La photosynthèse permet aux plantes chlorophylliennes de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique, utilisée pour synthétiser de la matière organique à partir de matière minérale (CO2, eau, sels minéraux).
Le chloroplaste : siège de la photosynthèse
Le chloroplaste est organisé en thylakoïdes (membranes empilées portant les pigments chlorophylliens) baignant dans le stroma. La chlorophylle, pigment vert, absorbe l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse.
La phase photochimique (phase claire)
Au niveau des thylakoïdes, l’énergie lumineuse captée permet la photolyse de l’eau (libération d’O2, d’électrons et de protons) et la production d’ATP et de pouvoir réducteur (NADPH).
La phase chimique (phase sombre, cycle de Calvin)
Au niveau du stroma, l’ATP et le NADPH produits en phase claire sont utilisés pour fixer le CO2 atmosphérique et synthétiser des molécules organiques (glucides), au cours du cycle de Calvin.
Bilan et facteurs de la photosynthèse
Équation bilan simplifiée : CO2 + eau + énergie lumineuse → matière organique + O2 (en présence de chlorophylle). L’intensité de la photosynthèse dépend de facteurs limitants : lumière, concentration en CO2 et température.
Exercices
Exercice 1 — Où se déroule la phase photochimique de la photosynthèse, et quels sont ses principaux produits ?
Exercice 2 — Qu’est-ce que la photolyse de l’eau et quel gaz libère-t-elle ?
Exercice 3 — Où se déroule la phase chimique de la photosynthèse et quel est son rôle principal ?
Exercice 4 — Quels produits de la phase photochimique sont utilisés lors de la phase chimique ?
Exercice 5 — Écrire l’équation bilan simplifiée de la photosynthèse.
Exercice 6 — Pourquoi la chlorophylle est-elle indispensable à la photosynthèse ?
Exercice 7 — Une plante est éclairée avec une lumière verte puis avec une lumière rouge de même intensité. Dans laquelle des deux situations la photosynthèse sera-t-elle la plus efficace ? Justifier.
Corrigés
Corrigé 1 — Elle se déroule au niveau des membranes des thylakoïdes ; elle produit de l’ATP, du NADPH et de l’O2 (issu de la photolyse de l’eau).
Corrigé 2 — C’est la décomposition de la molécule d’eau sous l’action de l’énergie lumineuse ; elle libère de l’oxygène (O2), ainsi que des électrons et des protons.
Corrigé 3 — Elle se déroule dans le stroma ; elle utilise l’ATP et le NADPH pour fixer le CO2 et synthétiser des molécules organiques (cycle de Calvin).
Corrigé 4 — L’ATP et le NADPH (pouvoir réducteur).
Corrigé 5 — CO2 + eau + énergie lumineuse → matière organique + O2 (en présence de chlorophylle).
Corrigé 6 — C’est le pigment qui absorbe l’énergie lumineuse et la convertit en énergie chimique utilisable par la cellule ; sans elle, la plante ne peut pas capter l’énergie nécessaire à la photosynthèse.
Corrigé 7 — Sous lumière rouge, car la chlorophylle absorbe fortement les longueurs d’onde rouges (et bleues) alors qu’elle réfléchit le vert, ce qui explique la couleur verte des plantes — la lumière verte est donc peu utilisée.
