TP : La nutrition des végétaux

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Comment les plantes se nourrissent-elles? 

Pour Aristote, puisque l’épandage de fumier améliore les cultures alors les plantes se nourrissent des matières organiques présentes dans le sol: qu’en pensez-vous? 

Pour Jean-Baptiste Van Helmont, au XVIIe siècle, le grand Aristote à tord, sinon comment expliquer qu’un saule arrosé dans un pot puisse croitre sans que la quantité de terre ne diminue? 

Deux hypothèses s’affrontent donc: 

1. soit ils se nourrissent de la de matière organique présente dans le sol.
2. soit les végétaux se nourrissent de l’air et de l’eau;

On sait aujourd’hui que les plantes se nourrissent d’air, d’eau et de lumière, c’est ce que l’on appelle la photosynthèse et nous allons le montrer.

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Mise en évidence de la présence d’amidon dans des feuilles d’Élodée

Activité:

• Mettre en évidence expérimentalement la présence d’amidon dans les chloroplastes et les amyloplastes de réserve dans des organes spécialisés (graine, fruit, tubercules…).

Matériel privilégié:

• Parties photosynthétiques d’un végétal préalablement éclairées (2 heures minimum pour des feuilles aériennes et dans un milieu enrichi en CO2 pour une plante aquatique de type Élodée).
• Tubercules de pomme de terre et noix.

Protocole:

• Prélever une partie chlorophyllienne du végétal à étudier.
• Procéder à des coupes très fines pour ne conserver que peu de couches de cellules.
• Déposer ce matériel dans un verre de montre avec quelques gouttes d’eau iodée.
• Laisser 2 minutes.
• Monter entre lame et lamelle dans une goutte d’eau iodée.
• Observer au microscope optique (x150 au minimum) la coloration brune mettant en évidence la présence d’amidon en s’assurant que cet amidon est bien présent dans les chloroplastes des cellules observées.

Astuce:

En utilisant un matériel spécifique (feuilles d’Élodée, épiderme de poireau…), il est possible de se dispenser des coupes fines.

Remarque:

Pour bien comprendre la signification du test à l’eau iodée, il est intéressant de faire en parallèle un test (eau iodée + amidon et eau iodée + eau distillée dans des tubes à essai) en guise de témoins.

De plus, en associant ce type de manipulation, les élèves peuvent concevoir eux même le protocole à mettre en place pour observer la présence éventuelle d’amidon dans les cellules.

Capacités testées:

• Concevoir un protocole
• Respecter un protocole.
• Comprendre la signification d’un test de coloration spécifique.
• Comprendre la notion de témoin expérimental.
• Utiliser un microscope.
• Observer et dessiner des résultats.

TP Présence d’amidon dans les chloroplastes

Comment explique-t-on la couleur verte des végétaux ?

Mise en évidence de l’absorption de la lumière par un jus de chlorophylles

Activités: Réaliser une chromatographie de pigments végétaux.

Les pigments chlorophylliens:

La chlorophylle, de part sa couleur verte, est le principal pigment contenu dans les plantes. Elle se trouve dans les chloroplastes des cellules végétales. Elle est indispensable pour l’activité photosynthétique de la plante qui consiste à produire de l’énergie chimique (ATP) à partir de l’énergie lumineuse du soleil. En effet la lumière du soleil est captée par la chlorophylle. 

Extraction de la chlorophylle:

L’extraction de la chlorophylle des végétaux permet d’obtenir une solution chlorophyllienne qui va servir à réaliser la suite des manipulations. Les feuilles de la plante sont mises en contact avec de l’éthanol absolu qui va les léser mécaniquement et va détruire les membranes des cellules dans le but d’en extraire les organites (les lipides et les lipoprotéines sont solubles dans l’éthanol). Le broyat ainsi obtenu est filtré et la chlorophylle est extraite grâce au dichlorométhane, solvant d’extraction. Après une seconde filtration, le filtrat est chauffé afin de garder uniquement les pigments de la chlorophylle. 

Protocole de l’extraction

• Peser 10g de feuilles d’épinard dans un bécher et les hacher grossièrement à l’aide d’une paire de ciseaux. 
• Placer les feuilles hachées dans un mortier, et les broyer avec du sable de fontainebleaux et 10ml d’éthanol absolu. 
• Filtrer le broyat dans un entonnoir et un filtre à café. 

Récupérez le filtrat et passez-le au spectroscope: dessinez puis expliquez ce que vous observez

Séparer les différents pigments photosynthétiques grâce à la chromatographie

• Repérer le bas de la bande de papier à chromatographie (Wattman) : extrémité opposée à l’orifice par lequel la bande sera suspendue.
• Veiller à prendre le papier uniquement par les bords sans poser vos doigts sur la zone de migration.
• Déposer à environ 2 cm du bas de la bande, une dizaine de gouttes de la solution de chlorophylle brute obtenue, en séchant entre chaque dépôt.
• Verser du solvant organique dans l’éprouvette ; la tache de chlorophylle brute doit être située au-dessus du niveau du solvant.
• Suspendre le papier à chromatographie à l’aide d’un crochet fixé sur un bouchon, le placer dans l’éprouvette et  fermer.
• Faire l’obscurité en recouvrant l’éprouvette d’un cache noir et laisser migrer le solvant.
• Repérer les différents pigments en localisant la chlorophylle b