LA PHASE PHOTOCHIMIQUE DE LA PHOTOSYNTHESE

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Arthur Lebrun
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1 Fiche sujet - élève Les chloroplastes sont le lieu de la photosynthèse. On cherche à montrer qu'une des phases de la photosynthèse se produit à la lumière et nécessite des réactions d oxydo-réduction. Matériel : - une paire de ciseaux, un mortier préalablement placé au congélateur, - une éprouvette de 5 ml, - une pipette de 10 ml graduée, une pro-pipette, un tube à essais, une petite seringue, - un support et entonnoir, de la gaze, un cache noir, - un petit erlenmeyer enveloppé de papier aluminium et placé dans un cristallisoir rempli de glaçons, - feuilles de lis, épinards, persil, buis ou troène, - 0mL de tampon phosphate saccharose à 0,5 mol.l -1 à ph 6,5, un accepteur d électrons, - une petite seringue, - une chaîne de mesure ExAO avec sonde oxymétrique, sonde photométrique, enceinte, dispositif d éclairage, - logiciel d'acquisition, dispositif d impression. Activités et déroulement des activités Capacités et principaux critères d'évaluation Barème 1. Justifier l utilisation d une sonde à dioxygène pour suivre le phénomène étudié. (Répondre à la question 1 pendant les temps d'attente, après avoir pris connaissance du sujet). Adopter une démarche explicative 3 5. Réaliser une suspension de chloroplastes selon le protocole fourni. Réaliser une manipulation d après un protocole 3. Réaliser le montage ExAO selon le protocole fourni. Appeler l'examinateur pour faire contrôler le montage. 4. Démarrer la mesure de la concentration en dioxygène de la suspension en respectant les conditions indiquées dans le protocole fourni. 5. Présenter les résultats à l écran de façon optimale. Appeler l'examinateur pour vérification puis imprimer (obtenir un résultat de secours en cas de besoin). 6. Titrer et légender les résultats obtenus. Indiquer nom et prénom sur le document que vous avez imprimé ou sur le document de secours. 7. Déterminer, dans le cas des chloroplastes isolés, les conditions nécessaires au déroulement de la phase photochimique de la photosynthèse. Réaliser une manipulation d après un protocole Utiliser une chaîne ExAO utilisation maîtrisée des fonctionnalités du logiciel Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales adaptation de l échelle des axes au phénomène étudié Adopter une démarche explicative 6 4

2 Fiche technique élève n 1 EXTRACTION DES CHLOROPLASTES DES FEUILLES Découper en fines lamelles quelques feuilles dans le mortier sortant du réfrigérateur. Ajouter 3 ml de tampon tris-saccharose ph=10.5. Commencer à broyer puis ajouter progressivement en cours de broyage une petite pincée de sable (qui facilite le broyage) et 0 ml de solution tampon phosphate-saccharose ph= 6.5. Broyer fermement pendant au moins minutes. Filtrer dans un entonnoir garni de gaze (3 ou 4 épaisseurs) et de coton hydrophile. Presser pour obtenir le maximum de filtrat. Conserver la suspension de chloroplastes ainsi obtenue à l obscurité (erlenmeyer enveloppé de papier aluminium) et au froid (cristallisoir rempli de glaçons) jusqu au moment de la mesure. Remarque : les membranes des chloroplastes sont lésées de telle sorte que le contenu du stroma est dilué dans la solution mais les thylakoïdes sont intacts. MESURE DE L EVOLUTION DE LA CONCENTRATION EN DIOXYGENE DE LA SUSPENSION Verser 6 ou 13 ml du filtrat dans l'enceinte selon sa capacité. Fermer l'enceinte, vérifier l absence de bulle d air et la bonne position des capteurs. Mettre en fonction l'agitateur. Attendre la stabilisation des mesures puis lancer l'enregistrement. Enregistrer pendant 1 minutes et insérer un repère sur le graphe à chaque modification des conditions : - 3 minutes à l'obscurité (volets du réacteur ou cache), - 6 minutes à la lumière, injecter 0, ml d'accepteur d'électrons après 3 minutes d'éclairement, - 3 minutes à l'obscurité.

