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TS Ch 1 - La cellule chlorophyllienne et la photosynthèse

Grâce à leurs "capteurs solaires" les feuilles, les plantes fabriquent leur propre matière.

  • Comment s’effectue le transfert d’énergie et la synthèse de matière organique par les cellules chlorophylliennes (photosynthèse) ?
  • Quel rôle jouent les chloroplastes dans la photosynthèse ?
  • Quelles sont les étapes de la fixation de CO2 et de la synthése des molécules organiques ?
  • Comment l’énergie lumineuse est-elle convertie en énergie chimique ?

I - Les cellules chlorophylliennes effectuent la photosynthèse

Grâce à I’énergie lumineuse, les cellules chlorophylliennes produisent des molécules organiques telles que Ie glucose (qui, polymérisé, constitue I’amidon), à partir de dioxyde de carbone et d’eau. L’équation-bilan de la photosynthése peut donc s’écrire :

en présence de lumière

6 CO2 + 12 H2O -> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

II est possible de mettre en évidence une activité photosynthétique par la production de molécules organiques, par la consommation de dioxyde de carbone ou encore par Ie rejet de dioxygène.

II- Les chloroplastes sont les organites dans lesquels se déroule la photosynthèse

Dans les cellules chlorophylliennes les chloroplastes (d'après wikipédia)
Dans les cellules chlorophylliennes les chloroplastes (d’après wikipédia)

La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes, organites qui doivent leur couleur verte à la chlorophylle qu’ils renferment. Le stroma du chloroplaste est un gel contenant les enzymes nécessaires à la production des molécules organiques (on peut y observer des grains d’amidon). Le chloroplaste renferme un important réseau de membranes internes formant des sacs clos aplatis, les thylakoïdes. C’est dans la membrane des thylakoïdes que sont situés les pigments chlorophylliens.

III- Un phénomène en deux phases

La photosynthése se déroule en deux phases distinctes mais couplées :

  • la phase photochimique, directement dépendante de la lumière, au cours de laquelle sont produits des composés réduits RH2 et de I’ATP ;
  • la phase chimique, au cours de laquelle RH2 et ATP, précédemment formés, sont utilisés pour la réduction du CO2 en molécules organiques.

IV- La phase photochimique se déroule dans les thylakoïdes

La phase photochimique correspond à une oxydo-réduction entre I’eau et les composés R :
2 H2O + 2 R -> 2 RH2 + O2
Cette réaction est réalisés au niveau des thylakoïdes et nécessite de l’énergie chimique. C’est la chlorophylle a qui rend possible cette réaction, en convertissant l’énergie lumineuse absorbée par les pigments chlorophylliens en énergie chimique. Il y a production d’ATP

Spectre d'absorption de la chlorophylle (d'apès wikipedia)
Spectre d’absorption de la chlorophylle (d’apès wikipedia)
La phase photochimique (Alain Gallien, BDS SVT Dijon)
La phase photochimique (Alain Gallien, BDS SVT Dijon)

Animation sur la phase photochimique de la photosynthèse (Claude Perrin)

V- La phase chimique se déroule dans Ie stroma

Au cours de réactions constituant Ie cycle de Calvin, du glucose est produit par incorporation du CO2 en utilisant les produits (RH2 et ATP) de la phase photochimique. Le CO2 est d’abord fixé sur un accepteur à cinq atomes de carbone qui est régénéré en permanence.

Incorporation du dioxyde de carbone : cycle de Calvin ; noter que NADPH correspond à RH2 et NAD+ à R (d'après Wikipedia)
Incorporation du dioxyde de carbone : cycle de Calvin ; noter que NADPH correspond à RH2 et NAD+ à R (d’après Wikipedia)
Bilan simplifié de la photosynthèse (Maryline Defresne, BDS SVT Dijon)
Bilan simplifié de la photosynthèse (Maryline Defresne, BDS SVT Dijon)

Mots-clés à retenir :

Chloroplaste
Stroma, thylakoïdes, granum
Phase photochimique, phase chimique
RH2, ATP
Pigments, chlorophylle a
RuBP, APG, cycle de Calvin
Spectre d’absorption

Pour approfondir :

La photosynthèse par les expériences (Université Pierre et Marie Curie)

La phase photochimique

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