Série 2: Exercices - Captation de l'énergie lumineuse et réactions de la photosynthèse

Exercices

Exercice 1

Pour connaître l’origine de l’O2 libéré durant la photosynthèse, on met des algues vertes dans un milieu contenant de l’eau radioactif (O2 radioactif). Et On observe, dans ce cas, la libération d’O2 radioactif par ces algues.

On a réalisé la même expérience, mais en mettant les algues dans un milieu contenant de l’eau non radioactif et du CO2 radioactif (O2 radioactif). On constate, dans ce cas, la libération d’O2 non radioactif par ces algues.

Q-1 – Quel est l’origine d’O2 libéré par les algues ?

Q-2 – Donner la réaction qui conduit à la libération d’O2.

Q-3 –Écrire l’équation générale de la photosynthèse.

Exercice 2

Pour connaître le devenir du CO2 absorbé par les plantes chlorophylliennes, on met une plante dans un milieu contenant du CO2 normale puis on ajoute au milieu du CO2 radioactif (C radioactif). Puis on mesure le taux de radioactivité observé dans les différentes molécules organiques produites par cette plante. Le graphique suivant présente les résultats obtenus.

Q-1 – Analyser le graphique.

Q-2 – Classer les molécules incorporant le CO2 avec le temps.

Q-3 – Donner l’équation d’incorporation de CO2.

Q-4 – Réaliser un diagramme expliquant la relation entre les différentes molécules incorporant le CO2.

Exercice 3

La figure suivante présente un schéma d’un organite cellulaire.

Q-1 – Légender la figure

Pour mettre en évidence quelques réactions qui se font au niveau de cet organite, on propose l’étude des expériences suivante :

Expérience 1 :

On prépare 5 tubes à essai comme suivant :

• Dans chaque tube on met :

• 0,5 ml d’un d’une solution d’un culot de l’organite présenté par la figure 1.

• 1 ml d’une solution tampon de pH 6.

• 160 µg du phosphore inorganique Pi.

• Après, on place les tubes dans des conditions expérimentales différentes, et on dose Pi après 10 min. Le tableau suivant présente les résultats obtenus.

Les tubes		1	2	3	4	5
Conditions expérimentales		Lumière1 ml ADPInhibiteur des enzymes	Obscurité1 ml ADP	Lumière1 ml ADPorganites bouillis	Lumière1 ml ADP	Lumière
Résultats du dosage du Pi (µg)	Au début	120	120	120	120	120
	Après 10 min	120	120	120	60	100

Q-2 – Expliquer les résultats obtenus dans chaque tube, et déduire les conditions d’utilisation de Pi par les organites X.

Expérience 2 :

On met des organites X dans un milieu dépourvu de CO2, et qui contient des quantités bien déterminées de NADP+, d’ADP et de Pi. La figure suivante présente les résultats de la mesure de la concentration d’O₂ dans le milieu.

Q-3 –Interpréter les résultats de cette expérience

Correction

Exercice 1

R-1 – L’origine d’O₂ dégagé est la photolyse des molécules de H₂O.

R-2 – H₂O → 1/2 O2 + 2H+ + 2e-.

R-3 – L’équation générale de la photosynthèse est :

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2.

Exercice 2

R-1 – On remarque que :

• Au début : La radioactivité est augmente au niveau des monosaccharides puis au niveau de l’APG.

• Après 7 secondes : la radioactivité continue son augmentation au niveau de l’APG, et elle diminue au niveau des monosaccharides, cette diminution est accompagnée par l’augmentation de la radioactivité au niveau de l’amidon.

• Après 27 secondes : la radioactivité diminue au niveau de l’APG.

R-2 – Classement des molécules : les monosaccharides → APG → Amidon.R-3 – La réaction de l’incorporation du CO2 : Rudip + CO2 → 2APG.R-4 – Réalisation du diagramme :

Exercice 3

R-1 – Légende :

1 – Membrane externe

2 – Membrane interne

3 – Espace intra-membranaire

4 – Thylakoïde

5 – Granum

R-2 – Explication des résultats :

• Tube 1 : La concentration de Pi ne change pas, parce que ce tube contient TCA qui inhibe les réactions enzymatiques.

• Tube 2 : La concentration de Pi ne change pas, à cause de l’absence de la lumière.

• Tube 3 : La concentration de Pi ne change pas, parce que la chaleur dénature les constituant (enzymes) du chloroplaste.

• Tube 4 : La diminution de la concentration de Pi est dû à la production de l’ATP par les chloroplastes, à partir de ADP et Pi en présence de la lumière.

• Tube 5 : On remarque une petite diminution du Pi, qui est dû à l’interaction du Pi avec l’ADP emmagasinée au niveau du chloroplaste.

Donc les conditions d’utilisation du Pi sont : la lumière, la présence de l’ADP et des chloroplastes normales

R-3 –On remarque qu’à l’absence de CO2 la concentration d’O₂ est constante (pas de consommation d’O₂). Ceci est au fait qu’à l’absence de CO2, NADPH2 n’est pas consommé et la forme oxydé NADP+ s’annule, ce qui conduit à l’arrêt de la chaîne photosynthétique.

Lorsque on ajoute le CO2 au milieu, la concentration d’O₂ diminue, donc il y a consommation d’O₂ au niveau de la chaîne photosynthétique.