La plante productrice de matière organique

Thème 2 – Enjeux planétaires contemporains

Thème 2-A De la plante sauvage à la plante domestiquée

Thème 2-A-2    La plante productrice de matière organique

Introduction :

Le développement des surfaces foliaires des plantes à fleurs en fait des organes bien adaptés à la captation de l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse. Suite à l’exposition à la lumière, on peut mettre en évidence la présence d’amidon au niveau des cellules chlorophylliennes éclairées. La réalisation de la photosynthèse nécessite l’apport d’eau et de sels minéraux par la sève brute.

Problème : Comment les cellules chlorophylliennes produisent-elles leur matière organique ? Que deviennent les produits de la photosynthèse ?

Nous verrons comment dans les cellules des feuilles, la synthèse de matière organique se fait en plusieurs étapes dont certaines nécessitent de la lumière, puis où se retrouvent les différents produits organiques fabriqués et leur rôle.

I) Localisation de la production de matière organique dans la plante et les structures impliquées

A) Localisation à l’échelle de l’organisme et de l’organe

Les parties aériennes vertes, dites chlorophyliennes, sont les lieux de production de la matière organique par photosynthèse. La matière organique produite est le glucose qui, une fois polymérisé, constitue l’amidon.  (voir activité préparatoire à ce nouveau thème, rappels seconde)

B) Localisation à l’échelle cellulaire et les structures impliquées

La photosynthèse a lieu dans des organistes spécialisés des cellules eucaryotes : les chloroplastes.

Activité 1 :

Un chloroplaste est formé :

• d’une double membrane,
• d’un stroma qui contient les enzymes nécessaires à la production de matière organique (c’est là que se forme l’amidon),
• d’un grand nombre de thylakoïdes, sortes de sacs aplatis, parfois empilés pour former un granum (des grana).

La couleur verte des chloroplastes est due à la chlorophylle présente dans la membrane des thylakoïdes.

II) Mécanismes de la production de matière organique dans la plante

Problème : Quels sont les mécanismes de la photosynthèse ?

Activité 2 : TP Les pigments chlorophylliens

A) Les pigments impliqués dans la capture d’énergie lumineuse :

Dans la membrane des thylakoïdes, on trouve des pigments photosynthétiques (chlorophylles a et b, xanthophylles et caroténoïdes) dont l’extraction forme la chlorophylle brute.

Le spectre d’absorption de la chlorophylle brute montre que les pigments photosynthétiques absorbent principalement les radiations lumineuses bleues et rouges, mais pas les vertes.

Le spectre d’action de la photosynthèse montre que l’intensité de la photosynthèse est maximale pour les radiations bleues et rouges, mais minimale pour les radiations vertes.

Les réactions de la photosynthèse nécessitent de l’énergie lumineuse et de la chlorophylle et elles consomment du CO2 et de l’eau (et des sels minéraux) et s’accompagne de la production d’O2 et notamment de la  production de matière organique : glucose .

Problème :

Comment se fait la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique ?

Quel est le rôle de l’eau ?

Quel est l’origine de l’O2 produit ?

Comment à partir du CO2, donc du carbone présent dans une molécule minérale, des molécules organiques avec un squelette carboné peuvent-elles être synthétisées ?

Activité 3 : la photosynthèse, une oxydoréduction activée par la lumière 

B)La conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique et la production de matière organique par la photosynthèse

L’équation de la photosynthèse peut s’écrire ainsi :

[pic 1]

L’ensemble des réactions photosynthétiques se résument donc à une oxydoréduction dans laquelle l’oxydation de l’eau en O2 est couplée à la réduction du CO2 en glucose. L’énergie nécessaire est fournie par l’énergie lumineuse qui est donc convertie en énergie chimique.

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