🌿 Échanges Gazeux Chlorophylliens et Production de la Matière Organique
1ère Bac Sciences Expérimentales SEx
Introduction
Les plantes vertes réalisent la photosynthèse, un processus fondamental qui permet :
- D’assurer les échanges gazeux (CO2 entrant, O2 sortant)
- De produire de la matière organique (glucides) à partir de substances minérales
- De capter l’énergie lumineuse grâce à la chlorophylle
1. Le lieu de la photosynthèse : le chloroplaste
Structure
• Membrane double
• Grana (piles de thylakoïdes)
• Stroma (matrice fluide)
Fonctions
• Photosystèmes I & II (dans thylakoïdes)
• Synthèse de ATP et NADPH
• Réduction du CO2 dans le stroma
Remarque : La chlorophylle a absorbe surtout le rouge et le bleu, reflète le vert.
2. Les deux phases de la photosynthèse
| Phase | Lieu | Conditions | Produits |
|---|---|---|---|
| Phase claire | Thylakoïdes | Lumière requise | ATP, NADPH, O2 |
| Phase sombre (cycle de Calvin) | Stroma | Indépendante de la lumière | Glucose (C6H12O6) |
Réaction globale :
6CO2 + 6H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2
3. Échanges gazeux : entrée du CO₂ et sortie de l’O₂
Stomates
• Pores microscopiques sur les feuilles
• Formés par deux cellules gardes
• Régulent les échanges gazeux
Mécanisme d’ouverture
• Entrée de K+ dans les cellules gardes
• Abaissement du potentiel osmotique
• Entrée d’eau → turgescence → ouverture
Facteur clé : L’ouverture stomatique dépend de la lumière, de l’humidité et du CO2 interne.
4. Production de la matière organique
La matière organique est synthétisée à partir de :
- Carbone : provenant du CO2 atmosphérique
- Hydrogène : issu de la photolyse de l’eau (H2O → 2H + ½O2)
- Oxygène : provenant du CO2 et de l’eau
Étapes du cycle de Calvin :
1. Fixation du CO2 sur le RuBP (Ribulose-1,5-bisphosphate)
2. Réduction en PGA → PGAL (utilisé pour fabriquer du glucose)
3. Régénération du RuBP (nécessite ATP)
5. Facteurs influençant la photosynthèse
Lumière
• Intensité croissante → ↑ photosynthèse jusqu’au seuil de saturation
• Longueurs d’onde rouges et bleues les plus efficaces
CO2 atmosphérique
• Concentration faible (0.04%) → facteur limitant
• ↑ [CO2] → ↑ production jusqu’à saturation
Température
• Optimum : 25-30°C
• Enzymes (Rubisco) sensibles à la chaleur
• Trop basse → ralentissement enzymatique
Expérience : Mesure de la production d’O2
Protocole :
Placer une plante aquatique (ex : Elodea) sous une cloche en verre dans l’eau, exposée à une lampe. Compter les bulles d’oxygène libérées en 5 minutes.
Questions
- Quel gaz est produit ? Comment le prouver ?
- Que se passe-t-il si on éloigne la lampe ? Justifiez.
- Pourquoi utiliser de l’eau bicarbonatée ?
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