Fiche de révision : Photosynthèse et adaptations des plantes

📋 Plan du Cours

1. Organisation des systèmes végétaux
2. Absorption racinaire de l’eau
3. Transport dans les vaisseaux végétaux
4. Sève élaborée et photosynthèse
5. Organisation et fonctions de la feuille
6. Chloroplastes et réactions photosynthétiques
7. Stomates et régulation des échanges
8. Défense et surfaces d’échange végétales

📖 1. Organisation des systèmes végétaux

★ À maîtriser

• Le système racinaire, fixé dans le sol, assure l’ancrage de la plante, tandis que le système aérien est en contact avec l’atmosphère.

• Le système aérien comprend un système végétatif, formé de structures non reproductrices comme la tige et les feuilles, et un système reproducteur comprenant principalement les fleurs et les fruits.

• Les tubercules peuvent être des tiges, comme la pomme de terre, ou des racines, comme la carotte ; ils permettent l’accumulation de produits issus de la photosynthèse.

Compléments

• Le système racinaire comprend des racines principales, primaires et secondaires, auxquelles peuvent s’ajouter des racines tertiaires.

• La ramification des racines augmente l’étendue du système racinaire et constitue une adaptation à la vie sédentaire.

• Le méristème est la zone apicale, située à l’extrémité de la tige ou de la racine, qui permet la croissance de la plante.

• Le collet est l’interface entre le sol et l’air, et le pétiole est la petite structure qui porte la feuille sans être une tige.

• La partie aplatie de la feuille est le limbe, et ses nervures contiennent des vaisseaux.

💡 Astuce mémo

Le système racinaire ancre dans le sol ; le système aérien est en contact avec l’atmosphère.

📖 2. Absorption racinaire de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Mycorhize : Association symbiotique entre un champignon et une racine, dans laquelle le champignon apporte de l’eau et des sels minéraux à la plante, qui lui fournit des glucides.
• Poil absorbant : Prolongement fin et long d’une cellule de l’épiderme racinaire, qui contribue à l’absorption de l’eau et des ions minéraux.
• Mycélium : Ensemble des filaments du champignon qui pénètrent dans la racine, entre les cellules ou parfois à l’intérieur de celles-ci.

★ À maîtriser

📌 L’absorption racinaire de l’eau et des ions minéraux du sol repose notamment sur les mycorhizes et les poils absorbants.

Compléments

📌 Une ectomycorhize se développe entre les cellules végétales, tandis qu’une endomycorhize pénètre à l’intérieur des cellules.

• Les poils absorbants sont répartis dans la zone pilifère, située juste derrière l’apex racinaire.

• Chez une plante de seigle d’environ 10 cm de hauteur, la surface d’absorption racinaire est d’environ 400 m².

• Les poils absorbants mesurent environ 12 micromètres de diamètre et environ 1 mm de longueur.

📖 3. Transport dans les vaisseaux végétaux

★ À maîtriser

📌 Le xylème transporte la sève brute, composée d’eau et de sels minéraux, tandis que le phloème transporte de l’eau contenant aussi des sucres issus de la photosynthèse, principalement du saccharose.

• Les vaisseaux du xylème sont formés de cellules mortes à paroi rigide, notamment renforcée par la lignine, et conduisent la sève brute vers le haut de la plante.

• Dans la tige, le xylème se trouve plutôt vers le centre et le phloème vers l’extérieur, les deux tissus étant superposés plutôt qu’alternés comme dans la racine.

Compléments

• Dans la racine, les vaisseaux du xylème et du phloème alternent dans la disposition observée en coupe transversale.

• Dans la feuille, le xylème se trouve du côté supérieur et le phloème du côté inférieur, et leurs vaisseaux forment les nervures, aussi appelées faisceaux vasculaires.

💡 Astuce mémo

Xylème vers le haut, phloème vers le bas de la feuille.

📖 4. Sève élaborée et photosynthèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Autotrophie : La capacité de produire sa propre matière organique, ce qui permet à la plante de fabriquer sa nourriture sans se déplacer.

★ À maîtriser

• La sève brute qui atteint les feuilles fournit de l’eau utilisée pour la vie cellulaire et la photosynthèse; les cellules sont composées d’au moins 60 % d’eau.

