Aebi Novembre 2012 Benjamin Groupe 206. Rapport de biologie

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1 Aebi Novembre 2012 Benjamin Groupe 206 Rapport de biologie But des expériences : mettre en évidence les principaux facteurs nécessaires à la photosynthèse Introduction : la photosynthèse permet de transformer le CO 2, qui est alors pauvre en énergie, en glucose (C 6 H 12 O 6 ), qui lui, est fortement énergétique, par l utilisation de l énergie solaire et de l eau (H 2 O). Les végétaux 1 ont dans leurs feuilles des organites, les chloroplastes, qui sont spécialisés pour faire cette transformation. Les chloroplastes possèdent de la chlorophylle, un pigment vert, dont le nombre important donne aux feuilles la coloration verte. Résultats : 1 (À quelques exceptions près)

2 Erlenmeyer Conditions et composition du milieu Nombre total de disques Nombre de disques à surface après 0 min. Nombre de disques à la surface après 25 min. A H 2 O (l) ; NaHCO 3 (aq) ; autres sels B H 2 O (l) ; autres sels C H 2 O (l) ; NaHCO 3 (aq) ; autres sels Dans les erlenmeyers A et C, le milieu est composé d H 2 O avec du bicarbonate de sodium (NaHCO 3 (aq)) ainsi que quelques autres sels minéraux afin de ne pas créer un milieu hypertonique ce qui pourrait entrainer une implosion des cellules des feuilles d épinards. Dans l erlenmeyer B, il n y a pas de bicarbonate de sodium : le milieu est composé seulement d eau et de sels minéraux. Après avoir fait le vide (partiel) dans les erlenmeyers, les feuilles auraient dû couler par un principe qui sera expliqué plus tard dans la rubrique «discussion». Toutefois, on peut voir dans le tableau que cela n a pas été le cas partout : dans l erlenmeyer C, il y a les ¾ des rondelles qui sont restées en surface, alors que dans le A, seulement une des huit rondelles n a pas coulé. Cela peut être dû à une mauvaise manipulation (la mise sous vide défectueuses) ou que le processus prend plus de temps que prévu. De plus, on peut voir que dans le bécher C, après un certain temps 5/6 des disques de surface ont coulé au fond. Discussion : 1) Lorsque la feuille est à l air libre, la lumière vient frapper la zone supérieure de la feuille. Cette zone devient donc plus chaude que la partie inférieure où se trouvent les stomates. Ces stomates sont là pour évacuer l O 2 et emmagasiner le CO 2. L eau ne s échappe que très peu de la feuille parce que la vapeur d eau chauffée par le soleil monte vers le parenchyme en palissade. Dans les espaces aériens, il y principalement de l air ainsi que de la vapeur d eau.

3 Une fois lâchées dans l eau, les disques flottent sur l eau parce que sa masse volumique est inférieure à celle de l eau : à part l épiderme et les parenchymes, il n y a que de la vapeur d eau et de l air l intérieur de la feuille. Pour la faire couler, il faut donc retirer l air qui est dans la feuille en faisant le vide dans l erlenmeyer. Une fois l air extrait, l eau prendra sa place en passant par les stomates et augmentera donc singulièrement sa masse volumique jusqu à la rendre plus pesante que l eau du milieu, et elle finira donc par couler. Dans le dessin suivant, l eau (en bleu) est entrée dans les espaces aériens qui sont normalement plein d air. 2) Lorsqu il y a photosynthèse, on peut écrire l équation : 6O 2 + C 6 H 12 O 6 6CO 2 + 6H 2 O Ou 6O 2 + C 6 H 12 O 6 6CO 2 + 6H 2 O Le NaHCO 3 se décompose en CO 2 (aq) + NaOH (aq) dans l eau donc dans les béchers A et C, nous avons une présence de CO 2 et de H 2 O et donc la deuxième équation devient intéressante : il y a production de glucose ainsi que d oxygène. C est cet oxygène produit qui «chasse» l eau des espaces aériens, qui le replace, qui fait diminuer la masse volumique de la feuille. La feuille, plus légère remonte. Cela est vérifiable aussi par l observation de petites bulles sous les feuilles, au niveau des stomates. 3) Le bicarbonate, comme dit précédemment, se décompose dans l eau en : NaHCO 3 CO 2 (aq) + NaOH (aq) Il libère donc de l hydroxyde de sodium mais surtout du CO 2 qui est nécessaire à la photosynthèse parce que les plantes assimilent le CO 2 avec de l H 2 O. Il est donc là pour ajouter du CO 2 à l eau pour accélérer le processus de photosynthèse de la feuille. 4) Dans l erlenmeyer A, il y a du NaOH (aq) ainsi que du CO 2 (aq) dans l H 2 O (l). La photosynthèse utilise le CO 2 (aq) et l H 2 O (l) pour créer de l O 2 ainsi que du C 6 H 12 O 6 (s). L O 2 est soit gazeux lorsqu il est dans la feuille ou lorsqu il perle en dessous, soit il se solubilise dans l eau et devient aqueux. Le glucose est solide parce qu il est assimilé à la feuille ou «respiré» pour produire de l énergie à la plante. Cet erlenmeyer était à la lumière donc la photosynthèse avec

