Dans chaque feuille de manioc ou de cacaoyer, des millions de petites usines vertes transforment la lumière en sucre.
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La cellule chlorophyllienne
Module I : Le monde vivantCatégorie d’actions : Amélioration de la production végétaleClasse : 2nde C
💡 Idée principale : la cellule chlorophyllienne possède une paroi, une vacuole et surtout des chloroplastes. À la lumière, ces chloroplastes fabriquent des glucides (stockés en amidon) à partir du CO₂ et de l’eau, en rejetant du dioxygène : c’est la photosynthèse.
Étapes résumées
La cellule végétale chlorophyllienne : paroi, membrane, cytoplasme, noyau, grande vacuole, chloroplastes.
Test de l’amidon : seule la partie verte et éclairée d’une feuille bleuit à l’eau iodée.
À la lumière, la plante absorbe du CO₂ et rejette du O₂ ; à l’obscurité, elle ne fait que respirer.
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Situation problème
À Ebolowa, M. Mvondo a planté du maïs sous de grands arbres qu’il n’a pas voulu abattre. Ses voisins, qui cultivent en plein soleil, récoltent de gros épis ; lui n’obtient que des plants pâles et de petits épis. Sa fille Nadège, élève de 2nde C, lui explique : « Papa, une plante fabrique elle-même sa nourriture, mais seulement avec la lumière ! »
Consignes :
Relève le problème posé dans ce texte.
Où, dans la plante, se fabrique la « nourriture » dont parle Nadège ?
Comment peut-on montrer qu’une feuille éclairée fabrique de la matière ?
Compétence visée
Améliorer la production végétale en comprenant comment la cellule chlorophyllienne fabrique la matière organique.
Objectifs de la leçon
Décrire la structure et l’organisation d’une cellule végétale chlorophyllienne.
Réaliser la mise en évidence de la synthèse d’amidon dans une feuille.
Mettre en évidence les échanges gazeux chlorophylliens et écrire le bilan de la photosynthèse.
le problèmel’objectifla feuille
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La cellule végétale chlorophyllienne
Activité 1 : observer une cellule de feuille
Détache un fragment de feuille d’élodée (ou l’épiderme d’une feuille de « herbe à poule »), monte-le entre lame et lamelle dans une goutte d’eau et observe-le au microscope (×400). Compare ton observation au document 1.
Document 1 : structure d’une cellule chlorophyllienne.
Nomme les éléments que l’on retrouve aussi dans une cellule animale.
Quels éléments sont propres à la cellule végétale ?
Ce qu’il faut comprendre : comme toute cellule, la cellule végétale possède une membrane plasmique, un cytoplasme et un noyau. Elle est en plus entourée d’une paroi rigide de cellulose, possède une grande vacuole remplie de suc et, dans les organes verts, de nombreux chloroplastes contenant la chlorophylle.
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1. Cellule végétale et cellule animale
Élément
Cellule chlorophyllienne
Cellule animale
Membrane, cytoplasme, noyau
présents
présents
Mitochondries
présentes
présentes
Paroi de cellulose
présente (forme fixe)
absente
Vacuole
grande, souvent unique
petites ou absentes
Chloroplastes
présents (couleur verte)
absents
2. Chloroplaste
organite vert de la cellule végétale, limité par une double membrane et contenant des empilements de membranes (thylakoïdes) riches en chlorophylle. C’est le lieu de la photosynthèse.
Exemple : une seule cellule de feuille de manioc en contient plusieurs dizaines.
la cellulele chloroplastel’eau potable
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Mise en évidence de la synthèse d’un glucide
Activité 2 : la feuille fabrique de l’amidon (TP)
On place un plant de haricot 48 h à l’obscurité, puis on fixe un cache noir sur une partie d’une feuille et on expose la plante à la lumière. Le soir, on traite la feuille comme l’indique le document 2.
Document 2 : protocole de mise en évidence de l’amidon dans une feuille.
Pourquoi place-t-on d’abord la plante à l’obscurité ?
Interprète la couleur obtenue dans la partie cachée et dans la partie éclairée.
Ce qu’il faut comprendre : le séjour à l’obscurité vide la feuille de son amidon (déamidonnage). L’alcool chaud enlève la chlorophylle pour mieux voir la couleur. L’eau iodée colore l’amidon en bleu-noir : seule la partie éclairée a fabriqué de l’amidon. La lumière est donc indispensable à la synthèse de ce glucide.
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Activité 3 : le cas de la feuille panachée
Une feuille de croton présente des zones vertes et des zones blanches (sans chlorophylle). Après 8 h de lumière, on fait le test à l’eau iodée.
Zone de la feuille
Chlorophylle
Lumière
Couleur à l’eau iodée
Zone verte éclairée
oui
oui
bleu-noir
Zone blanche éclairée
non
oui
jaune-brun
Zone verte sous cache
oui
non
jaune-brun
Document 3 : résultats du test de l’amidon sur une feuille panachée.
Quelles sont les deux conditions nécessaires à la synthèse de l’amidon ?
Ce qu’il faut comprendre : l’amidon n’apparaît que là où il y a à la fois de la chlorophylle et de la lumière. Une autre expérience (feuille placée sous cloche avec de la potasse qui absorbe le CO₂) montre qu’il faut aussi du dioxyde de carbone.
la feuille verteles feux de brousseles végétaux
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Les échanges gazeux chlorophylliens
Activité 4 : l’élodée dégage un gaz
Deux rameaux d’élodée sont placés dans de l’eau enrichie en hydrogénocarbonate (source de CO₂), sous un entonnoir surmonté d’un tube à essai. L’un est éclairé, l’autre placé à l’obscurité.
