Le captage de l’énergie lumineuse par les végétaux verts
Extraction et chromatographie des pigments, spectre d’absorption, expérience d’Engelmann : comment la feuille capte la lumière.
www.ndolomath.comFiche de révision de SVTEEHB : « Le captage de l’énergie lumineuse par les végétaux verts », proposée par ndolomath.comndolomath
Le captage de l’énergie lumineuse par les végétaux verts
Module I : Le monde vivantSéquence 5 : La conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimiqueSéance 31 : Le captage de l’énergie lumineuse par les végétaux verts
💡 Idée principale : les feuilles contiennent des pigments chlorophylliens (chlorophylles a et b, caroténoïdes) logés dans les thylakoïdes des chloroplastes. Ces pigments absorbent surtout les radiations bleues et rouges de la lumière blanche et réfléchissent le vert. Ce sont les radiations absorbées qui sont efficaces pour la photosynthèse.
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Étapes résumées
On extrait les pigments en broyant des feuilles dans l’alcool ou l’acétone.
La chromatographie sépare 4 pigments : carotènes, xanthophylles, chlorophylle a, chlorophylle b.
La lumière blanche est un mélange de radiations de 400 à 700 nm (spectre d’émission).
La chlorophylle absorbe le bleu et le rouge : spectre d’absorption.
Le spectre d’action (O₂ dégagé) correspond au spectre d’absorption (Engelmann).
Situation problème
Dans la forêt de Korup, Joëlle observe que les plantes qui poussent sous les grands arbres ont des feuilles très vertes, alors que la lumière y est faible. Elle se demande : « Pourquoi les feuilles sont-elles vertes ? Toute la lumière du soleil sert-elle à la plante ? » Au laboratoire, son professeur lui propose d’extraire les « couleurs » d’une feuille de manioc.
Consignes :
Relève le problème posé.
Quelle substance donne la couleur verte aux feuilles ?
Comment savoir quelles couleurs de la lumière sont utilisées par la plante ?
Compétence visée
Sensibiliser sur le rôle joué par les végétaux verts à travers la photosynthèse au sein de l’environnement.
Objectifs de la leçon
Extraire et séparer les pigments chlorophylliens (TP 14).
Interpréter un spectre d’absorption et un spectre d’action (TP 15 virtuel).
Expliquer le captage de l’énergie lumineuse par la chlorophylle.
le problèmel’objectifla feuille
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Extraction et séparation des pigments (TP 14)
Activité 1 : la chromatographie des pigments
Broie des feuilles fraîches (manioc, épinard, pistia) avec un peu de sable et d’alcool à 90°, puis filtre : tu obtiens une solution verte. Dépose une goutte sur une bande de papier, puis place la bande dans un solvant (éther de pétrole + acétone).
Document 1 : étapes de l’extraction et chromatogramme obtenu.
Combien de pigments sépare-t-on ?
Quel pigment migre le plus loin ?
Pourquoi la feuille paraît-elle verte ?
Ce qu’il faut comprendre : la solution verte, appelée chlorophylle brute, contient quatre pigments qui migrent à des vitesses différentes selon leur solubilité : carotènes (orange), xanthophylles (jaune), chlorophylle a (vert-bleu) et chlorophylle b (vert-jaune). Les chlorophylles, les plus abondantes, masquent les autres pigments.
Remarque
En saison sèche, les feuilles qui jaunissent perdent d’abord leurs chlorophylles : les caroténoïdes deviennent visibles.
Une feuille de pistia ou d’élodée placée à l’obscurité longtemps jaunit : la chlorophylle a besoin de lumière pour se former.
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Lumière blanche et absorption par la chlorophylle (TP 15 virtuel)
1. Le spectre de la lumière blanche
Un prisme décompose la lumière blanche en un spectre continu de radiations colorées, du violet (≈ 400 nm) au rouge (≈ 700 nm) : c’est le spectre d’émission. Chaque radiation est caractérisée par sa longueur d’onde.
Activité 2 : quelles radiations la chlorophylle absorbe-t-elle ?
On place une solution de chlorophylle brute entre un prisme et un écran : certaines bandes du spectre disparaissent. Un spectrophotomètre mesure l’absorption pour chaque longueur d’onde.
