Fiche de révision : Photosynthèse et flux d’énergie

📋 Plan du Cours

1. Réaction globale de la photosynthèse
2. Organisation du chloroplaste
3. Pigments et capture lumineuse
4. Conversion de l’énergie lumineuse
5. Fixation et réduction du CO2
6. Plantes C3 et C4
7. Devenir des produits organiques

📖 1. Réaction globale de la photosynthèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Processus par lequel les plantes vertes utilisent la lumière pour synthétiser des molécules organiques à partir de molécules minérales.

📝 Points essentiels

📐 Formule — L’équation globale de la photosynthèse est $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

📌 La phase photochimique capture l’énergie lumineuse et la transforme en énergie chimique, tandis que la phase de biosynthèse fixe et réduit le CO2 pour former des glucides.

💡 Astuce mémo

Lumière → énergie chimique → matière organique

📖 2. Organisation du chloroplaste

🔑 Notions clés & Définitions

• Chloroplaste : Organite limité par une double membrane et contenant des thylakoïdes, des grana, un stroma et un lumen.

★ À maîtriser

📌 La phase photochimique se déroule dans les membranes des thylakoïdes regroupés en grana, tandis que la phase de biosynthèse se déroule dans le stroma.

Compléments

• Les thylakoïdes sont des saccules membranaires empilés pour former des grana et baignant dans le stroma.

💡 Astuce mémo

Grana pour la lumière, stroma pour le carbone

📖 3. Pigments et capture lumineuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosystème : Complexe de pigments photosynthétiques associés à des protéines et enchâssés dans la membrane des thylakoïdes.

★ À maîtriser

• Les chlorophylles absorbent principalement les radiations du bleu au rouge et transmettent le vert, ce qui explique la couleur verte des feuilles.

• Les pigments photosynthétiques absorbent des radiations visibles comprises entre 500 et 700 nm, avec une absorption maximale dans le bleu et le rouge.

Compléments

• Les pigments photosynthétiques comprennent:
  • les chlorophylles
  • les xanthophylles
  • les caroténoïdes

💡 Astuce mémo

Le vert est transmis, le bleu et le rouge sont absorbés

📖 4. Conversion de l’énergie lumineuse

🔑 Notions clés & Définitions

• TH2 : Molécule réduite par l’acceptation de protons et d’électrons et capable de transmettre un pouvoir réducteur dans le stroma.

📝 Points essentiels

• Lorsqu’une chlorophylle absorbe un photon, elle passe dans un état excité, cède un électron, puis reçoit un électron provenant de l’eau pour revenir à son état initial.

• 🔄 La photolyse de l’eau produit:

  1. du dioxygène
  2. des protons H+
  3. des électrons

📐 Formule — Le flux de protons à travers l’ATP synthase permet la synthèse d’ATP selon la relation $ADP + P \rightarrow ATP$.

💡 Astuce mémo

Photon → électrons et protons → TH2 et ATP

📖 5. Fixation et réduction du CO2

★ À maîtriser

• Dans le cycle de Calvin, le CO2 est fixé sur le ribulose biphosphate par la RubisCO, le composé formé devient de l’APG, l’APG est réduit en C3P, puis une partie des C3P régénère l’accepteur de CO2.

• La fixation du CO2 se déroule dans le stroma et dépend de la phase lumineuse, car elle utilise l’ATP et le TH2 produits par la phase photochimique.

Compléments

• Le premier produit stable du cycle de Calvin est un glucide à trois carbones, ce qui caractérise les plantes en C3.

• Une partie des C3P sert à produire du glucose, de l’amidon et d’autres molécules organiques, tandis qu’une autre partie régénère l’accepteur de CO2.

💡 Astuce mémo

Fixation → réduction → régénération

📖 6. Plantes C3 et C4

★ À maîtriser

📌 La RubisCO peut fixer le CO2 ou l’O2, et l’augmentation de la concentration en O2 diminue la fixation du CO2 et limite l’efficacité de la photosynthèse.

• Les plantes C4 comme le maïs et la canne à sucre possèdent des cellules du mésophylle et des cellules de la gaine périvasculaire.

• Dans les plantes C4, le mésophylle fixe le CO2 sur un composé C4, celui-ci est transféré à la gaine périvasculaire et y libère du CO2 par décarboxylation avant son incorporation dans le cycle de Calvin.

Compléments

• Les cellules de la gaine périvasculaire sont riches en RubisCO et pauvres en grana, ce qui concentre le CO2 autour de la RubisCO et augmente la productivité.

💡 Astuce mémo

C3 : Rubisco exposée à O2 ; C4 : CO2 concentré autour de Rubisco

📖 7. Devenir des produits organiques

📝 Points essentiels

• Les produits synthétisés sont temporairement stockés dans le chloroplaste, puis hydrolysés durant la nuit et distribués dans la plante sous forme de sève élaborée par les vaisseaux libériens.

• L’excédent de matière organique est stocké dans des organes reproducteurs comme les graines ou dans des organes végétatifs souterrains comme les tubercules et les bulbes.

💡 Astuce mémo

Stockage temporaire → transport → réserve

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des phases de la photosynthèse

Organisation des plantes C4