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Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
A Savoir Mise en évidence
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
A Savoir Mise en évidence
Définitions - Autotrophe
Mise en culture de cellules -avec et sans MO
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
Savoir Mise en évidence
Définitions - Autotrophe
- Photo autotrophe
Mise en culture de cellules -avec et sans MO
Recherche de MO-Avec et sans lumière
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
Savoir Mise en évidence
Définitions - Autotrophe
- Photo autotrophe
- Equation de la photosynthèseLumière + 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Mise en culture de cellules -avec et sans MO
-Avec et sans lumière
- Echanges gazeux ExAO
[O2] et [CO2] en fonction du temps dans un milieu avec des cellules d'élodées, avec et sans lumière.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20
temps (min)
[ ] (µmol/L)
O2 (µmol/L) CO2 (µmol/L)
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
Savoir Mise en évidence
Définitions - Autotrophe - Photo autotrophe- Equation de la photosynthèseLumière + 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Oxygène de O2 est celui de H2OLumière + 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O
- Echanges gazeux ExAO
-Expérience de Ruben et Kamen
Proportion de molécules comportant 18O
eau CO2
O2
produit
Suspension A
0,85 0,20 0,84
Suspension B
0,20 0,68 0,20
Lumière + 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
C el lu les d ’E lo dée so u m ises à l’o bscu rité pu is co lo rées à l ’eau io dée.
C el lu les d ’E lo dée so u m ises à la lu m ière pu is co lo rées à l ’eau io dée.
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A Définition
globule lipidique
ribosomes
thylacoïde (granum)
thylacoïde (du stroma)ADN
amidon
stroma
enveloppe
(2 membranes)
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
Deux phases :-phase photochimique : lumière , CO2
- phase non photochimique : lumière , CO2
HillGaffron
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
phase non photochimique : fixation du CO2
la lumière n’y intervient pas directement mais utilise les produits de la phase
photochimique
Expérience de Gaffron
Quantité de CO2 fixée (u.a.)
T (sec.)
0 10 20Lumière pendant 1 heure obscurité
phase photochimiqueLe CO2 n’y intervient pas
(cf réaction de Hill)
Photosynthèse
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
La phase photochimique au niveau de la membrane des thylacoïdes, l’oxydation de l’eau : 2H2O O2 + 4 H+ + 4 e-
2R + 4 H+ + 4 e- 2 RH2.ADP + Pi ATP
6H2O + 6R + nADP + nPi O2 + 2 RH2 + nATP
Hill
2 4 6 8 10 12 14
t (min)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
taux
_O2
(O2m
g/L)
Obscurite lumiere
reactif de Hill
obscurite
lumiere
Réaction de Hill
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
La phase non photochimique
6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi + 12R
= Produits de la phase photochimique
CalvinCalvin et Bassham
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
5 secondes d'exposition 60 secondes d'exposition
3 secondes d'exposition
1: glycine (acide aminé)2: saccharose3: acide phospho glycérique (APG ou PGA = C3 )4: hexose phosphate ( C6)5: ribulose diphosphate =Rudi-P ( C5)
Chromatogramme témoin
1
23
4 5
CO2
APG
Hexoses P
Glycinesaccharose
Ru bP
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
obscuritélumière
010 20 30 40
T (mn)
Rudi-P (C5P2)
APG (C3)
Glucides
10000
Radioactivité (cp/mn)
20000
CO2
APG
Hexoses P
Glycinesaccharose
Ru bP
Produits de la phase
photochimique
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
La phase non photochimique
6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi + 12R
CalvinCalvin et Bassham
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
La phase non photochimique
6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi + 12R
Dans le stroma
CalvinCalvin et Bassham
Arnon
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
A Savoir Mise en évidence
La phase non photochimique
6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi + 12R
Dans le stroma
