bac S 2004 Asie

Partie 2.2 : enseignement de spécialité (6 points) Diversité et complémentarité des métabolismes

On cherche à préciser les conditions et le rôle des réactions de la phase photochimique. Ces réactions ont lieu dans la membrane du thylakoïde des chloroplastes.

A l'aide de l'exploitation et de la mise en relation des documents 1, 2 et 3, vous indiquerez la nature, les conditions de formation et le rôle des molécules formées lors de la phase photochimique.

document 1 : Etude des échanges de dioxygène chez les végétaux chlorophylliens

a. Evolution de la concentration de dioxygène dans une suspension d'organites

Evolution de la concentration de dioxygène dans une suspension d’organites exposés
ou non à la lumière et en présence ou non d'un oxydant

On réalise un broyat de feuilles d'épinards en présence d'un tampon phosphate de pH 6,5. Après filtration, on obtient un filtrat qui correspond à une suspension d'organites cellulaires.

Parmi ces organites, on trouve des mitochondries et des chloroplastes. Le protocole utilisé ne permet pas de conserver les chloroplastes intacts : seuls les thylakoïdes restent intacts, les constituants du stroma se trouvent dilués dans le milieu qui a servi à l’extraction.

Grâce à une chaîne EXAO, on mesure l'évolution de la concentration en dioxygène de cette suspension d’organites en fonction du temps ; en présence ou non de lumière et après ajout, dans le milieu, d'un oxydant (réactif de Hill) au temps : 6 minutes.

On rappelle que dans une cellule vivante, on ne trouve pas de réactif de Hill mais une molécule (R) qui peut accepter des électrons et des protons (H1).

b. Expérience de Ruben et Kamen

En 1940, Ruben et Kamen placent une suspension d’algues vertes fortement éclairée, en présence de CO2, dans de l’eau dont l’oxygène 16O est remplacé par l'isotope 18O (H218O). Ils suivent le devenir de l'isotope 18O et obtiennent des résultats qui peuvent se résumer par l'équation suivante :
6CO2 + 12H218O → C6H12O6 + 618O2 + 6H2O

document 2 : Recherche des conditions de synthèse d'ATP par une solution de thylakoïdes


Composition du milieu contenant
les thylakoïdes intacts		 Conditions
d’exposition
de la solution		 Résultats obtenus
1 Solution contenant un oxydant mais
dépourvue d’ADP et de phosphate
inorganique (Pi).		 Lumière Pas de synthèse d’ATP
2 Solution contenant un oxydant,
de l’ADP et du phosphate inorganique.		 Lumière Synthèse d’ATP
3 Solution contenant un oxydant,
de l’ADP et du phosphate inorganique.		 Obscurité Pas de synthèse d’ATP
4 Solution contenant de l’ADP
et du phosphate inorganique,
mais dépourvue d’oxydant.		 Lumière Pas de synthèse d’ATP
On réalise une série d'expériences, dont les résultats sont présentés dans le tableau ci-contre, sur des solutions de thylakoïdes intacts.

document 3 : Expérience de Gaffron


En 1951, Gaffron et ses collaborateurs travaillent sur une suspension d'algues vertes unicellulaires (Scenedesmus).

Ces algues sont cultivées dans un milieu dans lequel barbote du dioxyde de carbone radioactif (14CO2). La solution est éclairée pendant une heure par un faisceau lumineux de forte intensité, puis placée à l'obscurité.

Les chercheurs mesurent pendant toute la durée de l'expérience la quantité de 14CO2 incorporé dans la matière organique par les algues vertes. Les résultats obtenus sont présentés dans le graphe ci-dessus.

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