Annales gratuites Bac Général S spé SVT : Production d'oxygène et photosynthèse

Partie II : Exercice 2 (5 points)

Diversité et complémentarité des métabolismes

La phase photochimique de la photosynthèse aboutit à une production de dioxygène et de composés intermédiaires réduits RH₂.

A partir des informations extraites des documents 1 à 3 mises en relation avec vos connaissances, décrivez l'enchaînement des mécanismes qui aboutissent à ces productions.

Document 1 : expérience d'Engelmann
Une préparation microscopique, réalisée en plaçant une algue verte filamenteuse entre lame et lamelle dans une goutte d'eau, est éclairée par un spectre de la lumière (juxtaposition de bandes de lumières colorées correspondant aux différentes longueurs d'onde).
Des bactéries mobiles, recherchant le dioxygène, sont alors ajoutées dans la préparation.
Le schéma ci-dessous présente la répartition des bactéries après quelques minutes.

Document 2 : concentration en dioxygène d'une culture d'algues vertes soumise à différentes conditions expérimentales
Des algues vertes unicellulaires sont cultivées dans un milieu nutritif constitué d'eau H₂¹⁶O et de substances minérales. Au temps zéro, l'eau du milieu nutritif contient autant de dioxygène dissous sous forme ¹⁸O₂ que sous forme ¹⁶O₂.
On rappelle que les algues vertes respirent.

Document 3 : expérience de Hill

Document 3 a :
Dans les conditions naturelles, il existe dans le stroma des chloroplastes un accepteur d'électrons et de protons noté R à l'état oxydé et RH₂ à l'état réduit.
Document 3 b :
On réalise un broyat de feuilles d'épinards de manière à obtenir une suspension de chloroplastes et de mitochondries. Lors du broyage, les thylakoïdes restent intacts mais les constituants du stroma se trouvent dilués dans le milieu d'extraction et ne peuvent plus intervenir dans les réactions.
Cette suspension est placée dans une enceinte permettant de suivre les variations de la teneur du milieu en dioxygène dans différentes conditions.

Le réactif de Hill est un accepteur d'électrons : lorsqu'il accepte un électron, il passe de l'état oxydé à l'état réduit.

I - L'ANALYSE ET LES DIFFICULTES DU SUJET

a - Les thEmes et notions abordEs

Le thème est celui de la photosynthèse et plus précisément sa phase photochimique (précédemment appelée phase claire). Vous étiez amenés à évoquer le rôle de la chlorophylle, la photolyse de l'eau et la réduction de l'accepteur d'électrons et de protons R.

b - Les coups de pouce du sujet

● Les documents sont très classiques.
● Le document 3a ainsi que le second paragraphe du 3b constituent des rappels utiles pour certains d'entre vous.

c - Les difficultEs du sujet

● Il fallait faire intervenir astucieusement vos connaissances sans tomber dans l'exposé.
● La structure du chloroplaste et le vocabulaire associé doivent être bien connus.

II - LES REPONSES ATTENDUES

a - L'analyse des documents

Document 1 :
● Les bactéries avides d'O₂ se trouvent sous les longueurs d'ondes voisines de 480 nm (bleu) et de 690 nm (rouge).
● L'algue dégage de l'O₂ sous ces conditions. Lorsque la chlorophylle est excitée, l'algue dégage de l'O₂.

Rôle de la lumière.

Document 2 :
La variation de la concentration de ¹⁶O₂ rend compte de l'origine du O₂ émis : H₂O.La baisse de la concentration en ¹⁸O₂, quant à elle, rend compte de la respiration.

Rôle de H₂O, fournisseur de O₂.

Document 3 :
3a. Il suffit d'en prendre note.
3b. La période avec réactif de Hill peut être utilisée comme témoin. Son interprétation permet d'introduire des éléments de connaissance nécessaires telle la réaction de photolyse de l'eau : . Cette photolyse ne se produit qu'à la lumière. Elle est liée à la photosynthèse.
La période sans réactif de Hill permet d'évoquer le couplage des deux phases de la photosynthèse. Mais, ici, il faut faire attention à ne pas sombrer dans un hors sujet. Il vous fallait surtout insister sur le caractère indispensable de la présence d'un accepteur d'électrons et de protons et sur le rôle des thylakoïdes.

Rôle de R, le transporteur oxydé.

b - L'analyse de la question

Le sujet porte précisément sur la production de O₂ et RH₂. Les documents précisent le rôle de chacun des intervenants (lumière, H₂O et R). Vos connaissances vous permettent de décrire l'enchaînement.

III - UN PLAN POSSIBLE

En introduction, vous pouvez replacer la phase photochimique dans le phénomène global de la photosynthèse.
1. Le rôle de la lumière dans la production d'O₂.
Il est montré par l'analyse du document 1 puis réinvesti dans les documents suivants.
2. Le rôle de l'eau dans la production d'O₂.
L'analyse du document 2 amène à présenter l'eau comme fournisseur d'O₂. Donc il permet d'évoquer la photolyse de l'eau.
3. RH₂, en conséquence de la photolyse de l'eau.
Le document 3 nous permet de montrer que la production de RH₂ succède à la photolyse de l'eau en acceptant électrons et protons.
Son recyclage est indispensable et nous permet de conclure en ouvrant le thème, brièvement, sur le couplage des deux phases de la photosynthèse.