SpectreS d’abSorption et d’action photoSynthétiqueS

1 Voie g n rale 1re Enseignement scientifique Informer et accompagner les professionnels de l' ducation voie g n rale 2de 1re Tle Enseignement scientifique ENSEIGNEMENT. commun SpectreS d'absorption et d'action photosynth tiques Les organismes chlorophylliens sont capables d'utiliser l' nergie du Soleil afin de la convertir en nergie chimique. La comparaison des SpectreS d'absorption et d'action photosynth tiques permet de montrer le r le des pigments pr sents dans les chloroplastes des v g taux chlorophylliens dans la capture de l' nergie lumineuse n cessaire la r alisation de la photosynth se. Mots-cl s Photosynth se, chloroplaste, pigment, spectre d'absorption, spectre d'action. R f rences au programme Th me 2 - Le soleil, notre source d' nergie Une conversion biologique de l' nergie solaire : la photosynth se Savoirs l' chelle de la feuille (pour les plantes), la photosynth se utilise une tr s faible fraction de la puissance radiative re ue, le reste est soit diffus , soit transmis, soit absorb.

2 ( chauffement et vapo-transpiration). Savoir-faire Comparer les SpectreS d'absorption et d'action photosynth tique d'un v g tal. Cat gorie de ressources Graphiques montrant les SpectreS d'absorption des diff rents pigments foliaires et le spectre d'action de la photosynth se selon les longueurs d'ondes. Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 1. voie g n rale 1re Enseignement scientifique D finitions et informations pr liminaires D finition des SpectreS Spectre d'absorption Un spectre d'absorption est la variation de la quantit de lumi re absorb e par les pigments foliaires, en fonction de la longueur d'onde. Spectre d'action photosynth tique Un spectre d'action photosynth tique est la variation de l'intensit de la photosynth se de cellules intactes sous lumi re monochromatique pour les diff rentes longueurs d'onde de la lumi re visible.

3 Obtention des SpectreS Spectre d'absorption Un spectre d'absorption peut tre obtenu l'aide d'un spectrom tre main ou spectrophotom tre, sur un m lange de pigments (pigments bruts) ou apr s s paration des diff rents pigments (chlorophylliens et carot no des pour les v g taux verts). Cet appareil dirige un faisceau lumineux polychromatique travers une solution du pigment tudi et mesure la proportion de lumi re transmise pour chaque longueur d'onde. La proportion de lumi re absorb e peut donc tre d duite. Spectre d'action Pour obtenir un spectre d'action, on claire des cellules avec de la lumi re de diff rentes longueurs d'ondes et on porte sur un graphique la mesure du rendement de la photosynth se (en mesurant la quantit de dioxyg ne lib r e ou la consommation de dioxyde de carbone). en fonction de la longueur d'onde. Documents comment s Document 1 : spectre d'action et spectre d'absorption mesur s pour l'algue verte Ulva taeniata Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 2.

4 Voie g n rale 1re Enseignement scientifique D'apr s Photosynthetic action spectra of marine algae, de Haxo et , 26 octobre 1949. Le spectre d'absorption a t obtenu partir d'une bande troite de thalle sur laquelle est envoy un faisceau de lumi re monochromatique. On d termine alors la capacit du thalle absorber la lumi re. Le spectre d'action a t obtenu en mesurant le taux de dioxyg ne d gag par ce m me fragment de thalle. Document 2 : SpectreS d'absorption r alis s partir de pigments extraits de l'algue verte Ulva taeniata L gendes En abscisse : Longueur d'onde en nm En ordonn e : Log(I0/I) = Absorbance, avec I0 intensit de la lumi re incidente et I intensit de la lumi re transmise. Une absorbance nulle signifie que les deux intensit s sont gales : les radiations de cette longueur d'onde ne sont pas du tout absorb es. Plus l'absorbance est grande, plus la lumi re est absorb e pour cette longueur d'onde.

