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 photosynthèse Lumière + 6CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2 Mise en culture de cellules avec et sans MO Avec et sans lumière Echanges gazeux ExAO

Proportion de molécules comportant 18O Diversité et complémentarité des métabolismes Proportion de molécules comportant 18O eau CO2 O2 produit Suspension A 0,85 0,20 0,84 Suspension B 0,68 I La photo-autotrophie pour le C. A Définition Savoir Mise en évidence Définitions Autotrophe Photo autotrophe Equation de la photosynthèse Lumière + 6CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2 Oxygène de O2 est celui de H2O Lumière + 6CO2 + 12 H2O  C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O Echanges gazeux ExAO Expérience de Ruben et Kamen

Lumière + 6CO2 + 12 H2O  C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition

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 Définition B 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 Hill Gaffron

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste a. Les étapes de la photosynthèse : Expérience de Gaffron Photosynthèse Quantité de CO2 fixée (u.a.) T (sec.) 10 20 Lumière pendant 1 heure obscurité phase photochimique Le CO2 n’y intervient pas (cf réaction de Hill) phase non photochimique : fixation du CO2 la lumière n’y intervient pas directement mais utilise les produits de la phase photochimique

La phase photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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

La phase non photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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 Calvin Calvin et Bassham

Chromatogramme témoin Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste CO2 a. Les étapes de la photosynthèse : 5 secondes d'exposition 60 secondes d'exposition 3 secondes d'exposition 1: glycine (acide aminé) 2: saccharose 3: acide phospho glycérique (APG ou PGA = C3 ) 4: hexose phosphate ( C6) 5: ribulose diphosphate =Rudi-P ( C5) Chromatogramme témoin 1 2 3 4 5 APG Ru bP Hexoses P Glycine saccharose

Produits de la phase photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste Produits de la phase photochimique CO2 a. Les étapes de la photosynthèse : APG obscurité lumière 10 20 30 40 T (mn) Rudi-P (C5P2) APG (C3) Glucides 10000 Radioactivité (cp/mn) 20000 Ru bP Hexoses P Glycine saccharose

La phase non photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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 Calvin Calvin et Bassham

La phase non photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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 Calvin Calvin et Bassham Arnon

La phase non photochimique Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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 Calvin Calvin et Bassham Arnon

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste a. Les étapes de la photosynthèse : La phase photochimique La phase non photochimique :

A Savoir Mise en évidence Diversité et complémentarité des métabolismes Chlorophylle b Chlorophylle a Xanthophylles Carotène Front du solvant Tache initiale I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste a. Les étapes de la photosynthèse : b. Les pigments chlorophylliens : A Savoir Mise en évidence différents pigments Chromatographie

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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

Comparaison spectre d’absorption et spectre d’action Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B 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 Définition B 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 Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste C La photosynthèse à l’échelle de la plante a. La feuille (les organes autotrophes) :

Parenchyme chlorophyllien Diversité et complémentarité des métabolismes ostiole Parenchyme chlorophyllien 1 2 Épiderme supérieur Parenchyme palissadique Exposition d’un maximum de cellules à la lumière Parenchyme lacuneux Atmosphère interne Epiderme inférieur Stomate

Stomate de fougère (L = environ 42 μm) Diversité et complémentarité des métabolismes Stomate de fougère (L = environ 42 μm) Cellule épidermique Cellule stomatique Ostiole

Diversité et complémentarité des métabolismes Document 3: incorporation du CO2 atmosphérique 8 10 20 30 40 CO2 intégré dans MO (mg/dm2/h 18 4 12 16 heures journée 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 2: ouverture des stomates / heure de la journée % de stomates ouverts 4 6 10 12 8 14 16 18 20 40 60 80 heures journée

Diversité et complémentarité des métabolismes

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste C La photosynthèse à l’échelle de la plante La feuille Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) : Organes de réserve : fruit, graine, racine… Formes de réserve : Glucides (amidon, saccharose Protides Lipides

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste C La photosynthèse à l’échelle de la plante La feuille Le reste de la plante (les organes strictement hétérotrophes) :

Diversité et complémentarité des métabolismes I La photo-autotrophie pour le C. 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 Cuivre Traces 0.4 Zinc 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 154 000 A Définition B La photosynthèse dans le chloroplaste C La photosynthèse à l’échelle de la plante La feuille Le reste de la plante 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

Sève brute: eau, sels mx et… Graines-fruit: organes de réserves Bourgeon (méristème) Organe de croissance Feuille: Organe de "production" Tubercule, ….. Organe de réserve Absorption : eau sels minéraux CO2 O2 MO: glucose, amidon, AA E.L. P! R! transport stockage croissance Sève brute: eau, sels mx et…

Sève brute: eau, sels mx et… Graines-fruit: organes de réserves Bourgeon (méristème) Organe de croissance Feuille: Organe de "production" Tubercule, ….. Organe de réserve Absorption : eau sels minéraux CO2 O2 MO: glucose, amidon, AA E.L. P! R! transport stockage croissance Sève brute: eau, sels mx et…

Absorption : eau sels minéraux Graines-fruit: organes de réserves Bourgeon (méristème) Organe de croissance Feuille: Organe de "production" Tubercule, ….. Organe de réserve Absorption : eau sels minéraux CO2 O2 MO: glucose, amidon, AA E.L. P! R! transport stockage croissance Sève brute: eau, sels mx Sève élaborée : MO