Correction du DS1

Exercice 1 : QCU.

1.  La phase photochimique est appelée ainsi car :

a. Elle génère des processus biochimiques lumineux ;

b. Elle est entièrement dépendante de la présence de la lumière ;

c. Elle est uniquement dépendante de la température de la lumière ;

d. Elle convertit l'énergie lumineuse des photons en énergie mécanique.

 

2.  Le chloroplaste est :

a. Un organite cellulaire spécialisé dans la photosynthèse en anaérobie ;

b. Un organite cellulaire compartimenté en plusieurs organites cellulaires ;

c. Un compartiment divisé en territoires coopérant étroitement lors de la photosynthèse ;

d. Spécialisé dans l’utilisation du carbone organique pour produire du carbone minéral.

 

3. Les chlorophylles d'une plante verte :

a. Sont des pigments localisés au niveau des thylakoïdes qui réduisent le dioxyde de carbone ;

b. Sont les seuls pigments capables d'absorber la lumière ;

c. Présentent un spectre d'absorption identique au spectre d'action de la lumière sur la photosynthèse ;

d. Absorbent les longueurs d'onde correspondant au bleu et au vert du spectre lumineux.

 

4. La photosynthèse est un processus biochimique :

a. Indépendant de la lumière et assurant l'assimilation du carbone minéral ;

b. Composé de deux phases complémentaires et simultanées dans le cytoplasme ;

c. Assurant la fourniture en énergie pour des organismes chlorophylliens ;

d. Inexistant à l'obscurité, ou pour un organisme dépourvu de pigments verts.

 

5. Le dioxyde de carbone de l'air :

a. Est la source d’énergie nécessaire à la photosynthèse ;

b. Est à l’origine de l’O2 dégagé lors de la photosynthèse ;

c. Est oxydé en matière organique lors de la photosynthèse ;

d. Est réduit en matière organique lors de la photosynthèse.

 

Exercice 2 : Le fonctionnement des Cyanobactéries.

  1. Quel est le processus métabolique qui a permis cette modification de l’atmosphère ? (Justifiez votre réponse). /1

L’atmosphère primitive s’est petit à petit enrichie en O2. La production d’O2 s’effectue au cours de la photosynthèse. Le processus métabolique responsable de la modification de l’atmosphère est donc la photosynthèse.

  1. Analysez le document 1 afin de déterminer le fonctionnement des Cyanobactéries. /2

Le document 1 est un graphique obtenu en ExAO, montrant la concentration en O2 et en CO2 du milieu en présence de Cyanobactéries, en fonction du temps et de la lumière.

En absence de lumière, pendant les 6 premières minutes de l’expérience, on observe que la concentration en O2 passe de 244 µmol.L-1 à 224 µmol.L-1. Il y a diminution de la concentration en O2 du milieu. Dans le même temps, la concentration en CO2 passe de 16 µmol.L-1 à 21 µmol.L-1. Il y a augmentation de la concentration en CO2 dans le milieu. A l’obscurité, la Cyanobactéries consomment du dioxygène et produisent du dioxyde de carbone. Donc elles respirent.

En présence de lumière, durant les 6 dernières minutes de l’expérience, on observe que la concentration en O2 passe de 224 µmol.L-1 à 238 µmol.L-1. Il y a augmentation de la concentration en O2 du milieu. Pour le CO2, la concentration passe de 21 µmol.L-1 à 16 µmol.L-1. Il y a diminution de la concentration en CO2. A la lumière, les Cyanobactéries produisent du dioxygène et consomment du dioxyde de carbone donc elles pratiquent la photosynthèse.

 

  1. Tirez les informations du document 2 qui sont des arguments en faveur de l’autotrophie chez les Cyanobactéries. /2

Le document 2 est constitué d’une électronographie de Cyanobactérie et d’une chromatographie des pigments des thylakoïdes des Cyanobactéries.

Sur l’électronographie, on peut voir que les Cyanobactéries possèdent des thylakoïdes qui sont dans le chloroplaste chez les végétaux verts le lieu de capture de l’énergie lumineuse.

De plus, ce document montre la présence de réserves glucidiques dans le cytoplasme de la cellule. Ces glucides sont un des produits de la photosynthèse.

La chromatographie nous montre qu’ils possèdent de la chlorophylle a qui est le pigment photosynthétique.

 

  1. Analysez le document 3 afin de déterminer les mécanismes biochimiques qui ont lieu au sein des Cyanobactéries. /5

Le document 3 est un tableau reprenant les résultats d’une expérience de fixation du 14CO2. La quantité de CO2 marqué traduit la quantité de molécules organiques produites : plus la radioactivité est importante plus il y a de molécules organiques produites.

Dans la première expérience, le cytoplasme et les thylakoïdes ayant séjourné à la lumière, dans un milieu riche en ADP, en phosphates et en composés oxydés, sans CO2, sont placés à l’obscurité et avec du 14CO2. On obtient alors 96 000 coups par minute. Il s’agit de conditions proches de celle de la nature. Cela constitue donc l’expérience témoin.

Dans la deuxième expérience, on place le cytoplasme à l’obscurité et en présence de CO2 marqué. On observe une radioactivité de 4000 coups par minutes. Il y a très peu de radioactivité donc très peu de molécules organiques produites. La photosynthèse dans ces conditions n’a pas pu avoir lieu correctement. Cependant, on peut dire qu’elle a lieu au moins en partie dans le cytoplasme et que le thylakoïde est nécessaire.

Dans la troisième expérience, le cytoplasme est laissé à l’obscurité mais on lui apporte de l’ATP et du CO2 marqué. On observe une radioactivité de 43000 coups par minute. La moitié des molécules organiques a pu être produite par rapport à l’expérience témoin. La photosynthèse a donc pu en partie avoir lieu grâce à la fourniture d’énergie sous forme d’ATP. Cet ATP est normalement fourni par le thylakoïde.

Dans la quatrième expérience, le cytoplasme est laissé à l’obscurité et on lui apporte de l’ATP et un composé réduit (RH2). On observe une radioactivité de 97000 coups par minute. La photosynthèse s’est ici correctement déroulée : il y a production d’une grande quantité de molécules organiques grâce à l’apport d’ATP et d’un composé réduit, normalement fourni par le thylakoïde.

Pour conclure, les Cyanobactéries sont capables de faire de la photosynthèse :

Une première phase a lieu au niveau du thylakoïde, en présence de lumière et produit un composé réduit et de l’ATP.

La deuxième phase a lieu dans le cytoplasme. Elle utilise le composé réduit, l’énergie contenue dans l’ATP et le CO2 pour produire des molécules organiques.

 

  1. A partir des réponses apportées aux questions 2, 3 et 4, réalisez un schéma bilan du processus métabolique réalisé par les Cyanobactéries  à l’origine de l’oxygénation de l’atmosphère terrestre.  /5
Ds1
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