TP : la phase photochimique de la photosynthèse
Diversité et complémentarité des métabolismes
| Problématique : le dioxygène vient-il du dioxyde de carbone ou de l'eau (cf manuel p.20-21) ? mots-clés : ATPase, chloroplaste, eau, dioxygène, oxydation, réduction, transporteur d'hydrogène, tylakoïdes (granum). |
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1 L'origine du dioxygène
La photosynthèse est souvent représentée par l'équation globale suivante (Sachs, Liebig vers 1850) :
Hors vers 1930, Van Niel, en étudiant la photosynthèse anaérobie des bactéries sulphureuses propose (X étant un composé oxydé dans la réaction, le soufre dans le cas étudié) :
Expérience de Ruben et Kamen (1941) : une suspension de chlorelles (algues vertes unicellulaires) cultivée dans de l'eau marquée par un l'isotope lourd 18O produit du dioxygène 18O2 (cf exercice 2 p.29).
Problème : puisque l'O2 vient de l'H2O, que devient l'H ?
Hypothèse : nécessité d'un accepteur.
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Hors vers 1930, Van Niel, en étudiant la photosynthèse anaérobie des bactéries sulphureuses propose (X étant un composé oxydé dans la réaction, le soufre dans le cas étudié) :
6CO2 + 12H2X -> C6H12O6 + 6H2O + 12X
Expérience de Ruben et Kamen (1941) : une suspension de chlorelles (algues vertes unicellulaires) cultivée dans de l'eau marquée par un l'isotope lourd 18O produit du dioxygène 18O2 (cf exercice 2 p.29).
Réécrivez l'équation en représentant l'18O de l'eau avec un astérisque rouge : O*.
Problème : puisque l'O2 vient de l'H2O, que devient l'H ?
Hypothèse : nécessité d'un accepteur.
2 Pouvoir réducteur d’un extrait de chloroplastes
Le principe de l'expérience consiste à mettre les tylakoïdes des chloroplastes en présence d'un oxydant (dichlorophénol indophénol ou DCPIP) qui remplace les accepteurs d’hydrogène symbolisés par R normalement présents dans les chloroplastes entiers (ces accepteurs naturels sont épuisés ou dilués car beaucoup de chloroplastes sont brisés dans la préparation). Les solutions de DCPIP sont bleues à l'état oxydé et incolores à l'état réduit. Cette expérience est proche de l'expérience historique réalisée par Hill (1937).
Proposez un protocole expérimental, puis réalisez l'expérience après lecture de la fiche-guide (cf liens ci-dessous).
On considère que le filtrat contient les chloroplastes brisés passés à travers le coton et qu'il se comporte comme des tylakoïdes isolés. Présentez l'expérience et expliquez-en les résultats..
On considère que le filtrat contient les chloroplastes brisés passés à travers le coton et qu'il se comporte comme des tylakoïdes isolés. Présentez l'expérience et expliquez-en les résultats..
3 Réduction du DCPIP et dégagement de dioxygène
Un extrait acellulaire est réalisé comme précédemment. Pour améliorer les résultats, on centrifuge éventuellement cet extrait. Vous allez suivre la décoloration du DCPIP par colorimétrie : fiche-guide, ou par oxymétrie : fiche-guide. Un microscope sera installé au bureau pour présenter la suspension de chloroplastes.
Présentez l'expérience et expliquez-en les résultats.