• La photosynthèse capte l’énergie lumineuse et transforme l’eau et le CO₂ en matière organique, notamment en glucose, ainsi qu’en dioxygène.

Compléments

• Le dioxygène produit par la photosynthèse est exporté par la feuille ou parfois réutilisé directement pour la respiration.

• La sève élaborée contient de l’eau et des glucides, dont la forme circulante est vraisemblablement le saccharose.

💡 Astuce mémo

La photosynthèse produit des sucres → la sève élaborée les transporte.

📖 5. Organisation et fonctions de la feuille

★ À maîtriser

• Une coupe de feuille montre deux épidermes, un parenchyme palissadique sous l’épiderme supérieur et un parenchyme spongieux dont les cellules entourent des lacunes.

• Les épidermes supérieur et inférieur de la feuille sont recouverts d’une cuticule cireuse qui imperméabilise la plante et réduit la perte d’eau par évapotranspiration.

📌 Le parenchyme palissadique assure la collecte de l’énergie lumineuse, tandis que le parenchyme spongieux ménage des lacunes liées aux échanges gazeux.

Compléments

• Les échanges gazeux entre la feuille et l’extérieur passent par les stomates et communiquent avec les lacunes ou les chambres sous-stomatiques.

• Les feuilles de l’olivier et du laurier sont particulièrement cireuses, ce qui illustre la variation de la quantité de cuticule entre les plantes.

💡 Astuce mémo

Le parenchyme palissadique capte la lumière, le spongieux ménage les échanges gazeux.

📖 6. Chloroplastes et réactions photosynthétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Chloroplaste : Un organite contenant de la chlorophylle qui permet la photosynthèse.

★ À maîtriser

📐 Formule - La photolyse de l’eau, qui se déroule en présence de lumière, suit la relation $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$.

• L’ATP et le pouvoir réducteur permettent au CO₂ d’entrer dans le cycle de Calvin, qui produit du glucose ensuite stocké sous forme d’amidon.

Compléments

• Le chloroplaste est entouré de deux membranes et contient des thylakoïdes granaux empilés ainsi que des thylakoïdes stromatiques reliant les empilements.

• Les pigments présents en grande quantité dans les thylakoïdes captent l’énergie lumineuse.

• Les électrons permettent de réduire la molécule R en RH₂, tandis que les ions H⁺ contribuent au fonctionnement de la machinerie qui produit l’ATP.

💡 Astuce mémo

Lumière → photolyse de l’eau → ATP et pouvoir réducteur → cycle de Calvin.

📖 7. Stomates et régulation des échanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Ostiole : L’espace situé entre les deux cellules de garde qui forment un stomate.

★ À maîtriser

📌 Les stomates s’ouvrent à la lumière, ce qui permet les échanges gazeux nécessaires à la photosynthèse.

📌 Les stomates se ferment lorsqu’il fait trop chaud ou trop sec afin d’éviter la déshydratation de la plante.

Compléments

• Les deux cellules de garde qui forment un stomate contiennent de la chlorophylle.

📌 La plante doit réguler simultanément l’entrée de CO₂ nécessaire à la photosynthèse et la perte d’eau par évaporation.

💡 Astuce mémo

À la lumière, les stomates s’ouvrent ; en cas de chaleur ou de sécheresse, ils se ferment.

📖 8. Défense et surfaces d’échange végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Tanins : Des polyphénols qui s’accumulent dans les cellules et peuvent être répulsifs ou toxiques à forte dose, contribuant ainsi à repousser les prédateurs.

★ À maîtriser

• Les plantes peuvent se défendre au moyen de :

  • molécules chimiques
  • structures anatomiques comme les épines
  • symbioses

• Le rapport surface d’échange sur masse est de 0,2 cm² par gramme chez l’humain et de 32 cm² par gramme chez la plante, soit un rapport 160 fois plus élevé chez la plante.

Compléments

• Le glucose issu de la photosynthèse peut être transformé en lipides, en autres glucides et en acides aminés.

• L’éthylène et l’acide salicylique sont cités comme molécules d’alarme, tandis que le menthol est cité comme molécule répulsive contre les herbivores.

• Une acacia africaine forme une symbiose avec des fourmis qui détectent notamment l’acide salicylique produit par la plante et attaquent l’herbivore qui la broute.

📊 Tableaux de synthèse

Disposition des vaisseaux conducteurs