Exercice corrigé Ancien programme

L'origine de l'oxygène produit par photosynthèse. exercice guidé

Expériences de Ruben et Kamen avec des algues chlorophylliennes

Protocole. Des algues chlorophylliennes sont mises en solution dans de l'eau additionnée de dioxyde de carbone. On prépare deux suspensions d'algues A et B qui diffèrent par la proportion de molécules d'eau comportant l'isotope 18O, ainsi que par la proportion de dioxyde de carbone comportant ce même isotope.

Les suspensions A et B sont exposées à la lumière. Le dioxygène produit par les algues est recueilli et la proportion des molécules de dioxygène comportant 18O est déterminée. Il existe deux isotopes stables de l'oxygène : 16O (le plus fréquent) et 18O (appelé isotope lourd de l'oxygène). La présence de chacun de ces isotopes dans une molécule peut être détectée par un spectromètre de masse. Les résultats sont donnés dans le document 20.

Doc 20 Expérience de Ruben et Kamen

Une proportion de 0,85 signifie 85 %.

 

Proportion des molécules comportant 18O

 

Eau du milieu

Dioxyde de carbone

Dioxygène produit

Suspension A

0,85

0,20

0,84

Suspension B

0,20

0,68

0,20

Analyse. L'interprétation de ce document présente une triple difficulté : a) comprendre pourquoi on utilise des isotopes de l'oxygène  b) comprendre ce qu'expriment les données dans le tableau de résultats  c) identifier dans le tableau causes et conséquences.

1. Identifier les paramètres : composition isotopique de l'eau du milieu, de dioxyde de carbone et du dioxygène rejeté.

2. Lier : établir une relation de causalité entre ces paramètres.

3. Comparer : % eau du milieu et CO2 avec % du dioxygène produit.

Interprétation. Repère de savoir : voir le document 9.

1. QCM. Répondez par vrai ou faux.

  •  Analyse de l'expérience

a. L'eau du milieu dans lequel est placée la suspension A contient 85 % de O2.

b. L'eau de la suspension A est plus riche en O2 que celle de la suspension B.

c. L'eau du milieu de la suspension A contient 85 % de H218O.

d. Pour chaque suspension, la proportion des isotopes de l'oxygène présent dans le dioxygène rejeté par photosynthèse est voisine de la proportion des isotopes dans l'eau et très différente de celle du dioxyde de carbone.

  •  Conclusion

e. L'oxygène rejeté par la cellule chlorophyllienne provient de l'eau.

f. L'oxygène rejeté par la cellule chlorophyllienne provient du dioxyde de carbone.

g. L'oxygène rejeté par la cellule chlorophyllienne provient des deux molécules.

2. Après avoir répondu au QCM, rédigez une réponse écrite comprenant une analyse et une interprétation.

 1. QCM

a. et b. Faux. Les chiffres placés dans le tableau indiquent la proportion des isotopes 16O/18O. Le milieu de la suspension A contient 85 % de H218O (et donc 15 % de H216O), alors que le milieu B contient 20 % de H218O (et donc 80 % de H216O).

c. Vrai.

d. Vrai. Le chiffre placé dans la colonne dioxygène est toujours très voisin de celui présent dans la colonne eau du milieu.

e. Vrai.

f. et g. Faux.

2. Réponse écrite

Les atomes d'oxygène du dioxygène rejeté peuvent provenir de l'eau H2O et/ou du dioxyde de carbone CO2. L'expérience de Ruben et Kamen est destinée à suivre ces atomes par le principe du marquage isotopique.

Analyse : Les suspensions de chloroplastes sont cultivées dans des milieux comportant des pourcentages différents d'isotope 18O dans l'eau et dans le dioxyde de carbone. Le dioxygène produit a toujours une composition isotopique très voisine de celle de l'eau, et très différente de celle du dioxyde de carbone.

Interprétation : Le dioxygène produit par la photosynthèse provient de l'oxygène de l'eau. Au cours de la photosynthèse, l'eau est donc détruite : c'est la photolyse de l'eau.

Lumière

2H2O O2(G) + 4 H+ + 4 e-

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