un photon, et retourne a son niveau énergétique initial. Mais son passage d'un niveau énergétique à un autre a consommé un peu d'énergie. Le photon que l'électron rend est donc moins énergétique que celui qu'il a absorbé. Donc de longueur d'onde supérieure. La lumière émise correspond à la couleur rouge, de là la fluorescence de la chlorophylle.

24 Que se passe t-il dans une feuille? Il n'y a pas de fluorescence dans une feuille. Cela signifie que l'électron excité ne revient pas à son niveau énergétique initial. On peut donc imaginer qu'il a été capturé par une autre molécule qu'on appellera un "accepteur d'électrons". Peut on mettre en évidence cet accepteur d électron?

25 Où sont localisés les pigments dans le chloroplaste? Les pigments sont localisés dans les membranes des thylakoïdes (en vert) TP3 RESSOURCE 1

26 TP3 RESSOURCE 1 Comment expliquer alors la relation entre rejet de dioxygène et rôle de la lumière?

27 Forme oxydée Forme réduite Fe 3+ (CN - ) 6 K 3 Le suspension éclairée en présence du réactif de Hill libère de l O 2. or un oxydant est très avide d électron; on en déduit que les électrons excités de la chlorophylle sont récupérés par un oxydant, appelé R TP3 RESSOURCE 3

28 Autre réactif utilisé: le DCPIP

29 Deux questions se posent alors : comment la chlorophylle récupèrent les électrons qui lui sont prélevés? comment expliquer le changement de couleur du DCPIP? Au moment où Hill élaborait son expérience, deux autres chercheurs étudiaient la photosynthèse d'une autre manière. Hypothèse de travail: En effet, Ruben et Kamen cherchent à prouver que le dioxygène rejeté par la plante à pour origine le dioxygène contenu dans le CO2.

30 Origine des molécules de la photosynthèse. Ressource 3

31 La nécessité de la lumière? La lumière n est pas directement nécessaire à la production de MO Ressource 2

32 La seule source de dioxygène utilisable alors est donc l'eau. Or on peut écrire : 2H 2 O = O 2 + 4H + + 4e - TP3 RESSOURCE 3 2RH 2 = 2R + 4H + + 4e - TP3 RESSOURCE 2

33 Molécule oxydée produite. Molécule réduite à disposition dans la plante. RESSOURCE 4 O 2 / H ,82 R/ RH 2-0,32 2H 2 O+ 2R 2RH 2 +O 2 Prévision du sens d'une réaction d'oxydo-réduction en utilisant la règle du gamma

34 Les électrons perdus par la chlorophylle sont donc récupérés par la cassure de la molécule d'eau (photolyse de l'eau). En réalité ce sont bien des H+ et des électrons, soit des H2, que récupèrent la chlorophylle. Cela signifie que lors de l'expérience de Hill, ce sont des H2 qui sont transmis au DCPIP. On explique ainsi facilement le changement de couleur, du à la réduction de l'oxydant par les hydrogènes. 2(H2O) O 2 4H + 4e - 4e - chlorophylle 4H + Energie oxydé DCPIP réduit le changement de couleur, du à la réduction de l'oxydant par les hydrogènes

35 RESSOURCE 4

36 Dans les chloroplastes R est donc réduit en RH2 lors de la photosynthèse. On dira que R est un accepteur d'électron. R oxydé + 2e-(issus de la chlorophylle) + 2H+ > RH2 (réduit) Une partie de l'énergie lumineuse passe donc grâce à cette réduction, de la chlorophylle à la molécule RH2 (par l'intermédiaire de l'électron de la chlorophylle) L'énergie contenue dans l'électron de la chlorophylle sert également à constituer un stock d'une molécule facilement utilisable par la cellule : ATP (Adénosine tri-phosphate) 2H 2 O 4 e - + O 2 + 4H + Chlo a LUMEN 4H + Chlo a + 4e - stroma 2RH 2 4H + 2R+ ATP 4H + ADP+Pi

37

38 RESSOURCE 6

39 RESSOURCE 6

40 2H 2 O = O 2 + 4H + + 4e - RESSOURCE 2 2RH 2 = 2R + 4H + + 4e - RESSOURCE 3 2H 2 O + 2R 2RH 2 +O 2 2H 2 O + 2R + nadp+ npi 2RH 2 +O 2 + natp RESSOURCE 5 et 6

41 Bilan TP 3

42 TP 4 RESSOURCE 1 L expérience de Gaffron en 1951 (document 1 page 16)

43 TP 4 RESSOURCE 1 L expérience d Arnon en 1958 (document 3 page 17)

44 TP 4 RESSOURCE 2 L expérience de Calvin et Benson en 1952 (document 2 page 16)

45 TP 4 RESSOURCE 3 Expériences de Calvin et Bassham en 1959

46 PGA = à 3 atomes de C = C2P5 à 5 atomes de C RH 2 = 2 = C3P à 3 atomes de C Le cycle de réactions de la phase chimique: = le cycle de Calvin BENSON (prix Nobel 1961)

47 Ce mécanisme est complexe et nécessite une nombre important d enzymes pour réaliser des réactions de condensation, d isomérisations, de clivages; l ensemble constitue le cycle de Calvin-Benson. Il permet la synthèse d un hexose et la régénération du ribulose L ATP et RH2 sont indispensables au fonctionnement de ce cycle.

48 BILAN 2H 2 O + 2R + nadp + npi 2RH 2 +O 2 + natp 6CO 2 + 6RH 2 + natp C 6 H 12 O 6 + 6R + natp +n Pi 6 CO H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O ox1 red2 red1 ox2 EL

49 Bilan TP 4

50 Couplage photochimique Couplage Chimio-chimique H 2 O ATP + RH 2 Molécules Organiques Energie Lumineuse O 2 ADP + P + R CO 2 Phase Photochimique (dans la membrane des thylakoïdes) Phase Chimique (dans le stroma) BILAN CHAPITRE 1 LA PHOTOSYNTHESE

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