Spé. SVT · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Les plantes vertes sont autotrophes au carbone : elles produisent leur propre matière organique à partir de matière minérale, le dioxyde de carbone, en utilisant l'énergie de la lumière. Cette production se fait par la photosynthèse, dont l'équation bilan globale est 6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{\text{lumière}} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2. Les plantes sont ainsi les producteurs primaires à la base des réseaux trophiques : les organismes hétérotrophes (animaux, champignons) dépendent directement ou indirectement de cette matière organique.
La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes et comprend deux phases couplées. La phase photochimique a lieu dans les membranes des thylakoïdes : la chlorophylle y capte la lumière, ce qui permet la photolyse de l'eau (libérant le dioxygène) et la production d'ATP et d'un composé réduit (pouvoir réducteur). Cette phase dépend directement de la lumière. La phase de fixation du carbone a lieu dans le stroma : le CO_2 y est fixé puis réduit en glucose, en consommant l'ATP et le pouvoir réducteur fournis par la phase précédente. Cette seconde phase ne nécessite pas directement la lumière, mais elle s'arrête rapidement à l'obscurité car les réserves d'ATP s'épuisent.
Les pigments chlorophylliens absorbent préférentiellement certaines radiations. Leur spectre d'absorption présente des maxima dans le bleu (vers 440\ \text{nm}) et le rouge (vers 660\ \text{nm}) et un minimum dans le vert, qui est réfléchi (d'où la couleur des feuilles). Le spectre d'action de la photosynthèse, qui mesure son efficacité selon la longueur d'onde, se superpose à ce spectre d'absorption : les radiations bien absorbées sont les plus efficaces.
· Équation bilan : 6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 (à équilibrer correctement, coefficients 6). · Quantité de CO_2 fixée : n = J_{CO_2} \times S \times t, avec J en \mu\text{mol·m}^{-2}\text{·s}^{-1}, S en \text{m}^2, t en s. · Conversion : 1\ \text{cm}^2 = 10^{-4}\ \text{m}^2 ; 1\ \text{h} = 3600\ \text{s}. · Schéma à savoir refaire : le chloroplaste (double membrane, thylakoïdes, stroma) avec localisation des deux phases et des échanges (CO_2, O_2, ATP, pouvoir réducteur).
Pour une étude de documents sur les deux phases : 1) repérer si la grandeur mesurée dépend instantanément de la lumière (phase photochimique : O_2) ou peut persister à l'obscurité (phase de fixation : CO_2) ; 2) interpréter en termes de produits couplés (ATP, pouvoir réducteur) ; 3) conclure sur le couplage. Pour un calcul de flux, attention aux conversions d'unités.
· L'O_2 libéré provient de l'eau (photolyse), pas du CO_2. · La « phase sombre » de fixation peut avoir lieu en pleine lumière : elle est seulement indépendante directement de la lumière, pas réservée à l'obscurité. · Le vert est réfléchi (peu absorbé), il n'est donc pas la couleur la plus efficace pour la photosynthèse. · Conversion : 1\ \text{cm}^2 = 10^{-4}\ \text{m}^2 et non 10^{-2}.
Maîtrisez l'équation bilan équilibrée, la localisation des deux phases dans le chloroplaste et le couplage énergétique entre elles. Sachez exploiter un spectre d'absorption ou d'action et réaliser un calcul de flux de CO_2 avec les conversions correctes. La photosynthèse fait des plantes la porte d'entrée de la matière et de l'énergie dans la biosphère.