Mise en situation et recherche à mener. Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes)

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Lucille Forget
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1 Fiche sujet candidat (1/2) Mise en situation et recherche à mener Entre 1937 et 1940, les biochimistes recherchent quelle est la molécule (notée ci-dessous) qui est réduite (H 2 ) lors de l oxydation de l'eau en dioxygène au sein des chloroplastes. ertains supposent que le O 2 est cette molécule, conformément à l'équation bilan de la photosynthèse : 6O H 2 O 6 H 12 O O 2 On cherche, comme ces biochimistes, à savoir si c'est le O 2 qui est réduit lors de l oxydation de l'eau, pendant la phase photochimique. Ressources ouplage de l'oxydation de l'eau et de la réduction d'une molécule au sein des chloroplastes (thylacoïdes) à la lumière Matériel biologique : végétal chlorophyllien Matériel envisageable : de laboratoire (verrerie, instruments ) d observation (microscope, loupe binoculaire ) de mesure et d expérimentation (balance, chaine ExO ) informatique et d'acquisition numérique Etape 1 : oncevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes) Proposer une démarche d investigation permettant de déterminer si, dans les chloroplastes éclairés, le O 2 est le composé réduit lors de l oxydation de l'eau. ppeler l examinateur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet. Votre proposition peut s appuyer sur un document écrit (utiliser les feuilles de brouillon mises à votre disposition) et/ou être faite à l oral.

2 Fiche sujet candidat (2/2) Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole ExO afin de montrer que, dans une suspension de fragments de chloroplastes éclairés et malgré la présence de O 2, un oxydant intermédiaire (réactif de Hill) est nécessaire pour que la réaction d'oxydation de l'eau ait lieu. ppeler l examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide. Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer. Répondre sur la fiche-réponse candidat, appeler l'examinateur pour vérification de votre production. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats obtenus pour déterminer si c'est le O 2 qui est le composé réduit lors de l oxydation de l'eau lors de la phase photochimique. Répondre sur la fiche-réponse candidat.

3 Matériel: - une suspension de thylacoïdes - une chaîne d acquisition ExO comprenant une sonde à O 2 et sa fiche technique. - un logiciel d acquisition et sa fiche technique - une lampe puissante (type projecteur de diapositives) - une pipette et une propipette - une seringue de 1mL - une seringue de 20 ml - du papier absorbant - un oxydant = réactif de Hill Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Fiche-protocole - candidat Recommandations à suivre pendant l expérimentation : - Remplir complètement le bioréacteur - Respecter une durée de mesure de 8 minutes (6 premières minutes à la lumière et les 2 minutes restantes à l obscurité) - Injecter le réactif de Hill (2 ml) au cours de la mesure Réalisation du dispositif expérimental (voir schéma ci-dessous) et des mesures : 1. Remplir l'enceinte avec la suspension de thylacoïdes et agiter. 2. Installer la sonde oxymétrique. 3. Lancer les mesures pour montrer : - qu à la lumière, malgré la présence de dioxyde de carbone dissous, il n'y a oxydation de l'eau en dioxygène qu en présence d'un oxydant, ici le réactif de Hill. - qu il s'agit d'une oxydation dépendant de la lumière. Schéma du dispositif expérimental Remarque : les chloroplastes sont éclatés lors de l extraction, ce qui libère les thylacoïdes.

