photosynthèse

• Organismes autotrophes


  Produisent leurs molécules organiques (glucides, lipides, protides, acides nucléiques, vitamines...) à partir de matières minérales (CO2 de l'air, eau et ions minéraux du sol)
• Photosynthèse


  Production de matière organique nécessitant de la lumière

  
• Chloroplaste


  Organite de couleur verte, organisé en systèmes membranaires empilés (les thylakoïdes) qui possèdent les pigments photosynthétiques capables de capter les rayons solaires

  
• Où la photosynthèse de matière organique se réalise-t-elle ?

  Présenter les structures responsables de la photosynthèse aux différents niveaux d'organisation de la plante

  
• Feuille


  Organe clé de la photosynthèse

  
• La production de matière organique par photosynthèse se fait principalement au niveau des feuilles, dans les nombreuses cellules chlorophylliennes du parenchyme, dans les chloroplastes

  
• Quelles sont les conditions pour que la photosynthèse se réalise ?

  Montrer que la lumière et les pigments chlorophylliens sont nécessaires

  
• La couleur verte des feuilles est due à la présence de pigments chlorophylliens qui absorbent la lumière principalement dans les longueurs d'ondes correspondant au bleu et au rouge

  
• Chloroplaste


  Organite clé de la photosynthèse

  
• Quelles sont les conditions pour que la photosynthèse se réalise ?

  Coloration à l'eau iodée de feuilles panachées éclairées, avec ou sans cache. Chromatographie de la chlorophylle brute.

  
• Quatre pigments sont présents dans la chromatographie : chlorophylle b, chlorophylle a, xanthophylle, caroténoïdes
• Les pigments absorbent dans le rouge et dans le bleu, ce qui explique la couleur verte des organes chlorophylliens
• L'activité photosynthétique est maximale dans les longueurs d'ondes absorbées par les pigments, entre 450 et 500 nanomètres (bleu) et entre 650 et 680 nanomètres (rouge)

  
• L'expérience d'Engelman montre que les bactéries se regroupent autour des parties de l'algue exposées à la lumière rouge et bleue, indiquant que ces zones libèrent plus d'oxygène lors de la photosynthèse

  
• La photosynthèse se déroule en deux phases distinctes mais couplées

  1. Phase photochimique rapide, impliquant directement la lumière et se réalisant dans l'épaisseur des membranes des thylakoïdes

  2. Phase chimique plus lente, pendant laquelle le CO2 est incorporé à la matière organique, se réalisant dans le stroma

  
• Phase photochimique


  1. Capture d'énergie photonique

  2. Excitation des électrons

  3. Transport d'électrons

  4. Formation d'ATP

  5. Réduction de NADP+

  6. Production d'oxygène

  
• À l'issue de la phase photochimique, il y a production d'ATP et d'un composé RH2 sous sa forme réduite, qui sont libérés dans le stroma, siège de la phase chimique

  
• Phase chimique


  Expériences de Calvin et Benson sur le cycle de Calvin

  
• Phase photochimique de la photosynthèse

  1. Conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique stockée sous forme d'ATP et NADPH

  2. Libération d'oxygène à partir de la dissociation de l'eau

  
• Expériences de Calvin et Benson


  1. Injection de 14CO2 radioactif à différents endroits et contrôle de la durée de contact entre les algues et le 14CO2

  2. Extraction des molécules organiques des algues et soumission à une chromatographie bidimensionnelle

  3. Révélation des molécules radioactives par autoradiographie et identification

  
• Les premières molécules organiques dans les chloroplastes sont principalement de petits glucides et leurs composés : glucose, fructose, saccharose et amidon

  
• Cycle de Calvin-Benson


  1. Fixation du dioxyde de carbone

  2. Réduction des acides C3 en triose-phosphate

  3. Régénération du RuBP

  
• Les molécules organiques produites par la photosynthèse sont en partie utilisées par la feuille elle-même pour sa croissance et la respiration, le reste est exporté vers tous les organes de la plante dans la sève élaborée

  
• À partir des petites molécules de glucides, chaque cellule synthétise d'autres molécules organiques : glucides, protides, lipides et acides nucléiques

  
• Matières organiques assurant la croissance et le port de la plante

  • Cellulose
  • Lignine

  
• Catégories de réserves organiques

  • Réserves journalières
  • Réserves saisonnières
• Les cellules de certains organes produisent et accumulent des substances qui permettent à la plante une très grande variété d'interactions avec les êtres vivants de son environnement
• Molécules produites par les plantes pour interagir avec leur environnement

  • Anthocyanes
  • Tanins
  • Alcaloïdes
  • Molécules allélopathiques
• Le cycle de Calvin est une réaction enzymatique qui utilise les énergies solaires pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) en glucose.