Document 4 : expérience de l’élodée.
Dans quel montage un gaz se dégage-t-il ?
Identifie ce gaz à partir du test de la bûchette.
Ce qu’il faut comprendre : seul le rameau éclairé dégage des bulles. Le gaz recueilli ravive une bûchette incandescente : c’est du dioxygène (O₂). À la lumière, la plante verte rejette du O₂.
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Activité 5 : mesures en continu (ExAO)
Une suspension de feuilles est placée dans une enceinte munie de sondes. On allume la lampe pendant 10 minutes puis on l’éteint.
Temps (min)
0
5
10
15
20
Éclairage
allumé
allumé
éteint
éteint
éteint
O₂ dissous (mg/L)
8,0
8,9
9,6
9,4
9,2
CO₂ dissous (mg/L)
6,0
4,8
3,8
4,0
4,2
Document 5 : teneurs en gaz mesurées par ExAO.
Décris l’évolution du O₂ et du CO₂ pendant l’éclairement, puis à l’obscurité.
Ce qu’il faut comprendre : à la lumière, le O₂ augmente et le CO₂ diminue : la plante absorbe du CO₂ et rejette du O₂. À l’obscurité, l’inverse se produit lentement : seule la respiration continue. Ces échanges gazeux chlorophylliens accompagnent la synthèse des glucides.
le dégagement d’O₂les fuméesle dioxyde de carbone
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Photosynthèse et respiration chez la plante verte
Photosynthèse
Seulement à la lumière, dans les chloroplastes : absorbe CO₂, rejette O₂, fabrique de la matière.
≠
Respiration
Jour et nuit, dans toutes les cellules : absorbe O₂, rejette CO₂, libère l’énergie des glucides.
Bilan : la photosynthèse
3. L’équation de la photosynthèse
6 CO2 + 6 H2O ⟶ C6H12O6 + 6 O2 (lumière + chlorophylle)Le glucose formé est aussitôt transformé en amidon, stocké sous forme de grains dans les chloroplastes. La matière organique de la plante est donc fabriquée à partir de matière minérale (eau, CO₂, sels minéraux) grâce à l’énergie lumineuse.
Exemple : un plant de maïs bien éclairé peut fixer plusieurs centaines de grammes de carbone en une saison.
la lumièrela lampe-torchele jeune plant
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Conséquences pour le cultivateur
Ne pas semer une culture de plein soleil (maïs, arachide) sous un couvert trop dense.
Respecter les écartements : des feuilles qui se font de l’ombre fabriquent moins.
Protéger le feuillage (chenilles, maladies) : chaque feuille détruite est une usine en moins.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La cellule chlorophyllienne possède une paroi, une grande vacuole et des chloroplastes en plus des éléments communs à toutes les cellules.
L’eau iodée colore l’amidon en bleu-noir : une feuille fabrique de l’amidon si elle a de la chlorophylle, de la lumière et du CO₂.
À la lumière, la plante verte absorbe du CO₂ et rejette du O₂ : ce sont les échanges gazeux chlorophylliens.
Photosynthèse : 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂, dans les chloroplastes, à la lumière.
je retiensla lampe torcheles outils
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Vocabulaire à connaître
Chlorophyllepigment vert qui capte l’énergie lumineuse.Chloroplasteorganite où se déroule la photosynthèse.Déamidonnagedisparition de l’amidon d’une feuille gardée à l’obscurité.Photosynthèsesynthèse de matière organique à partir de matière minérale grâce à la lumière.Vacuolegrande poche de la cellule végétale remplie de suc.
Je m’évalue
1. Cite deux éléments présents dans la cellule végétale mais absents de la cellule animale.
2. Quel réactif met en évidence l’amidon et quelle couleur donne-t-il ?
3. Pourquoi la zone blanche d’une feuille panachée ne fabrique-t-elle pas d’amidon ?
4. Quel gaz l’élodée éclairée dégage-t-elle ?
Réponses : la paroi de cellulose et les chloroplastes · l’eau iodée : bleu-noir · elle n’a pas de chlorophylle · le dioxygène (O₂). Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisles adolescentsles réactifs
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Erreurs fréquentes
Dire que les plantes ne respirent pas : elles respirent jour et nuit ; la photosynthèse s’y ajoute le jour.
Oublier le déamidonnage : sans lui, l’amidon ancien fausse le résultat.
Confondre la décoloration à l’alcool (enlève la chlorophylle) et le test à l’eau iodée (révèle l’amidon).
Méthode
Pour exploiter une expérience : repère le facteur qui change entre le témoin et l’essai (lumière, chlorophylle, CO₂), compare les résultats, puis conclus en une phrase : « ce facteur est nécessaire à … ».
Activité d’intégration
Le GIC des jeunes agriculteurs de Mbalmayo veut installer des tomates et du maïs sur un terrain encore couvert de grands arbres. Certains proposent de tout abattre, d’autres de laisser les arbres. Le président te demande un avis scientifique.
Explique pourquoi les cultures pousseraient mal sous un couvert dense.
Propose une expérience simple pour montrer qu’une feuille ombragée fabrique peu d’amidon.
Suggère une solution qui concilie production et protection de quelques arbres.