Correction du 1TD2.

La phase photochimique de la photosynthèse.

  1. A partir du document 1 de l’annexe 1 et par un raisonnement rigoureux, déduire de l’expérience le rôle des thylakoïdes.

L’expérience 1 montre que le stroma seul ne permet pas la production de molécules organiques par incorporation de CO2. En revanche, la comparaison des expériences 1 et 2 montre que les thylakoïdes exposés à la lumière permettent cette synthèse. Il apparaît donc que les thylakoïdes exposés à la lumière sont nécessaires à la synthèse de glucides dans le stroma des chloroplastes. L’expérience 3 montre que les thylakoïdes exposés à la lumière peuvent être remplacés par un apport de RH2 et d’ATP. On peut donc déduire de cette expérience que les thylakoïdes exposés à la lumière sont responsables de la production d’ATP et de RH2 nécessaires au fonctionnement du cycle de Calvin.

 

  1. Proposer une interprétation des résultats de l’expérience de Graffon relatée dans les documents 1 et 2 de l’annexe 1.

L’expérience de Graffon montre une incorporation élevée et constante de CO2 lorsque les Algues sont exposées à la lumière. En effet, ces cellules chlorophylliennes réalisent alors la photosynthèse. A l’obscurité, l’incorporation cesse rapidement : la photosynthèse est un processus qui exige de la lumière.

Cependant, on constate que l’incorporation du CO2 ne cesse pas immédiatement lors du passage à l’obscurité mais diminue progressivement pendant 20 secondes environ. Cela montre que l’incorporation du CO2 peut chimiquement se produire à l’obscurité mais est tributaire de phénomènes qui exigent directement de la lumière.

L’expérience d’Arnon permet de proposer une explication :

  • A la lumière les thylakoïdes fournissent en permanence ATP et RH2 nécessaire au fonctionnement du cycle de Calvin. Il y a donc incorporation constante de CO2.
  • Lors du passage à l’obscurité, la production d’ATP et de RH2 par les thylakoïdes cesse. Cependant l’incorporation du CO2 se poursuit un court instant en utilisant les stocks manifestement très limités d’ATP et RH2 précédemment produits par les thylakoïdes à la lumière.

 

  1. Interpréter les résultats de l’expérience du document 3 de l’annexe 1 à l’aide du cycle de Calvin (voir 1TD 1 ou document 4 page 23)

A la lumière les thylakoïdes fournissent ATP et RH2 nécessaires au fonctionnement du cycle de Calvin. APG et RuBP sont utilisés au fur et à mesure de leur production, donc leur quantité reste constante.

A l’obscurité, on constate une augmentation de la quantité d’APG et une diminution de la quantité de RuBP. En effet, à l’obscurité, l’apport d’ATP et de RH2 est interrompu (car ceux-ci sont produits par les thylakoïdes exposés à la lumière) : le cycle de Calvin cesse donc de fonctionner, la réduction de l’APG en triose étant alors impossible. Le RuBP encore présent peut se transformer en APG mais il n’est pas régénéré : sa quantité diminue donc. L’APG s’accumule mais il n’est pas transformé en triose : sa quantité augmente.

 

  1. Que montre l’expérience de Hill (annexe 2) ? Préciser l’origine du dioxygène rejeté et le rôle que l’on peut attribuer à la lumière.

De 0 à 1 minute, on ne constate aucune production d’O2.la réaction ne se produit pas. L’ajout de 0,1 mL de réactif se traduit par la production d’O2 qui révèle l’oxydoréduction entre l’eau et le réactif. Celle-ci cesse rapidement par épuisement du réactif : en effet, la production d’O2 est réactivée par l’injection d’une nouvelle quantité de réactif (t =3 min). Au temps t = 5 min, le passage à l’obscurité se traduit par un arrêt immédiat de la production d’O: ceci montre que cette oxydoréduction nécessite l’énergie lumineuse.

L’expérience de Hill montre qu’une suspension de chloroplastes permet une oxydoréduction entre l’eau et un accepteur d’électrons. Cependant, la réduction de l’accepteur n’est possible qu’en présence de lumière car, elle exige de l’énergie.

C’est cette oxydoréduction qui permet de former   transporteurs réduits RH2 nécessaire à la phase chimique de la photosynthèse. Le cycle de Calvin est donc couplé à cette oxydoréduction, qui exige de la lumière. Les H nécessaire à la réduction du CO2 provient donc de la dissociation de la molécule d’eau. L’O de la molécule d’eau, qui n’est pas nécessaire, est rejeté sous forme d’O2. L’O2 produit au cours de la photosynthèse provient donc de l’eau.

 

 

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