3 Fiche technique - élève n Préparation de l'enceinte L'enceinte doit être remplie de suspension, fermé et sans bulle d air. L agitation est lancée à vitesse modérée. Capteurs les deux capteurs doivent être présents, et en particulier : - la sonde lumineuse avec son capteur dirigé vers la lumière, - la sonde à dioxygène plongeant dans la suspension. A vérifier avant de lancer l acquisition Conditions de mesures Paramètres imposés : - temps de mesure, - indication graphique des conditions expérimentales et de leurs variations. Présentation des résultats - adaptation des échelles des axes aux phénomènes.

4 Fiche réponse élève ETABLISSEMENT : Classe : Nom : Prénom : A rendre à l issue de l épreuve

5 Document de secours Résultat obtenu en respectant le protocole de la fiche technique. NOM :. Prénom : (document à titrer et légender, et à rendre avec votre fiche-réponse)

6 Fiche barème d'évaluation Compétences évaluées (en gras, évaluation pendant la séance) Nom des candidats 1. Adopter une démarche explicative : la sonde à dioxygène permet de suivre le dégagement de dioxygène produit lors la phase photochimique. Réaliser une manipulation d après un protocole : - respect des différentes étapes du protocole (broyage fin, suspension bien filtrée, conservation au froid et à l obscurité) - utilisation maîtrisée du matériel et des produits (respect des quantités) 3. Utiliser une chaîne ExAO : - réalisation du montage selon les consignes (volume de suspension, bulles, capteurs, fermeture) - respect des conditions de mesures (durée d éclairement, moment d injection) - utilisation maîtrisée des fonctionnalités du logiciel (paramétrage, adaptation de l'échelle des axes) - paillasse bien organisée et matériel rangé en fin de manipulation 4. Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales : - utilisation de la fonction d impression - titre (la formulation y = f(x) est attendue) et légende (lumière, obscurité ; injection de l accepteur d électron) 3. Adopter une démarche explicative : - argumentation amenant à la nécessité conjointe de la lumière et d un accepteur d électrons pour la réalisation de la phase photochimique de la photosynthèse. Barème Note /0

7 Fiche laboratoire Matériel par poste : - solution de secours : une suspension de chloroplastes (lis, épinards, buis, persil ou troène) dans un petit erlenmeyer enveloppé de papier aluminium, placé dans un cristallisoir rempli de glaçons ; - un accepteur d électrons, par exemple du chlorure ferrique à 50 g.l -1 (0.5 ml) ou du DCPIP, ou éventuellement du ferri-cyanure de potassium à utiliser avec précautions ; - une petite seringue ; - une chaîne de mesure ExAO avec sonde oxymétrique, sonde photométrique, réacteur, logiciel d'acquisition déjà ouvert avec sonde correctement étalonnée, dispositif d impression. Remarque : des différences existant entre les dispositifs et logiciels des divers constructeurs, il est peut-être nécessaire d'adapter la fiche protocole au matériel disponible au laboratoire. Il est rappelé que toute modification doit recevoir l accord de l IA-IPR. Préparation de la suspension de chloroplastes (suspension de secours) : voir fiche technique élève Vérification de la qualité de la suspension de chloroplastes isolés : prélever une goutte de suspension, la monter entre lame et lamelle et observer au microscope. Préparation des solutions tampon - tampon tris-saccharose ph= phosphate-saccharose ph= 6.5 Tris : 0. M soit 4.3 g.l -1 Saccharose : 0.3 M soit g.l -1 Phosphate disodique : 0. M soit g.l -1 Phosphate monosodique : 0.1 M soit g.l -1 KCl : 0.08 M soit g.l -1 Saccharose :0.5 M soit g.l -1 A vérifier : le bon fonctionnement du PC, le bon fonctionnement de la lampe et du microscope, le réglage (à réaliser) de la sonde oxymétrique, l'état de la paillasse entre chaque candidat. A préparer : la solution de chlorure ferrique.

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