Série 3: Exercices - Les échanges gazeux chlorophylliens et la production de la matière organique

Exercices

Exercice 1

Le tableau suivant présente les résultats de la mesure du volume d’O₂ dégagé selon l’intensité lumineuse chez une plante chlorophyllienne aquatique.

Intensité lumineuse (lux)	500	1000	1500	2000	2900	3900	5900	7800	9800
Volume d’O₂ dégagé (µl)	2,5	11	19	29	46	59,5	86	96	98

Q-1 – Proposer une expérience qui permet la mise en évidence de l’influence de l’intensité lumineuse sur les échanges gazeux chlorophylliens.

Q-2 – Réalisez la courbe le la variation du volume d’O₂ dégagé en fonction de l’intensité lumineuse.

Q-3 – Que peut-on déduire de l’analyse de cette courbe ?

La figure suivante présente les résultats de la mesure de l’influence de l’intensité lumineuse sur les échanges gazeux chlorophylliens chez deux types de plantes.

Q-4 –Que peut-on conclure de la comparaison des valeurs des deux points de saturation chez les deux plantes ?

Q-5 – Que représente le point C ?

Q-6 – Comment peut-on expliquer la partie R-C des courbes ?

Q-7 – Comment appelle-t-on chaque plante ?

Exercice 2

Pour comprendre les mécanismes responsables de l’ouverture des stomates, on propose les données expérimentales suivantes.

I-

• La figure 1 présente un schéma d’une observation microscopique d’une feuille verte de fève. Et la figure 2 présente un schéma de la partie encadré après coloration par le rouge neutre.

Q-1 – Légendez les figures du document.

• Les figures 3 et 4 présentent des schémas qui illustrent les variations provoquées par la mise de l’épiderme précédent dans une solution d’urée (fig 3 : après 10 min, et fig 4 : après 60 min).

Q-2 – Interpréter les résultats obtenus après 10 min dans la solution d’urée, et après 60 min

Q-3 –Comparer l’ostiole après 10 et après 60 min.

II-

• Sayre (1926) a mesuré, chez les feuilles de Rumex patientia, la pression osmotique des cellules stomatiques et de ses cellules voisines. Les résultats obtenus sont représentés par le tableau suivant.

	À la lumière	À l’obscurité
La pression osmotique des cellules stomatiques	18 bars	12 bars
La pression osmotique des cellules voisines	15 bars	15 bars

Q-4 – Que peut-on conclure de cette expérience ?

• Le tableau suivant présente les résultats de la mesure de la concentration des ions K+ intracellulaire des cellules stomatiques et de ses cellules voisines

	À la lumière	À l’obscurité
[K+] dans les cellules stomatiques	+++	++
[K+] dans les cellules voisines	+	++

+ : petite concentration ; ++ : moyenne concentration ; +++ : grande concentration.

Q-5 – À l’aide de l’analyse de ces résultats, expliquer l’augmentation de la pression osmotique des cellules stomatiques à la lumière.

• Le traitement des cellules stomatiques par l’acide abscissique conduit à l’égalité de la concentration de K+ entre les cellules stomatiques et ses cellules voisines, même à la lumière. Cet acide bloque l’activité des protéines transmembranaires.

• Le traitement des cellules stomatiques par des substances inhibitrices de la synthèse de l’ATP conduit à l’égalité de la concentration de K+ entre les cellules stomatiques et ses cellules voisines.

Q-6 – Que peut-on conclure concernant le transport de K+ à la lumière ?

Q-7 – Réaliser un diagramme synthétique qui illustre le mécanisme de l’ouverture des stomates à la lumière.

Correction

Exercice 1

R-1 – Pour étudier la relation entre l’intensité photosynthétique et l’intensité lumineuse, on peut utiliser le montage expérimental présenté par la figure suivante :

• On peut changer l’intensité lumineuse par le changement de la distance entre la source de lumière est les plantes.

• L’intensité de la photosynthèse est déterminé par le volume d’O₂ qui s’accumule dans le tube.

R-2 – Réalisation de la courbe le la variation du volume d’O2 dégagé en fonction de l’intensité lumineuse

R-3 – On remarque que le taux d’O₂ dégagé augmente avec l’augmentation de l’intensité lumineuse, donc l’intensité photosynthétique (exprimée par le taux d’O₂ dégagé) est influencé par l’intensité lumineuse.

R-4 – On remarque que le point de saturation des tomates est plus grand que le point de saturation de la fougère.

Donc les tomates ont besoin du plus d’énergie lumineuse, pour atteindre le maximum d’intensité photosynthétique, que les fougères (plante d’ombre).

R-5 – La partie R-C des courbes peut être expliqué par le fait que le taux de la respiration (absorption d’O₂) est plus grande que les échanges gazeux chlorophylliens (libération d’O₂) lorsque l’intensité lumineuse est nulle ou très faible.

R-6 – La tomate est une plante de lumière, car elle a besoin d’une grande intensité lumineuse pour atteindre le maximum photosynthétique, et la fougère est une plante d’ombre, car elle besoin d’une faible intensité lumineuse pour atteindre le maximum photosynthétique.

Exercice 2

R-1 – Légende :

• 1 – Ostiole

• 2 – Cellules stomatiques

• 3 – Stomate

• 4 – Cellules voisines

• 5 – Noyau

• 6 – Paroi squelettique

• 7 – Cytoplasme

• 8 – Vacuole

R-2 –

• Après 10 min :On constate que les vacuoles des cellules se sont rétractées et que les membranes plasmiques se sont décollées des parois squelettiques (plasmolyse des cellules). Ceci est dû au fait que la solution d’urée est hypertonique par rapport au cytoplasme ce qui conduit à la sortie d’eau des cellules.

• Après 60 min : les vacuoles se sont remplies de nouveau et les cellules se sont retournées à leur état normal, c’est la déplasmolyse. Ceci est dû à l’entrer de l’urée à l’intérieur des cellules ce qui augmente leur concentration cytoplasmique puis l’entrer d’eau aux cellules.

R-3 – L’ostiole de la figure 2 est plus grande que l’ostiole de la figure 1.

R-4 – L’éclairement ne change pas la pression osmotique des cellules voisines main elle augmente la pression osmotique des cellules stomatiques.

R-5 –

• À l’obscurité : la concentration de K+ est égale entre les cellules stomatiques et les cellules voisines.

• À la lumière : la concentration de K+ augmente dans les cellules stomatiques et il diminue dans les cellules voisines.

• Donc, l’augmentation de la pression osmotique dans les cellules stomatiques est dû à l’augmentation de la concentration de K+ dans ces cellules.

R-6 – La lumière influence le transport des ions K+ des cellules voisine vers les cellules stomatiques par des transporteurs protéiques membranaires.

Ce transport se fait par consommation d’ATP, donc c’est un transport actif.

R-7 – Réalisation de diagramme