TP6 : le déroulement de la photosynthèse. La photosynthèse se réalise dans une feuille en présence lumière. Coloration bleu-noire Eau iodée Pas de coloration La synthèse d'amidon se réalise dans une feuille, à la lumière
Coloration d'un fragment de feuille d'élodée (à l'obscurité en a et à la lumière en b) Chloroplastes Coloration bleunoire localisée dans un chloroplaste En présence d'eau iodée, les chloroplastes d'une cellule se colore en bleu-noir, mettant en évidence la présence d'amidon, résultat de la photosynthèse. La synthèse de l'amidon a lieu dans les chloroplastes, à la lumière.
1- Chloroplastes/pigments chlorophylliens/photosynthèse La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, organite intracellulaire compartimenté ADN chloroplastique thylakoïdes Membranes Stroma Grains d'amidon Stroma et thylakoïdes constituent les deux compartiments du chloroplaste Le stroma est le lieu de synthèse de l'amidon Les thylakoïdes possèdent dans leur membrane les pigments chlorophylliens.
Les pigments chlorophylliens : extraction/caractéristiques Les pigments chlorophylliens Les pigments chlorophylliens absorbent las radiations de couleur bleue (400-500 nm) et de couleur rouge (650-700 nm)
Courbes d'absorption et d'action de pigments chlorophylliens en présence de radiations lumineuses Le spectre d'absorption indique les radiations lumineuses les plus absorbées Le spectre d'action indique les radiations lumineuses les plus efficaces pour la photosynthèse Il y a correspondance, les radiations lumineuses les plus absorbées par les pigments sont les plus efficaces pour la photosynthèse, on parle de pigments photosynthétiques.
2- La phase photochimique : thylakoïdes/atp/rh2 Expérience de Hill : Cette expérience montre qu'une suspension de chloroplastes permet une oxydoréduction entre l'eau et un accepteur d'électrons appelés R Cette oxydoréduction nécessite l'énergie de la lumière Photodissociation de l'eau : 2H 2 O = O 2 + 4H + + 4e - Réduction de l'accepteur : 2R + 4H + + 4 e - = 2RH 2 Énergie lumineuse 2H 2 O + 2R O 2 + 2RH 2
L'absorption d'un photon (énergie lumineuse) par un pigment chlorophyllien (notamment la chlorophylle a) entraîne une modification de sa configuration spatiale La chlorophylle a est excité et perd un électron au profit d'accepteurs qui se trouvent réduits Pour permettre le retour à l'état fondamental de la chlorophylle (état non excité), la chlorophylle a piège un électron provenant de l'oxydation de l'eau, du dioxygène est produit (on parle de photo-oxydation de l'eau)
La quantité d'atp augmente à la lumière (modérée et forte) et la quantité d'adp diminue Il se réalise une synthèse d'atp à la lumière ou photophosphorylation. La quantité du composant R diminue en présence de lumière (c'est la forme oxydée du composé RH 2 ) Donc cette diminution correspond à la formation du composé RH 2 à la lumière.
La phase photochimique permet grâce aux pigments chlorophylliens : - une absorption de l'énergie lumineuse des photons des radiations lumineuses (principalement les photons bleus et rouges) - une conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique : ATP/RH 2 - un dégagement de dioxygène
3- La phase chimique : fixation du CO 2 /synthèse des molécules organiques. Cette expérience permet de suivre le devenir du carbone du CO 2 absorbé Le CO 2 permet la formation d'apg, d'hexoses P et de RuBP La quantité d'apg et de RuBP sont stables d'où un équilibre entre les deux On en déduit : - la fixation de CO 2 se réalise sur le RuBP - cette fixation entraîne la formation de 2 APG - la molécule de RuBP est renouvelée - un carbone est utilisé à chaque cycle de Calvin
Le couplage phase photochimique-phase chimique : Expérience de Gaffron : (doc.2 page 20) La fixation du CO 2 nécessité des composés qui sont fabriqués à la lumière Couplage des deux phases : (doc.3 page 20 et doc.3 page 19) La phase chimique a lieu tant que les quantités d'atp et de RH 2 sont suffisantes Expérience d'arnon : Les thylakoïdes seuls ne peuvent réaliser la synthèse de molécules organiques La fixation du CO 2 a lieu dans le stroma La présence de stroma et de thylakoïdes éclairés permet la synthèse de molécules organiques Le stroma seul en présence d'atp et de RH 2 est lieu de synthèse de molécules organiques Les molécules chimiques ATP et RH 2 synthétisées lors de la phase photochimique permettent la fixation du CO 2 et la production de molécules organiques lors de la phase chimique : il y a couplage entre les deux phases.
Schéma bilan du déroulement de la photosynthèse