Chapitre 1 : La photosynthèse. Les végétaux chlorophylliens (= «végétaux verts») sont des producteurs de matière organique. Cette synthèse de matière organique a lieu en présence de lumière grâce à une réaction appelée : la photosynthèse. Problème : Comment se déroule la photosynthèse à l échelle cellulaire? I/ Les feuilles : lieu privilégié de la photosynthèse ( TP1) Les feuilles sont des organes spécialisés dans la réalisation de la photosynthèse. Elles contiennent des cellules chlorophylliennes riches en chloroplastes. Les chloroplastes sont les organites qui assurent la photosynthèse. Ils sont capables de capter et d utiliser l énergie lumineuse pour incorporer du dioxyde de carbone et de l eau dans des molécules organiques de la famille des glucides (glucose, Amidon). Ils réalisent donc une conversion d énergie lumineuse en énergie chimique. La photosynthèse consomme du C0 2 et de l H 2 0 et produit de l 0 2 et des glucides. Réaction bilan : L énergie nécessaire à la réalisation de cette oxydoréduction est fournie par la lumière. L eau est puisée au niveau des racines puis est transportée par les vaisseaux jusqu aux feuilles. Doc p 27 Les échanges gazeux (entrée de C02 et sortie d 02) ont lieu au niveau des stomates situés dans l épiderme inférieur des feuilles. Conclusion : La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l'énergie lumineuse. Le chloroplaste est l'organite clé de cette fonction. Remarque : les parties de la plante non chlorophyllienne (tige, racine) dépendent des feuilles. C est grâce aux vaisseaux que les échanges entre ces organes ont lieu. 1
II/ La lumière captée par les chloroplastes (TP2) Le chloroplaste est un organite cellulaire compartimenté par des systèmes membranaires : les thylacoïdes baignant dans un stroma liquide. La membrane des thylacoïdes est riche en pigments chlorophylliens (chlorophylles a et b, xanthophylles et caroténoïdes). Voir schéma chloroplaste TP2 act 3 Ces pigments absorbent principalement la lumière bleu et rouge, ce qui explique la couleur verte des feuilles. Ainsi les radiations lumineuses absorbées par les pigments chlorophylliens contribuent à la photosynthèse. Docs p 16 et 27 III/ La photosynthèse : un processus en 2 phases (TP2).. TP2 act 3 : la photosynthèse comprend deux phases impliquant différents compartiments dans les chloroplastes : - La phase photochimique (= claire) a lieu au niveau des thylacoïdes qui capte l énergie lumineuse. - La phase chimique, a lieu dans le stroma. Durant cette phase, le C0 2 est fixé et la matière organique produite (= glucides) doc p 24 Voir schéma chloroplaste TP2 act 3 2
1. La phase photochimique. Doc 5 et 6 p 21 : La phase photochimique a lieu dans les thylacoïdes où des chaines photosynthétiques ( = chaines d oxydo-réduction ) sont disposées sur la membrane des thylacoïdes Chaque chaine comprend notamment 2 photosystèmes (PSII et PSI) et une enzyme : L ATP synthase. Le déroulement de la phase photochimique nécessite de la lumière, de l eau et la présence d un oxydant (R) L énergie lumineuse excite la chlorophylle présente dans des photosystèmes (PSI et PSII) ce qui permet 2 réactions et le transfert d électrons au sein d une chaine photosynthétique. Grâce à l énergie lumineuse captée par la chlorophylle du PSII, la photolyse (= oxydation) de l eau a lieu : H 2 0 --- 4H + + 4 e - + O 2 De l 0 2 et 4 H + sont libérés dans le lumen. Les électrons arrachés à l eau sont ensuite transférés dans la chaine photosynthétique jusqu à l extrémité de la chaine où le PSI utilise l énergie lumineuse pour transférer les électrons à un accepteur final d électron : R. Il est donc réduit en RH2 libéré dans le stroma des chloroplastes. Les protons (H + ) sont utilisés par une enzyme l ATP synthase pour convertir ADP + Pi en ATP Au cours de la phase photochimique l énergie lumineuse et l eau sont utilisées pour former 2 produits constituant de l énergie chimique : - Un composé réduit le RH2 - L ATP Ces produits seront utilisés au cours de la phase chimique. 3
2. La phase chimique. Conclusion : La phase photochimique a lieu au niveau des thylacoïdes. Elle utilise de l eau, de l énergie lumineuse et un oxydant R. Elle libère de l 0 2 et produit des composés réduits RH2 et de l'atp (énergie chimique) dans le stroma La phase chimique a lieu dans la stroma. Elle utilise les produits de la phase photochimique (RH2 et l ATP) pour réaliser le cycle de calvin qui produit du glucose à partir du C02 La phase photochimque conditionne la phase chimique. Il y a donc couplage énergétique entre ces deux phases. Schéma du couplage énergétique : 4
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