Compte rendu sur la photosynthèse

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Table des matières

Introduction        3

Material and Methods        3

Résultats        4

Discussion        6

Bibliographie        7

Introduction

La photosynthèse est réalisée par des organismes autotrophes, cela signifie qu’ils produisent eux-mêmes leur matière organique à partir d’éléments minéraux. Ces organismes autotrophes sont souvent phototrophes, cela veut dire qu’ils sont capables d’utiliser l’énergie lumineuse afin de convertir cette énergie en étapes chimiques. On observe un dégagement de dioxygène lorsque la plante réalise la photosynthèse. En effet, la photosynthèse des végétaux supérieurs est responsable de la fixation et de la réduction de CO2 ainsi que la libération d’O2. Cette photosynthèse est localisée au niveau des chloroplastes. La conversion de l’énergie lumineuse en énergie de liaison chimique et en pouvoir réducteur se réalise au niveau des membranes des thylakoïdes au cours de la phase claire appelée également le cycle réducteur des pentoses phosphates ou cycle de Calvin. Tandis que la réduction du carbone inorganique en carbone organique a lieu dans le stroma des chloroplastes au cours de la phase sombre. Cette matière organique synthétisée peut être stockée sous la forme de grains d’amidon. Il existe de multiples pigments photosynthétiques nécessaires à la réalisation de la photosynthèse par les chloroplastes de ces végétaux. Les trois types de pigments que l’on connait sont les chlorophylles, les caroténoïdes et les phycobilines On peut extraire et séparer ces différents pigments.

Les objectifs de ce TP seront de faire varier différents paramètres environnementaux afin d’observer leurs impacts sur l’activité photosynthétique et de faire le lien entre l’énergie solaire et la synthèse de molécules carbonées chez les végétaux.

Material and Methods

During these two-practical works, we carried out multiple experiments and manipulations. To carry out these experiments and manipulations, we have different plant materials such as an aquatic plant named Elodea canadensis but we also have an extract of potato tuber and the supernatant of the parsley mill. Elodea canadensis will be used to observe the impact of different environmental parameters on the plant. To do this, we will vary the distance (30, 20 and 10 cm) between the device containing the plant and the light.  We will also use filters (blue, green and red) to vary the quality of the light and we will also change the concentration of CO2 (0.1%, 0.5%, 1%). We’re going to look at the oxygen variations with the ExAO system.

In order to make the link between solar energy and the synthesis of carbon molecules in plants, we performed an ascending chromatography using an extract of parsley supernatant, to determine which pigments are present in this extract. Next, with potato tuber extract containing starch, which is a reserve polysaccharide in terrestrial plants and green algae. It is composed of amyloidosis as well as amylopectin, it has been demonstrated the ability of a crude extract of potato tubers to synthesize amyloidosis from its precursor, glucose-1-phosphate. This experiment quantified the starch content using spectrophotometry because it is known that by adding Lugol in an environment containing amyloidosis, a blue complex will form and a pink complex will form in contact with amylopectin.

Résultats

On étudie l’effet de l’intensité lumineuse sur l’activité photosynthétique. Les résultats sont présentés dans la figure 1. Nous avons pesé 0.81g de matière fraiche. On voit que pour une Intensité lumineuse de 0.01 cm^-2, on a environ 2.6*10^-5 qui est la valeur la plus élevée[pic 6]

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On observe l’effet de la concentration en CO2 sur l’activité photosynthétique. Les résultats sont donnés dans la figure 2. On observe un pic lorsque la concentration du milieu atteint 0.5% et une diminution de part et d’autre de ce pic.[pic 8]

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On recherche l’effet de la qualité de la lumière sur l’activité photosynthétique. On présente les résultats dans la figure 3. On peut remarquer que pour une longueur d’onde de 550 nm, l’IPB est égal à 0, il s’agit de la couleur verte.[pic 10][pic 11]

On veut quantifier la synthèse d’amidon. Pour se faire, on décide de placer des tubes contenants soit l’extrait A (6 tubes) soit l’extrait B (dernier tube) au bain marie pendant 0, 5, 10, 15, 20 et 30 minutes. On arrête les réactions enzymatiques en plaçant les tubes dans la glace une fois que leur temps imparti est fini. En lisant les absorbances de chaque tube, au spectrophotomètre, on obtient le graphique présentait dans la figure 4.

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On veut établir la composition pigmentaire des différentes parties de la feuille. Pour se faire, nous avons réalisé une chromatographie ascendante, les rapports frontaux sont présentés dans le tableau ci-dessous. Et les couleurs des pigments sont représentés sur la figure 5.[pic 14]

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Discussion

Pour commencer, on observe grâce à la figure 4 l’augmentation de l’absorbance quand le temps augmente donc que la concentration en amidon augmente. On remarque une différence entre la courbe de nos valeurs personnelles et celle où on a fait la moyenne des absorbances des autres groupes. En effet, la courbe réalisée à partir des moyennes des groupes est plus précise car on a eu plusieurs valeurs donc si quelqu’un a été moins précis et qu’un autre a été extrêmement précis, ça compensera. Tandis qu’avec nos valeurs personnelles, il est possible d’avoir été imprécis dans le prélèvement des volumes donc on a tous des valeurs différentes. C’est pourquoi, la courbe faite à partir de la moyenne des absorbances de tous les groupes est plus précise.

Lorsqu’on place le tube B où l’extrait de tubercule a été bouilli, pendant 30 minutes dans le bain marie et qu’on mesure l’absorbance, on observe qu’elle est très faible. On observe qu’il n’y a pas de concentration d’amidon donc qu’il n’y a pas d’activité enzymatique.

On remarque que la formation d’amidon est dépendante du temps, de plus la production d’amidon est nulle ou quasiment nulle dans le tube contenant l’extrait bouilli. En effet, on n’a pas de production d’amidon, si l’on dénature l’enzyme. Cette expérience permet donc de montrer que ce n’est pas une synthèse chimique, mais une synthèse biochimique car la synthèse d’amidon est catalysée par des protéines. De plus, on observe que pour le tube témoin, qui n’a pas été mis au bain marie et donc celui à 0 minute, est différent de 0, cela signifie qu’il y a déjà de l’amidon dans l’extrait de tubercule de pomme de terre. On peut ajouter à cela que la synthèse biochimique est effectuée à l’aide de la lumière captée par les photosystèmes au cours de la photosynthèse. La lumière est transformée en énergie chimique au cours de cette photosynthèse et plus précisément au cours de la phase claire afin de produire de l’oxygène. En effet, on observe à l’aide de la figure 1 que plus l’intensité lumineuse augmente, plus l’IPN augmente. On peut expliquer cela par l’augmentation du nombre de photosystèmes activés et donc une augmentation de l’activité photosynthétique. On peut déduire de cette figure le point de compensation. C’est-à-dire, l’endroit sur la courbe où l’Intensité photosynthétique nette (IPN) = Intensité Respiratoire (IR) et donc l’intensité photosynthétique brute (IPB) est égale à 0. On trouve que l’intensité lumineuse est égale à 0.0015 cm^-2 quand l’IPB est nulle. A ce niveau, on remarque que le dégagement en dioxygène est compensé par la respiration mitochondriale. A l’aide de la figure 2, on observe qu’en plongeant la plante dans des solutions diluées et tamponnées de bicarbonate entre 0.1% et 0.5%, l’IPN augmente donc la teneur en CO2 aussi. Au-delà de 0.5%, le CO2 devient un facteur limitant. La concentration optimale est de 0.5% pour le CO2. Ce CO2 est consommé au cours de la phase obscure avec l’ATP et le NADPH+H+ pour produire des sucres.

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