On se propose de caractériser les réactions de la photosynthèse à l'aide d'études expérimentales.
Expérience 1 :
Des fragments végétaux sont placés dans une enceinte, dans laquelle la teneur en dioxygène (\ce{O2}) est mesurée en continu.
Il y a alternance de périodes d'éclairement et de périodes d'obscurité.
Expérience 2 :
Des fragments végétaux sont placés dans des tubes à essai :
- Le tube 1 est le tube témoin sans fragment végétal.
- Le tube 2 est placé dans l'obscurité.
- Le tube 3 est placé à la lumière.
Du rouge de crésol est ajouté en début d'expérimentation dans chaque tube. Ce composé (rose-rouge initialement) a la particularité de changer de couleur selon la teneur en CO2 du milieu : il devient jaune lorsque la concentration en CO2 augmente et vire au violet si cette concentration diminue.
Après une journée, la coloration des tubes est présentée ci-dessous :
Expérience 3 :
Une feuille végétale est partiellement couverte d'un cache opaque en carton. Cette feuille est ensuite éclairée.
Après 24 heures, on ôte le cache et la feuille est décolorée à l'alcool, de manière à la rendre blanche. De l'eau iodée est alors ajoutée sur la feuille. L'eau iodée vire au bleu-violet très foncé en présence de glucides tels que l'amidon.
La coloration obtenue est présentée ci-dessous :
Que peut-on affirmer d'après les résultats de l'expérience 1 ? (plusieurs réponses possibles)
Entre 0 et 5 minutes, il y a eu un phénomène de respiration (baisse du taux de dioxygène) et, entre 5 et 10 minutes, c'est la photosynthèse qui a eu lieu.
Que peut-on affirmer d'après les résultats de l'expérience 2 ? (plusieurs réponses possibles)
En présence de lumière, le rouge de crésol vire au violet, du \ce{CO2} a donc été consommé (photosynthèse). En revanche, à l'obscurité, le rouge de crésol vire au jaune, il y a donc davantage de \ce{CO2}, qui a été produit par le végétal (respiration).
Que peut-on affirmer d'après les résultats de l'expérience 3 ? (plusieurs réponses possibles)
Il y a production globale de molécules organiques à la lumière (zones éclairées de la feuille qui virent au violet) et consommation globale à l'obscurité (zone cachée ne recevant pas de lumière qui ne vire pas au violet et ne contient donc pas d'amidon).
Qu'est-ce que ces trois expériences ne permettent pas d'affirmer ?
- Le besoin de lumière est montré dans les trois expériences.
- La consommation de \ce{CO2} est mise en évidence par l'expérience 2.
- La production d'\ce{O2} est mise en évidence par l'expérience 1.
Seule la consommation d'eau ne peut être analysée à partir de ces expériences.
D'après ces trois expériences, quel est le bilan global de la photosynthèse ?
D'après ces trois expériences, on peut affirmer que la photosynthèse permet aux cellules de produire leur propre matière organique à partir de \ce{CO2} et d'énergie lumineuse. Le bilan de la photosynthèse est donc :
\ce{CO2} + lumière => \ce{O2} + molécules organiques