5 Exemple : une absorbance de 0,6 signifie que I = 10 - 0,6 I0 = 0,25 I0. 25 % des radiations seulement sont transmises. D'apr s Photosynthetic action spectra of marine algae, de Haxo et , 26 octobre 1949. Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 3. voie g n rale 1re Enseignement scientifique D tails exp rimentaux Le spectre d'absorption r alis sur un extrait de pigments permet d'estimer la r partition d l' nergie lumineuse absorb e entre les pigments constitutifs du thalle. L'ensemble des pigments, liposolubles, ont t extraits gr ce l'utilisation de m thanol 95 %. Les carot no des ont t ensuite s par s avec une solution d' ther. L'absorption r alis e par les chlorophylles a t obtenue en faisant la diff rence entre l'absorbance mesur e pour l'ensemble des pigments et l'absorbance mesur e pour les carot no des.

6 Comparaison des SpectreS et conclusion On constate qu'il y a une correspondance entre les SpectreS d'absorption des pigments foliaires et le spectre d'action photosynth tique : les longueurs d'ondes absorb es par les pigments sont utilis es pour la photosynth se. Cette derni re utilise essentiellement les radiations rouge et bleu. Ces pigments sont donc des pigments photosynth tiques. En captant l' nergie solaire, ils d clenchent une suite de r actions complexes conduisant la production d' nergie chimique sous forme de mati re organique. Cette tude explique galement pourquoi les feuilles riches en chlorophylle apparaissent de couleur verte : les pigments qu'ils renferment absorbent les longueurs d'onde dans le rouge et le bleu. D'autres v g taux tels que certaines algues apparaissent de couleur rouge car elles contiennent d'autres pigments (phyco rythrine par exemple) qui absorbent entre 450.

7 Et 600 nm correspondant au bleu et vert. Document 3 : cercle chromatique Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 4. voie g n rale 1re Enseignement scientifique Pistes d'exploitation p dagogique R aliser des activit s exp rimentales Extraction des pigments d'une feuille (pigments bruts). Pour obtenir une solution brute de pigments, une feuille est broy e dans de l'alcool absolu ou de l'ac tone. Les pigments, tant solubles dans ces solvants organiques, sont alors extraits. Apr s filtration pour liminer les d bris cellulaires, on obtient une solution brute de pigments. S paration des pigments par chromatographie puis identification des pigments Obtention d'un spectre d'absorption des pigments bruts Spectre d'absorption des pigments bruts extraits d'une feuille. A : Spectre de la lumi re blanche B : Spectre d'absorption des pigments bruts Observables gr ce un spectrophotom tre main D'apr s Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 5.

8 Voie g n rale 1re Enseignement scientifique Observation et comparaison des SpectreS obtenus pour diff rents pigments D'apr s Exploiter les r sultats d'une exp rience historique Engelman a r alis une exp rience en 1885 en utilisant une m thode biologique pour la d termination du spectre d'action de la photosynth se. Il a utilis une algue filamenteuse, la Spirogyre, pourvue sur toute sa longueur d'un ou plusieurs chloroplastes ruban s et spiral s. Il place l'algue dans un milieu contenant une suspension de bact ries, Bacterium thermo dot d'un chimiotropisme positif pour l'oxyg ne. Lorsqu'on claire la Spirogyre, les bact ries se rassemblent tout le long de l'algue. En effet, clair e, l'algue produit de l'oxyg ne gr ce la photosynth se qui attire les bact ries. Obscurit Lumi re blanche D'apr s Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 6.

9 Voie g n rale 1re Enseignement scientifique Si l'on claire la pr paration au travers d'un prisme qui d compose la lumi re, les bact ries se rassemblent contre l'algue mais essentiellement dans les r gions soumises des radiations bleues ou rouges. On en d duit que ce sont ces radiations qui sont les plus efficaces pour la production d'oxyg ne donc pour la photosynth se. Cette exp rience tablit donc le spectre d'action de la lumi re sur la photosynth se. Remarquons cependant que l'on ne connait pas les caract res quantitatifs du spectre utilis (nombre de quanta de chaque longueur d'onde). Cette exp rience est donc essentiellement qualitative. D but de l'exp rience Apr s quelques minutes D'apr s Document suppl mentaire : SpectreS d'absorption des diff rents pigments de l' pinard (Spinacia oleacera). Source : Floril ge de chimie pratique, de Florence Daumarie, Pascal Griesmar et Solange Salzard, juin 1998.

10 Retrouvez duscol sur - Minist re de l' ducation nationale et de la Jeunesse - D cembre 2019 7.