Absorption de la lumière par les chloroplastes - Lycée Van Dongen

TP n°5 : Absorption de la lumière par les chloroplastes
On cherche comment les chloroplastes absorbent l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse.
Rappel :
La lumière blanche est composée de différentes radiations visibles dont la longueur d’onde varie de 400 nm (violet)
à 750-800 nm (rouge foncé).
Une substance colorée absorbe préférentiellement certaines radiations de la lumière blanche. Cette propriété lui
donne sa couleur. Si cette substance est un photorécepteur, les radiations absorbées peuvent être celles qui
agissent sur lui et entraînent une photo-réaction.
Thylakoïde (agranaire)
Granum
(Thylakoïdes granaires)
Stroma
Schéma structural d’un chloroplaste
• Le chloroplaste est un organite structuré en 2 parties bien distinctes :
- Thylakoïdes :
o Structures membranaires
o Pouvant être empilées en granum (d’où une augmentation de la surface de captation de la lumière)
o Très développés à la lumière et de couleur verte (Doc.2 p16)
o Absents à l’obscurité et chez les plantes étiolées, ayant perdu leur couleur verte (Doc.2 p16)
Or, quand on broie les cellules végétales, on extrait des pigments verts en solution (obtention d’une « solution de
chlorophylle brute »)
⇒ Les pigments verts extraits des feuilles sont situés dans les thylakoïdes des chloroplastes et n’existent
qu’à la lumière.
Dans le TP n°1 nous avons vu que la présence de chlorophylle est nécessaire à la photosynthèse.
⇒ La photosynthèse a donc lieu, au moins en partie, au niveau des thylakoïdes.
- Stroma : Contient des grains d’amidon (MO) uniquement à la lumière
Or la synthèse de MO, à la lumière, se fait lors de la photosynthèse.
⇒ La photosynthèse a donc lieu, au moins en partie, au niveau du stroma
Membrane externe
Membrane interne
Grain d’amidon
• On fait alors une analyse spectrographique de la « solution de chlorophylle brute » et on obtient le
spectrogramme suivant :
400
800 λ (nm)
Spectre de la lumière
blanche
Spectre d’absorption de
la chlorophylle brute
⇒ Les radiations (photons) bleues et rouges sont absorbées mais pas les radiations (photons) vertes qui sont
réfléchies. D’où la couleur des chloroplastes.
Bilan :
Les pigments verts extraits des feuilles absorbent dans le rouge et le bleu : ce sont les photorécepteurs qui
captent les photons (la lumière) lors de la photosynthèse.
Etant situés au niveau des thylakoïdes, on en déduit que ce sont ces structures chloroplastiques qui
permettent la captation de la lumière.

En revanche, puisque le stroma contient des grains d’amidon, on en déduit que c’est à ce niveau qu’a lieu la
synthèse de MO au cours de la photosynthèse.
Il semble donc y avoir une séparation entre l’absorption de la lumière, qui nécessite la présence de
thylakoïdes, et la synthèse de MO dans le stroma.
→ On va alors s’intéresser plus particulièrement aux pigments présents dans la « solution de chlorophylle brute ».
TP n°6 : Les photorécepteurs présents dans les chloroplastes
On cherche quelles sont les molécules colorées présentes dans les chloroplastes qui permettent l’absorption de
l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse.
Chromatogramme d’un végétal
chlorophyllien
L’étude du chromatogramme montre que plusieurs pigments sont
présents dans les feuilles :
- Des chlorophylles (60 % ch.a ; 20 %ch.b) ;
- Des xanthophylles (10 %) ;
- Des caroténoïdes (10 %).
(On ne retrouve pas de chlorophylle dans les feuilles étiolées)
Quels sont les pigments responsables de l’activité photosynthétique ?
Doc.2-
• Chaque pigment a un spectre d’absorption qui lui est propre.
De manière générale : - Aucun pigment n’absorbe le vert ;
- Les longueurs d’onde absorbées se situent dans
le bleu et le rouge.
Cela confirme les résultats du TP n°5 !
• Aucun spectre en particulier n’est superposable au spectre d’action
photosynthétique (= Spectre d’absorption de la chlorophylle brute :
Doc.2 p17). En revanche, le spectre d’action photosynthétique est
superposable au spectre de l’ensemble de tous les pigments !
⇒ Tous les pigments ont un rôle à jouer dans la photosynthèse.
Doc.3- L’intensité photosynthétique est dépendante de la nature de la
lumière :
- C’est le blanc (ensemble de toutes les longueurs d’onde) qui
permet l’activité photosynthétique la plus intense ;
- Puis le rouge ;
- Puis le bleu ;
- Le vert ne permet pas d’activité photosynthétique.
⇒ Donc seules les longueurs d’onde absorbées permettent une
activité photosynthétique.
De plus, c’est l’éclairement à la lumière rouge qui est le plus efficace
pour la photosynthèse. Or, seules les chlorophylles, et notamment la
ch.a (60 %), absorbent les photons rouges.
⇒ Ce sont les chlorophylles, et essentiellement la chlorophylle a, qui
sont les principaux pigments photosynthétiques.
Bilan :
4 pigments foliaires sont mis en évidence (2 chlorophylles, vertes, et 2 autres pigments respectivement jaune
et orange) ayant chacun leur propre spectre d’absorption. Tous les pigments présents sont responsables de
l’absorption lumineuse (toute la lumière, en dehors du vert) et de l’activité photosynthétique.
Cependant, l’intensité de cette activité est plus importante avec une lumière rouge que seule la chlorophylle
(essentiellement ch.a) peut absorber. La ch.a est donc le principal pigment photosynthétique.