Couplage des deux phases
CalvinCalvin et Bassham
Arnon
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
• La phase photochimique• La phase non photochimique :
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
b. Les pigments chlorophylliens :
A Savoir Mise en évidence
• différents pigments Chromatographie
Chlorophylle b
Chlorophylle a
Xanthophylles
Carotène Front du solvant
Tache initiale
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
b. Les pigments chlorophylliens :
A Savoir Mise en évidence
• différents pigments
•Absorption dans le bleu (450 nm) et le rouge (680 nm)
Chromatographie
Spectre d’absorption
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
b. Les pigments chlorophylliens :
A Savoir Mise en évidence
• différents pigments
•Absorption dans le bleu (450 nm) et le rouge (680 nm)
Les pigments chlorophylliens absorbent l’énergie lumineuse pour l’oxydation de l’eau
Chromatographie
Spectre d’absorption
Comparaison spectre d’absorption et spectre d’action
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplaste
a. Les étapes de la photosynthèse :
b. Les pigments chlorophylliens :
A Savoir Mise en évidence
Les pigments chlorophylliens permettent la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplasteC La photosynthèse à l’échelle de la plante
a. La feuille (les organes autotrophes) :
Diversité et complémentarité des métabolismes
ostiole
Parenchyme chlorophyllien
1
2
Parenchyme palissadique
Épiderme supérieur
Parenchyme lacuneux
Atmosphère interne
Epiderme inférieur
Stomate
Exposition d’un maximum de cellules à la lumière
Diversité et complémentarité des métabolismes
Stomate de fougère (L = environ 42 μm)
Cellule stomatique
Cellule épidermique
Ostiole
Diversité et complémentarité des métabolismes
Document 1: Stomates d'une feuille de soja: a= coupe;b= de face la nuit; c= de face la journée.
ch = chambre; os =ostiole
Document 3: incorporation du CO2 atmosphérique
8
10
20
30
40
CO2 intégré dans MO (mg/dm2/h
184 12 16
heures journée
Document 2: ouverture des stomates / heure de la journée
0
% de stomates ouverts
4 6 10 128 14 16 18
20
40
60
80
heuresjournée
Diversité et complémentarité des métabolismes
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplasteC La photosynthèse à l’échelle de la plante
a. La feuilleb. Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) :
A . P o m m e de terre.B. H arico t .
C . R iz.D . Ban an e
Formes de réserve :-Glucides (amidon, saccharose- Protides- Lipides
Organes de réserve : fruit, graine, racine…
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplasteC La photosynthèse à l’échelle de la plante
a. La feuilleb. Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) :
Diversité et complémentarité des métabolismes
I La photo-autotrophie pour le C.
A DéfinitionB La photosynthèse dans le chloroplasteC La photosynthèse à l’échelle de la plante
a. La feuilleb. Le reste de la plante
Composition des sèves brute et élaborée du lupin ( d'après Laval-Martin et Mazliak)
Sève brute (g.ml-1)
Sève élaborée (g.ml-1)
pH 6.3 7.9
Nitrate 10 0
Cuivre Traces 0.4
Zinc 0.4 5.8
Manganèse 0.6 1.4
Fer 1.8 9.8
Calcium 17 21
Magnésium 27 85
Sodium 60 120
Potassium 90 1540
Acides aminés 700 13 000
Saccharose 0 154 000
Sève brute (xylème) : eau et minéraux des racines vers le reste de la plante
Sève élaborée : MO des feuilles vers le reste de la plante
Graines-fruit:organes de réserves
Bourgeon (méristème)Organe de croissance
Feuille:Organe de
"production"
Tubercule, …..Organe de réserve
Absorption : eau sels minéraux
CO2
CO2O2
O2
MO: glucose, amidon, AA
E.L.
P!
R!
CO2
O2
R!
CO2
O2
R!
transpor
t
transpor
t
stockage
stockage
CO2
O2
R!
croissance
croissance
croissance
Sève brute: eau, sels mx et…
Graines-fruit:organes de réserves
Bourgeon (méristème)Organe de croissance
Feuille:Organe de
"production"
CO2
CO2O2
O2
MO: glucose, amidon, AA
E.L.
P!
R!
CO2
O2
R!
transp
ort
stockage
CO2
O2
R!croissance
croissance
Tubercule, …..Organe de réserve
Absorption : eau sels minéraux
CO2
E.L.
CO2
O2
R!
CO2
O2
R!
transport
transport
stockage
croissance
croissance
Sève brute: eau, sels mx
Sève élaborée : MO
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