Fiche de révision : Photosynthèse et matière végétale

📋 Plan du Cours

1. Besoins et échanges photosynthétiques
2. Chloroplastes et pigments photosynthétiques
3. Phase photochimique et photolyse de l’eau
4. Phase chimique et cycle de Calvin
5. Croissance et soutien de la plante
6. Réserves et reproduction végétale
7. Interactions chimiques avec les animaux

📖 1. Besoins et échanges photosynthétiques

★ À maîtriser

📌 À la lumière, les algues chlorophylliennes consomment du CO₂ et rejettent de l’O₂ par photosynthèse, tandis qu’à l’obscurité elles consomment de l’O₂ et rejettent du CO₂ par respiration.

• La production d’amidon par photosynthèse se fait uniquement dans les parties chlorophylliennes des végétaux exposées à la lumière.

Compléments

• À la lumière, les végétaux verts respirent aussi, mais la photosynthèse masque les échanges respiratoires observés dans le bilan gazeux.

• Le bilan simplifié de la photosynthèse est $6\,\mathrm{CO_2}+6\,\mathrm{H_2O}\xrightarrow{\text{lumière, chlorophylle}}\mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\,\mathrm{O_2}$.

💡 Astuce mémo

À la lumière, CO₂ consommé et O₂ rejeté ; dans l’obscurité, O₂ consommé et CO₂ rejeté.

📖 2. Chloroplastes et pigments photosynthétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Chloroplaste : Organite contenant la chlorophylle et lieu de production de matière organique dans les cellules chlorophylliennes.

★ À maîtriser

• Les chlorophylles a et b sont des pigments verts, tandis que les caroténoïdes sont des pigments jaunes et orangés.

• Les pigments chlorophylliens absorbent principalement les radiations bleu-violet et rouges, mais pas les radiations vertes, ce qui explique la couleur verte des feuilles.

Compléments

• Les pigments chlorophylliens sont situés dans la membrane des thylakoïdes des chloroplastes.

• L’intensité photosynthétique est élevée sous lumière rouge ou bleue et généralement plus faible, mais non nulle, sous lumière verte.

• La chlorophylle a convertit l’énergie lumineuse en énergie utilisable pour une réaction chimique, tandis que les autres pigments élargissent le spectre d’absorption.

💡 Astuce mémo

Des chloroplastes comme ateliers verts, éclairés surtout en bleu et en rouge.

📖 3. Phase photochimique et photolyse de l’eau

★ À maîtriser

• L’oxygène dégagé pendant la photosynthèse provient de l’eau, et non du dioxyde de carbone. - Ruben et Kamen

• Lorsqu’elle absorbe un photon, la chlorophylle a passe à l’état excité, perd un électron et devient un oxydant ; elle oxyde l’eau pour récupérer des électrons et retrouver son état fondamental.

• Le transfert des électrons et des protons permet la synthèse d’ATP à partir d’ADP et de Pi, et la phase photochimique produit de l’ATP, du RH₂ et de l’O₂.

Compléments

📐 Formule - La photolyse de l’eau s’écrit $2\,\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{O_2}+4\,\mathrm{H^+}+4\,\mathrm{e^-}$.

• Pendant la phase photochimique, les électrons perdus par la chlorophylle sont transférés par une chaîne de transporteurs des thylakoïdes vers l’accepteur oxydé R, qui est réduit en RH₂ dans le stroma.

💡 Astuce mémo

La lumière excite la chlorophylle a → l’eau est oxydée et libère O₂, électrons et protons.

📖 4. Phase chimique et cycle de Calvin

★ À maîtriser

• Dans le cycle de Calvin, le CO₂ se fixe sur le Ru-BP à cinq carbones, qui se scinde en deux molécules d’APG à trois carbones. - Calvin, Benson et Bassham

• Une partie des trioses phosphates régénère le Ru-BP afin de permettre un nouveau cycle de fixation du CO₂, tandis que l’autre sert à synthétiser du glucose, de l’amidon, d’autres glucides et des acides aminés.

📌 La phase photochimique produit l’ATP et le RH₂ dans les thylakoïdes, tandis que la phase chimique réduit le CO₂ en glucides dans le stroma.

Compléments

• L’APG est converti en trioses phosphates grâce à l’ATP et à l’hydrogène apporté par les RH₂ produits pendant la phase photochimique.

💡 Astuce mémo

CO₂ sur Ru-BP → APG → trioses phosphates → glucides ou régénération du Ru-BP.

📖 5. Croissance et soutien de la plante

📝 Points essentiels

• Les principaux constituants des parois cellulaires sont :

  • la cellulose
  • les pectines
  • les hémicelluloses

• L’imprégnation secondaire des parois par la lignine, surtout chez les arbres, les rigidifie et permet un port dressé ainsi qu’une croissance importante en hauteur.

📖 6. Réserves et reproduction végétale

★ À maîtriser

• Les réserves végétales peuvent être :

  • du saccharose
  • de l’amidon
  • des protéines
  • des lipides

• L’accumulation de réserves permet à la plante de résister à des conditions défavorables, notamment de température ou d’hygrométrie, ou contribue à la reproduction en favorisant la dispersion des graines ou le développement de l’embryon lorsque les conditions deviennent favorables.

Compléments

• Les molécules issues de la photosynthèse peuvent être stockées dans les tiges, les racines, les feuilles, les fruits ou les graines.

📖 7. Interactions chimiques avec les animaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Interaction mutualiste : Interaction entre la plante et l’animal qui apporte un bénéfice à chacun.
• Interaction compétitive : Interaction dans laquelle des organismes se disputent une même ressource limitée.

📝 Points essentiels

• Les anthocyanes favorisent la reproduction en attirant les insectes pollinisateurs par les couleurs des fleurs ou les animaux qui contribuent à la dissémination des graines.

• Les tanins repoussent les phytophages par leur goût désagréable et en perturbant leur digestion.

💡 Astuce mémo

Anthocyanes attirent les partenaires ; tanins repoussent les phytophages.