CORRECTION DES REVISIONS LE METABOLISME PHOTOSYNTHESE

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Thibaud Samson
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1 EXPLICATIONS CORRECTION DES REVISIONS LE METABOLISME PHOTOSYNTHESE Dégagement d O2 : Lors de la phase photochimique, la photolyse de l eau par la chlorophylle aboutit à la réduction d accepteur d électrons et au dégagement de dioxygène : H 2 O 1/2 O 2 + 2H e- ; H 2 O + R 1/2 O 2 + RH 2. Utilisation de la lumière : Les spectres d action et d absorption de la chlorophylle se superposent : les radiations rouges et bleues sont absorbées et utilisées par la chlorophylle ; pas les vertes. Le photosystème collecte les photons ; cette excitation provoque le départ des électrons et des ions H + de la chlorophylle a vers les chaînes d oxydo-réduction membranaires des thylakoïdes et granums, jusqu au récepteur d électrons. Devenue électropositive, la chlorophylle arrache les électrons et les ions H+- à l eau. Cycle de CALVIN : CO 2 se fixe sur RUBP déjà présent dans le stroma pour former un C6 rapidement décomposé en 2 APG. APG oxyde RH 2 en utilisant de l ATP, et devient Triose Phosphate puis amidon et régénère du RU-BP. RH 2 oxydé en R et ATP redevenu ADP sont réutilisables pour la phase photochimique. Approvisionnement des chloroplastes : l eau et les sels minéraux formant la sève brute, monte des racines aux feuilles par les vaisseaux de la tige et des nervures, sous l effet de l évaporation par les stomates. Le CO 2 entre dans la feuille par les ostioles ouvertes et diffuse jusqu aux chloroplastes. Changements d états du carbone : dans l atmosphère le carbone du CO 2 est à l état oxydé. Après son incorporation dans la matière organique, sous la forme CH 2 O (C 2 H 12 O 6 ) le carbone est à l état réduit. La photosynthèse réduite le carbone du CO 2 ; la respiration oxyde la carbone du glucose.

2 VOCABULAIRE liste non exhaustive, attention à la limite Spectre d absorption : ensemble des radiations lumineuses absorbée : différence entre spectre d émission de la lumière blanche et radiations réfléchies par la chlorophylle. Vocabulaire lié : Activité photosynthétique, pigments, chromatographie, conversion de l énergie lumineuse, photosystème, chlorophylle a, longueur d onde, radiations RuBP : compose organique à 5 carbones captant le CO 2 présent dans le stroma et se transformant en APG. Ce composé est également régénéré à partir de l APG. Vocabulaire lié : Calvin, C3, C6, triose P, glucose, amidon, ATP/ADP, CO 2, stroma, phase non photochimique Saccharose : glucide, composé de l association de deux glucoses, circulant dans la sève élaborée. Vocabulaire lié : Glucose, amidon, Acide aminé, protéine, lipide, stroma, réserve. Photosystème : ensemble des Chlorophylles a, b, xanthophylle et carotènes assurant la conversion de l énergie lumineuse Vocabulaire lié : phase photochimique, photosynthèse, spectres d absorption et d action, oxydoréduction, photolyse de l eau, transporteur d électron, O 2, thylakoïdes et granums. Stroma : milieu liquide du chloroplaste dans lequel baignent les thylakoïdes et granums ; il contient les molécules de la phase photochimique : récepteur d électrons, eau, O 2. Il contient aussi les molécules de la phase non photochimique : CO 2, enzymes du cycle de Calvin et les molécules organiques. Vocabulaire lié : Chloroplaste, thylakoïdes et granums, photolyse de l eau, cycle de Calvin Ostiole : orifice d un stomate localisé entre les deux cellules stomatiques, permettant l échange gazeux entre l air interne de la feuille et l air externe atmosphérique Vocabulaire lié : diffusion, O 2 /CO 2 /H 2 O, % d ouverture, faces inférieure et supérieure, cellules chlorophylliennes.

3 APG = Acide phosphoglycérique : 1 composé carboné formé lors du cycle de Calvin, après la phase photochimique et incorporation du CO 2. Vocabulaire lié : CO 2, RuBP, Triose-phosphate, amidon, glucose, saccharose, RH 2, ATP Photo-autotrophie : ensemble de mécanismes répartis dans deux phases, photochimique et non photochimique, aboutissant à la fabrication de matière carbonée riche en énergie à partir de matière minérale contenant du carbone oxydé. Vocabulaire lié : chaîne alimentaire, carbone oxydé et réduit, producteur primaire, zoophage et phytophage. RH 2 = transporteur d électron dans son état réduit : molécule recevant les électrons et ions H + issus de l eau par l intermédiaire de la chlorophylle excitée. Son oxydation dans le cycle de Calvin la rend réutilisable. Vocabulaire lié : thylakoïde, ATP, H 2 O, O 2, CO 2, oxydoréduction ou transfert d électron, cycle de Calvin, phase photochimique Thylakoïde : lamelle membranaire, composant avec le stroma, le chloroplaste et portant les photosystèmes chlorophylliens Vocabulaire lié ; chlorophylle a, chaîne d oxydoréduction, granum, autotrophe, cellule chlorophyllienne, photolyse de l eau Phase photochimique : Vocabulaire lié : non photochimique, granum, thylakoïde,, stroma, HILL, amidon, radiations, spectres, chlorophylle

4 SCHEMAS attention à la taille, le soin, le titre, les couleurs SCHEMA PAGE DU LIVRE Cycle de Calvin 203 Constitution de réserve de la plante Structure et fonction des stomates Photolyse de l eau Thylakoïde Conversion EL en EC 201/3-211

5 Exploitation de documents Doc B p179 B2 P199 Q3 B2 p203 Q3 A et B p206/7 REPONSES AUX QUESTIONS Deux conditions sont nécessaires : lumière et chlorophylle. L existence de zones noires dues au rayonnement radioactif, montre que le 14 C du CO 2 se retrouve dans la feuille. L étude complémentaire sur l amidon permet de comprendre que le 14 C est sous forme d amidon. La courbe de l activité photosynthétique de l algue verte (courbe bleue action) suit les mêmes variations que celle de l absorption de la lumière (courbe verte) par la chlorophylle : maxi d action et maxi d absorption à 460 nm et 660 nm, mini à 430 nm : cela prouve que l énergie absorbée est convertie en activité photosynthétique : la chlorophylle est responsable de la photosynthèse. Le spectre d action photosynthétique suit les mêmes variations (chiffrage repère) que l ensemble des spectres d absorption de chaque pigment : cela suggère que chaque pigment absorbe une partie des radiations de la lumière blanche et contribue à l activité photosynthétique globale. L incorporation du C* persiste pendant 20 s après l arrêt de l éclairement. Si la lumière intervenait directement, l incorporation cesserait immédiatement à l extinction de la lumière, ce qui n est pas le cas. Donc l incorporation du CO2 peut se faire en dehors de la lumière, même si elle nécessite une période d éclairement auparavant. L équilibre entre RuBP et APG durant l éclairement, résulte de la formation d APG à partir de RUBP qui capte le CO 2, et de la reconstitution du RUBP à partir d APG. La chute du RUBP traduit son absence de reconstitution à partir de l APG qui s accumule, car RH 2 et ATP sont épuisés par absence d énergie lumineuse. Le couplage entre les phases résulte de l utilisation des molécules RH2-ATP, synthétisés en phase photochimique et utilisés en phase non photochimique. 1 : Amidon, inuline, glucose, protéine. 2 : les réserves permettent de la survie dans la mauvaise saison ou la nutrition de la jeune plantule

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