Rapport de biologie

Aebi
Benjamin
Novembre 2012
Groupe 206
Rapport de biologie
But des expériences : mettre en évidence les principaux facteurs nécessaires à la photosynthèse
Introduction : la photosynthèse permet de transformer le CO2, qui est alors pauvre en énergie, en
glucose (C6H12O6), qui lui, est fortement énergétique, par l’utilisation de l’énergie solaire et de l’eau
(H2O). Les végétaux1 ont dans leurs feuilles des organites, les chloroplastes, qui sont spécialisés pour
faire cette transformation. Les chloroplastes possèdent de la chlorophylle, un pigment vert, dont le
nombre important donne aux feuilles la coloration verte.
Résultats :
1
(À quelques exceptions près)
Erlenmeyer
A
B
C
Conditions et
composition du
milieu
Nombre
total de
disques
Nombre de disques à
surface après 0 min.
Nombre de
disques à la
surface après 25
min.
7
H2O(l) ; NaHCO3 (aq) ;
autres sels
H2O(l) ; autres sels
8
1
8
3
4
H2O(l) ; NaHCO3 (aq) ;
autres sels
8
6
1
Dans les erlenmeyers A et C, le milieu est composé d’H2O avec du bicarbonate de sodium (NaHCO3
(aq)) ainsi que quelques autres sels minéraux afin de ne pas créer un milieu hypertonique ce qui pourrait
entrainer une implosion des cellules des feuilles d’épinards. Dans l’erlenmeyer B, il n’y a pas de
bicarbonate de sodium : le milieu est composé seulement d’eau et de sels minéraux.
Après avoir fait le vide (partiel) dans les erlenmeyers, les feuilles auraient dû couler par un principe
qui sera expliqué plus tard dans la rubrique « discussion ». Toutefois, on peut voir dans le tableau que
cela n’a pas été le cas partout : dans l’erlenmeyer C, il y a les ¾ des rondelles qui sont restées en
surface, alors que dans le A, seulement une des huit rondelles n’a pas coulé. Cela peut être dû à une
mauvaise manipulation (la mise sous vide défectueuses) ou que le processus prend plus de temps que
prévu. De plus, on peut voir que dans le bécher C, après un certain temps 5/6 des disques de surface
ont coulé au fond.
Discussion :
1) Lorsque la feuille est à l’air libre, la lumière vient frapper la zone supérieure de la feuille.
Cette zone devient donc plus chaude que la partie inférieure où se trouvent les stomates. Ces
stomates sont là pour évacuer l’O2 et emmagasiner le CO2. L’eau ne s’échappe que très peu de
la feuille parce que la vapeur d’eau chauffée par le soleil monte vers le parenchyme en
palissade. Dans les espaces aériens, il y principalement de l’air ainsi que de la vapeur d’eau.
Une fois lâchées dans l’eau, les disques flottent sur l’eau parce que sa masse volumique est
inférieure à celle de l’eau : à part l’épiderme et les parenchymes, il n’y a que de la vapeur
d’eau et de l’air l’intérieur de la feuille. Pour la faire couler, il faut donc retirer l’air qui est
dans la feuille en faisant le vide dans l’erlenmeyer. Une fois l’air extrait, l’eau prendra sa
place en passant par les stomates et augmentera donc singulièrement sa masse volumique
jusqu’à la rendre plus pesante que l’eau du milieu, et elle finira donc par couler. Dans le dessin
suivant, l’eau (en bleu) est entrée dans les espaces aériens qui sont normalement plein d’air.
2) Lorsqu’il y a photosynthèse, on peut écrire l’équation :
6O2 + C6H12O6  6CO2 + 6H2O
Ou
6O2 + C6H12O6  6CO2 + 6H2O
Le NaHCO3 se décompose en CO2 (aq) + NaOH (aq) dans l’eau donc dans les béchers A et C,
nous avons une présence de CO2 et de H2O et donc la deuxième équation devient intéressante :
il y a production de glucose ainsi que d’oxygène. C’est cet oxygène produit qui « chasse »
l’eau des espaces aériens, qui le replace, qui fait diminuer la masse volumique de la feuille. La
feuille, plus légère remonte. Cela est vérifiable aussi par l’observation de petites bulles sous
les feuilles, au niveau des stomates.
3) Le bicarbonate, comme dit précédemment, se décompose dans l’eau en :
NaHCO3  CO2 (aq) + NaOH (aq)
Il libère donc de l’hydroxyde de sodium mais surtout du CO2 qui est nécessaire à la
photosynthèse parce que les plantes assimilent le CO2 avec de l’H2O. Il est donc là pour
ajouter du CO2 à l’eau pour accélérer le processus de photosynthèse de la feuille.