4 Fiche barème d évaluation curseur oncevoir une stratégie pour résoudre une situation problème Niveau = niveau auquel on ajoute les résultats attendus : - si on observe o un dégagement d O 2 en absence de O 2 mais en présence d'un autre oxydant o une absence de dégagement en présence de O 2 mais sans un autre oxydant alors O 2 n'est pas le composé réduit à la suite de l oxydation de l'eau Niveau = niveau auquel on ajoute l'idée de : - contrôle de la présence de O2 et de l'éclairement mais sans préciser ce qui est attendu selon que le O 2 est le composé réduit ou non Niveau : Idée de : - chloroplastes et système de mesure de la concentration en O 2 ou O 2 mais il manque le contrôle des paramètres : - présence et absence du O 2 - éclairement pendant au moins une partie de l expérience Niveau : Incohérent - cellules entières et non chloroplastes - pas de sonde à O 2 pour suivre le déroulement de la photosynthèse Stratégie opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution rigoureuse, réalisable au laboratoire en accord avec le problème. Le candidat précise ce qu il s attend à obtenir. Stratégie presque opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution suffisamment rigoureuse qui répond au problème posé mais ne précise pas ce qu il s attend à obtenir. Stratégie peu opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution réalisable au laboratoire mais insuffisamment rigoureuse ou incomplète pour répondre au problème posé Stratégie non opérationnelle ou absente. Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Gestion de l outil : ide mineure : - remarques orales ou conseils - le rangement du poste de travail est comptabilisé comme une aide mineure ide majeure : - fiche procédure détaillée - l'examinateur réalise le geste à la place du candidat - l'examinateur intervient pour imposer au candidat les conditions de travail et les règles de sécurité Obtention de résultats exploitables : ide mineure : remarques orales ou conseils ide majeure : l examinateur oriente le candidat vers le document-secours Le candidat met en œuvre le protocole de manière satisfaisante, seul ou avec une aide mineure (maitrise le matériel, respecte les consignes et gère correctement son poste de travail). Il obtient des résultats exploitables. Le candidat met en œuvre le protocole de manière satisfaisante mais avec des aides mineures répétées. Il obtient des résultats exploitables. Le candidat met en œuvre le protocole de manière correcte mais avec une aide majeure. Il obtient des résultats exploitables. Le candidat met en œuvre le protocole de manière approximative ou incomplète malgré toutes les aides apportées. Il n obtient pas de résultats exploitables. Un document de secours est indispensable.

5 Présenter les résultats pour les communiquer. Respect des règles inhérentes au mode de communication choisi : essin, image numérique, schéma, tableau, diagramme Exactitude et exhaustivité des éléments de commentaire associés : - le matériel utilisé est précisé - la concentration en dioxygène est suivie au cours du temps - le moment de l injection(s) de l accepteur d électrons est repéré ainsi que l absence ou la présence de la lumière Le candidat présente un résultat compréhensible, complet et exact, qui respecte les règles de communication. Le candidat présente un résultat compréhensible, complet et exact, mais qui ne respecte pas les règles de communication. Le candidat présente un résultat peu compréhensible et/ou incomplet et/ou inexact. Le candidat présente un résultat incompréhensible. Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Niveau = niveau auquel on ajoute : - donc, le O 2 n'est pas le composé réduit à la suite de l oxydation de l'eau lors de la phase photochimique ; il y a un intermédiaire (= un oxydant) Niveau = - le candidat relie le dégagement d'o 2 à la présence simultanée de lumière et du réactif de Hill mais ne statue pas sur le rôle du O 2 comme composé réduit Niveau : - le candidat ne relie pas le dégagement d'o 2 à la nécessité de la présence simultanée de lumière et du réactif de Hill, qu'il envisage ou non le rôle du O 2 Non cohérent Le candidat utilise de manière satisfaisante (pertinente, complète, exacte et critique) les informations tirées des résultats obtenus pour apporter une réponse au problème posé. Le candidat exploite de façon satisfaisante les résultats mais ne répond pas au problème posé. Le candidat exploite les résultats de façon non satisfaisante qu'il y ait ou non référence au problème posé. Le candidat n'exploite pas les résultats de façon satisfaisante et ne répond pas au problème posé.

6 Fiche protocole détaillée Partie 1 : Réalisation du montage et paramétrage 1. Remplir l'enceinte avec ml la suspension de thylacoïdes sans oublier d'ajouter l'agitateur magnétique. 2. Installer la sonde oxymétrique. 3. Fermer l'enceinte, vérifier l absence de bulle d air et la bonne position des sondes. 4. giter à vitesse modérée. 5. Préparer une seringue avec ml d accepteur d électrons. 6. Paramétrer la mesure (en s aidant de la fiche technique du logiciel utilisé) : durée de la mesure = 8 min. Partie 2 : cquisition des résultats 4. Éclairer et attendre la stabilisation des mesures avant de lancer l'enregistrement. 5. Injecter à T = 4 min, dans le réacteur, ml d accepteur d électrons et poursuivre l enregistrement durant 2 minutes 6. Éteindre à T = 6 min et terminer l'enregistrement. 7. imprimer le graphe obtenu (éventuellement, enregistrer)

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