Pigments Photosynthétiques

Qu'est-ce que la chromatographie ?

La chromatographie est une technique de laboratoire utilisée par les biologistes et les biochimistes. Elle permet de séparer un mélange, ce qui est réalisé en le faisant passer dans une solution ou une suspension dans laquelle les composants du mélange peuvent se déplacer à des vitesses différentes. Elle est souvent utilisée pour séparer un produit de toute solution n'ayant pas réagi.

Il existe deux principaux types de chromatographie : la chromatographie sur couche mince (parfois abrégée en CCM) et la chromatographie sur colonne.

La fonction des deux méthodes est la même, mais chacune utilise un équipement différent pour séparer un mélange en ses divers composants. Il est très probable que tu utilises la chromatographie sur couche mince pendant tes études ; cependant, au niveau universitaire ou dans un laboratoire professionnel, tu utiliseras les deux méthodes. Les différences entre les deux sont illustrées dans la figure 1 ci-dessous.

Comment étudier la photosynthèse à l'aide de la chromatographie ?

Pour ton cours de niveau A, on te demandera d'utiliser la chromatographie pour étudier les pigments isolés des feuilles de différentes plantes. On te demandera par exemple de comparer les feuilles de plantes tolérantes à l'ombre et de plantes intolérantes à l'ombre, ou des feuilles de couleurs différentes provenant d'une même plante. Pour ce faire, tu devras réaliser l'expérience décrite ci-dessous.

Matériel :

• Échantillons de feuilles

• Papier filtre

• Eau distillée

• Pilon et mortier

• Règle

• Tube capillaire

• Solvant de chromatographie

• Acétone

• Pipette

• Crayon à papier

Méthode :

1. À l'aide du crayon, trace une ligne droite à environ 1 cm au-dessus du bas du papier filtre. Il est important d'utiliser un crayon pour cette étape, et non un stylo, car l'encre se retrouverait dans ta solution et fausserait tes résultats.

2. Prends une partie de la feuille et place-la dans le mortier. Ajoute 20 gouttes d'acétone et broie les feuilles avec l'acétone à l'aide du pilon. Cela permettra de libérer les pigments contenus dans la feuille.

3. À l'aide du tube capillaire, extrais le pigment et fais-le tomber au centre de la ligne de crayon sur le papier filtre.

4. Suspends le papier filtre avec le pigment dans le solvant ; assure-toi toutefois que le niveau du liquide ne se trouve pas au-dessus de la ligne du crayon.

5. Laisse le papier jusqu'à ce que le solvant soit remonté près du sommet. Veille à ce que le solvant ne traverse pas le papier.

6. Retire le papier du solvant et trace une ligne au crayon pour marquer l'endroit où le solvant est remonté. Tu devrais remarquer que le pigment s'est séparé en différents composés, qui devraient tous être placés à des hauteurs différentes au-dessus de la première ligne de crayon.

Fig. 1 - Exemple de chromatographie sur couche mince

Bien que cette expérience ne ressemble pas exactement à la tienne, elle sera mise en place de la même façon.

Comment calcule-t-on la valeur Rf ?

Une fois que tu as récupéré ton papier filtre avec les différents pigments séparés, tu vas calculer la valeur Rf de chaque tache. Rf signifie facteur de rétention, et cette formule est utilisée pour aider à identifier les pigments présents sur ton échantillon de chromatographie.

L'équation de la valeur Rf est la suivante :

$Rf=\frac{dis\tan cetravelledbythecompound}{dis\tan cetravelledbythesolventfront}$

Lorsque tu auras ton ensemble de valeurs Rf, tu pourras alors les comparer aux valeurs Rf connues (fournies par un professeur) pour identifier les pigments présents dans ta feuille. Si tu dois trouver ta propre base de données, assure-toi qu'elles sont spécifiquement destinées à la chromatographie sur papier. Utilise le même solvant que toi car ces variables affecteront la distance parcourue par certains pigments !

Quels sont les pigments photosynthétiques qui se trouvent dans les chloroplastes ?

Il est probable que tu trouves les pigments suivants dans une feuille lors d'une chromatographie :

• Chlorophylle a et chlorophylle b: ces pigments sont de couleur verte. La chlorophylle a, le plus abondant des deux pigments, absorbe la lumière bleue et rouge et réfléchit la lumière verte. La chlorophylle b est le moins abondant des deux, mais elle peut absorber une plus grande longueur d'onde d'énergie lumineuse que la chlorophylle a. La chlorophylle b absorbe la lumière bleue et rouge et réfléchit la lumière verte, comme la chlorophylle a ; cependant, la lumière verte réfléchie est d'une nuance de vert différente. Au niveau moléculaire, la chlorophylle possède un anneau de porphyrine, qui permet d'absorber l'énergie lumineuse plus efficacement.

• Caroténoïdes: Ces pigments reflètent les ondes lumineuses orange, jaunes et rouges. Dans le chloroplaste, les pigments caroténoïdes se regroupent à côté des molécules de chlorophylle pour transmettre efficacement les photons absorbés.

• Xanthophylles: comme les caroténoïdes, les xanthophylles transmettent l'énergie lumineuse à la chlorophylle a et agissent comme des antioxydants. Les xanthophylles réfléchissent les ondes lumineuses jaunes.

• Anthocyanine: un pigment qui absorbe la lumière bleue et verte. Les molécules d'anthocyane sont stockées dans la vacuole de la cellule végétale.

Pourquoi les pigments photosynthétiques sont-ils importants dans la photosynthèse ?

Les pigments photosynthétiques sont essentiels à la photosynthèse car ils absorbent les photons (ondes de lumière) à certaines longueurs d'onde. Comme tu le verras dans le diagramme ci-dessous, différents pigments peuvent absorber et réfléchir différentes longueurs d'onde de la lumière, ce qui permet à une plante d'obtenir autant d'énergie que possible à partir d'une seule source de lumière.

Après avoir absorbé des photons, les électrons contenus dans les pigments sont excités et augmentent leur niveau d'énergie. Lespigments accessoires tels que les caroténoïdes, les anthocyanes et les xanthophylles peuvent alors transmettre cette énergie aux pigments primaires comme la chlorophylle a, qui peut s'oxyder et donner un électron à la chaîne de transport d'électrons dans la réaction dépendante de la lumière.