4) Dans l’erlenmeyer A, il y a du NaOH (aq) ainsi que du CO2 (aq) dans l’H2O (l). La photosynthèse
utilise le CO2 (aq) et l’H2O (l) pour créer de l’O2 ainsi que du C6H12O6 (s). L’O2 est soit gazeux
lorsqu’il est dans la feuille ou lorsqu’il perle en dessous, soit il se solubilise dans l’eau et
devient aqueux. Le glucose est solide parce qu’il est assimilé à la feuille ou « respiré » pour
produire de l’énergie à la plante. Cet erlenmeyer était à la lumière donc la photosynthèse avec
tous les ingrédients pour bien fonctionner. C’est pour cela que les rondelles sont
principalement remontées à la surface.
Dans l’erlenmeyer B, il n’y a pas de NaOH et étant donné que l’eau a été bouillie avant
l’expérience, sa teneur en gaz et quasi nul. Donc, c’est de l’H2O pur avec seulement des traces
infimes d’O2 et d’ CO2. La photosynthèse n’a donc pas lieu et il n’y a pas de production d’O2
ainsi que de C6H12O6 dans la feuille. Les feuilles sont donc restées au fond voir en suspension
dans l’eau
Dans l’erlenmeyer C, qui était laissé à l’ombre, le milieu contenait du NaOH (aq) ainsi que du
CO2 (aq) dans l’H2O (l). Sans lumière, le phénomène de photosynthèse ne peut avoir lieu et donc,
on a observé que les rondelles ont principalement coulées. Vu le grand nombre d’entre elles
qui étaient à la surface au début, je pense que sans ce phénomène, sans production d’O2, qui
les feraient remonter, l’espace aérien c’est progressivement rempli d’eau et a fini par faire
couler les feuilles au fond. J’appuie ma thèse sur le fait qu’au début, seulement deux disques
était au fond alors qu’après une vingtaine de minutes, il n’y avait plus qu’un disque en surface.
5) La température n’a pas été testée : nous ne savons pas la température exacte de l’eau de
l’erlenmeyer ainsi que celle de l’air environnant dans la pièce. Comme il est dit
dans Campbell Biologie, « Les travaux du physiologiste anglais F. F. Blackman, effectués en
1905, ont révélé que la photosynthèse était influencée par la température autant que par la
lumière. »2 Pour avoir des mesures précises, il faudrait avoir constamment un thermomètre
dans l’erlenmeyer et prendre note de la température régulièrement. Il faudrait faire de même
pour la température de la pièce dans laquelle se passe l’expérience. Toutes ces données
permettraient d’avoir des arguments plus fiables sur les raisons des remontés ou des descentes
des disques d’épinard.
6)
Parce que le CO2 nécessaire à la photosynthèse est aqueux et se dissout dans l’eau. Les
molécules de CO2 sont bien plus rapprochées donc leur masse volumique est plus grande que
le CO2 s’il était gazeux au contraire de l’O2 qui lui est gazeux et qui a une masse volumique
bien plus faible de par la disposition de ses molécules qui sont très écartées les unes des
autres. De plus, le CO2 se solubilise bien mieux dans l’eau à 20 degrés C° que l’O2 : avec une
pression de l’air de 1 [atm] et une température de l’eau à 20°, l’eau peut contenir 1.4 [g/l] de
CO2 alors que ce nombre n’est que de 9 [mg/l] = 9x10-3 [g/l] pour l’O2. Donc par une simple
règle de trois, on voit que la quantité de CO2 dissout dans un litre d’eau est 156x plus
important que la quantité de O2.
Le 1 représente la capacité d’absorption du gaz pour 1 litre. Donc X = 155,55555… donc environ 156.
L’O2 est donc plus rapidement saturé dans l’eau et va donc se rassembler en petites bulles
gazeuses qui, comme dit précédemment, vont faire remonter la feuille.
7) Le phénomène de photosynthèse est possible si et seulement s’il y a de l’eau, du CO2, de la
lumière et une certaine température mais aussi un être vivant qui utilise ses chloroplastes pour
2
Campbell BIOLOGIE, 9eme édition – Apprendre, toujours - PEARSON
produire du sucre (glucose) et du O2, que ce soit une plante verte, une algue ou une bactérie
sulfureuse3.
Références :
3
-Wikipédia – Hydroxyde de sodium
- Campbell BIOLOGIE, 9eme édition – Apprendre, toujours – PEARSON
-Dessins home made
-Cours sur la photosynthèse, Chapitre 5, Métabolisme Cellulaire et Energie
Page 211, Campbell BIOLOGIE, 9eme édition – Apprendre, toujours - PEARSON