Document 2 : spectre d’absorption de la chlorophylle brute et spectre d’action de la photosynthèse.
Quelles radiations sont le plus absorbées ? Lesquelles le sont peu ?
Compare les deux courbes.
Ce qu’il faut comprendre : la chlorophylle absorbe fortement le bleu-violet (≈ 430–450 nm) et le rouge (≈ 660–680 nm), très peu le vert (≈ 500–580 nm), qui est réfléchi ou transmis : d’où la couleur verte. Le spectre d’action a la même allure : les radiations absorbées sont celles qui sont efficaces pour la photosynthèse.
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L’expérience d’Engelmann
2. Des bactéries révèlent les radiations efficaces
Document 3 : une algue filamenteuse éclairée par un spectre ; des bactéries attirées par le dioxygène s’accumulent.
3. Interprétation
Les bactéries utilisées recherchent le dioxygène. Elles se rassemblent devant les parties de l’algue éclairées en bleu et en rouge : c’est là que la photosynthèse, qui libère de l’O2, est la plus intense. Cette expérience (1882) confirme le lien entre absorption et efficacité.
Où se fait le captage de la lumière ?
4. Les pigments et leur localisation
Pigment
Couleur
Rôle
Chlorophylle a
vert-bleu
pigment principal : convertit l’énergie lumineuse
Chlorophylle b
vert-jaune
pigment accessoire : capte et transmet
Carotènes, xanthophylles
orange, jaune
accessoires : élargissent le captage, protègent
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Bien comprendre
Les pigments sont fixés dans la membrane des thylakoïdes des chloroplastes.
Ils forment des antennes qui captent les photons et transmettent l’énergie à une chlorophylle a particulière.
L’énergie lumineuse captée est le point de départ de la photosynthèse.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Les feuilles contiennent des pigments chlorophylliens : chlorophylles a et b, carotènes et xanthophylles.
La chromatographie sépare ces pigments selon leur vitesse de migration.
La lumière blanche est un mélange de radiations de 400 à 700 nm.
La chlorophylle absorbe surtout le bleu et le rouge ; elle réfléchit le vert.
Le spectre d’action correspond au spectre d’absorption : les radiations absorbées sont efficaces.
je retiensje réfléchisl’eau potable
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Vocabulaire à connaître
Chlorophyllepigment vert qui absorbe l’énergie lumineuse.Chromatographietechnique de séparation des constituants d’un mélange.Spectre d’absorptionabsorption d’un pigment en fonction de la longueur d’onde.Spectre d’actionintensité de photosynthèse selon la longueur d’onde.Longueur d’ondegrandeur qui caractérise une radiation lumineuse (en nm).
Je m’évalue
1. Cite les quatre pigments séparés par chromatographie.
2. Quelles radiations la chlorophylle absorbe-t-elle le mieux ?
3. Pourquoi la feuille paraît-elle verte ?
4. Que montre l’expérience d’Engelmann ?
Réponses : carotènes, xanthophylles, chlorophylles a et b · le bleu et le rouge · le vert n’est pas absorbé, il est renvoyé · les radiations absorbées sont les plus efficaces. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
le spectre lumineuxla feuille vertel’intestin
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Erreurs fréquentes
Croire que la plante utilise surtout la lumière verte : c’est la moins absorbée.
Confondre spectre d’absorption (pigment) et spectre d’action (photosynthèse).
Penser qu’une feuille ne contient qu’un seul pigment.
Méthode
Pour comparer deux spectres : repère pour chaque courbe les maximums et les minimums avec leurs longueurs d’onde, puis compare leurs positions. Conclus sur la relation entre les deux phénomènes.
Activité d’intégration
Un serriculteur de Foumbot veut éclairer ses plants de tomates la nuit avec des lampes de couleur pour accélérer leur croissance. Le vendeur lui propose des lampes vertes, bleues ou rouges.
Quelles lampes conseilles-tu ? Justifie avec le spectre d’absorption.
Explique pourquoi les lampes vertes seraient peu efficaces.
Décris une expérience simple pour vérifier ton conseil.