4 tous les ingrédients pour bien fonctionner. C est pour cela que les rondelles sont principalement remontées à la surface. Dans l erlenmeyer B, il n y a pas de NaOH et étant donné que l eau a été bouillie avant l expérience, sa teneur en gaz et quasi nul. Donc, c est de l H 2 O pur avec seulement des traces infimes d O 2 et d CO 2. La photosynthèse n a donc pas lieu et il n y a pas de production d O 2 ainsi que de C 6 H 12 O 6 dans la feuille. Les feuilles sont donc restées au fond voir en suspension dans l eau Dans l erlenmeyer C, qui était laissé à l ombre, le milieu contenait du NaOH (aq) ainsi que du CO 2 (aq) dans l H 2 O (l). Sans lumière, le phénomène de photosynthèse ne peut avoir lieu et donc, on a observé que les rondelles ont principalement coulées. Vu le grand nombre d entre elles qui étaient à la surface au début, je pense que sans ce phénomène, sans production d O 2, qui les feraient remonter, l espace aérien c est progressivement rempli d eau et a fini par faire couler les feuilles au fond. J appuie ma thèse sur le fait qu au début, seulement deux disques était au fond alors qu après une vingtaine de minutes, il n y avait plus qu un disque en surface. 5) La température n a pas été testée : nous ne savons pas la température exacte de l eau de l erlenmeyer ainsi que celle de l air environnant dans la pièce. Comme il est dit dans Campbell Biologie, «Les travaux du physiologiste anglais F. F. Blackman, effectués en 1905, ont révélé que la photosynthèse était influencée par la température autant que par la lumière.» 2 Pour avoir des mesures précises, il faudrait avoir constamment un thermomètre dans l erlenmeyer et prendre note de la température régulièrement. Il faudrait faire de même pour la température de la pièce dans laquelle se passe l expérience. Toutes ces données permettraient d avoir des arguments plus fiables sur les raisons des remontés ou des descentes des disques d épinard. 6) Parce que le CO 2 nécessaire à la photosynthèse est aqueux et se dissout dans l eau. Les molécules de CO 2 sont bien plus rapprochées donc leur masse volumique est plus grande que le CO 2 s il était gazeux au contraire de l O 2 qui lui est gazeux et qui a une masse volumique bien plus faible de par la disposition de ses molécules qui sont très écartées les unes des autres. De plus, le CO 2 se solubilise bien mieux dans l eau à 20 degrés C que l O 2 : avec une pression de l air de 1 [atm] et une température de l eau à 20, l eau peut contenir 1.4 [g/l] de CO 2 alors que ce nombre n est que de 9 [mg/l] = 9x10-3 [g/l] pour l O 2. Donc par une simple règle de trois, on voit que la quantité de CO 2 dissout dans un litre d eau est 156x plus important que la quantité de O 2. Le 1 représente la capacité d absorption du gaz pour 1 litre. Donc X = 155,55555 donc environ 156. L O 2 est donc plus rapidement saturé dans l eau et va donc se rassembler en petites bulles gazeuses qui, comme dit précédemment, vont faire remonter la feuille. 7) Le phénomène de photosynthèse est possible si et seulement s il y a de l eau, du CO 2, de la lumière et une certaine température mais aussi un être vivant qui utilise ses chloroplastes pour 2 Campbell BIOLOGIE, 9eme édition Apprendre, toujours - PEARSON

5 produire du sucre (glucose) et du O2, que ce soit une plante verte, une algue ou une bactérie sulfureuse 3. Références : -Wikipédia Hydroxyde de sodium - Campbell BIOLOGIE, 9eme édition Apprendre, toujours PEARSON -Dessins home made -Cours sur la photosynthèse, Chapitre 5, Métabolisme Cellulaire et Energie 3 Page 211, Campbell BIOLOGIE, 9eme édition Apprendre, toujours - PEARSON

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