Module 6 - Photosynthèse

Question 1

Quelle est l’équation chimique de la photosynthèse?

Answer 1

6 CO₂ + 12 H₂O + énergie lumineuse -> C₆H₁₂O₆ (glucose) + 6 O₂ + 6 H₂O

Question 2

Quelle est l’importance de la photosynthèse au sein des écosystèmes terrestres?

Answer 2

La photosynthèse permet non seulement aux végétaux d’assurer leur propre nutrition (producteurs primaires), mais aussi celle des organismes hétérotrophes qui se nourrissent de molécules organiques.

Question 3

Qu’est-ce que le concept de spectre électromagnétique et son importance pour la photosynthèse?

Answer 3

Les ondes ont une longueur d’onde qui varient de quelques nanomètres à quelques kilomètres et la lumière se situe entre 380 nm et 750 nm, et celle perçue par les organismes faisant de la photosynthèse.

Question 4

Chez les plantes de type C₃, quels sont les deux phases de la photosynthèse et les sites où elle se déroule?

Answer 4

• phase photochimique: dans le chloroplaste au niveau de la membrane de thylakoïdes
• cycle de Calvin: dans le chloroplaste au niveau du stroma

Question 5

Quel est le mécanisme par lequel la lumière est absorbée et transformée en énergie chimique au cours de la phase photochimique?

Answer 5

• La lumière est absorbée par les végétaux (avec le vert plus diffusé que les autres couleurs. Les rayonnements bleu et rouge sont absorbés en raison de la présence de chlorophylle a, de chlorophylle b et de caroténoïdes.
• L’énergie captée dans les thylakoïdes est transformée en énergie chimique sous la forme d’ATP et de NADPH+H⁺.

Question 6

Qu’est-ce que l’appareil photosynthétique?

Answer 6

Il est composé de photosystèmes qui sont eux composés d’un complexe du centre réactionnel (constitué de protéines possédant une paire particulière de chlorophylle a et d’un accepteur primaire d’électron) entouré d’un certain nombre de complexes collecteurs de lumière (composé de pigments: chlorophylle a et b et caroténoïde) qui agissent comme des antennes pour capter la lumière.

Question 7

Quels sont les trois étapes du cycle de Calvin?

Answer 7

• la fixation du carbone
• la réduction
• la régénération de l’accepteur de CO₂

Question 8

Quelles sont les caractéristiques de la Rubisco et son rôle dans le processus de photosynthèse?

Answer 8

C’est une enzyme (une protéine) et la protéine la plus abondante dans le chloroplaste (et donc dans la cellule végétale et probablement sur Terre). Elle fixe une molécule de CO₂ sur une molécule de ribulose-1,5-biphosphate.

Question 9

En quoi consiste la photorespiration et quelle est son importance chez les végétaux?

Answer 9

C’est lorsque la Rubisco fixe une molécule de O₂ plutôt que de CO₂ (l’activité oxygénase). Au cours du processus de photorespiration, du O₂ est consommé et du CO₂ libéré. Elle est utilisé lorsqu’il y a trop de O₂ ou pas assez de CO₂.

Question 10

Quel est le processus de photosynthèse chez les plantes de type C₄ et CAM?

Answer 10

• deux types de cellules photosynthétiques
  
  • cellules de la gaine périvasculaire (inexistantes ou réduites chez les plantes C₃)
  • cellules du mésophylle
• l’enzyme PEP carboxylase fixe le CO₂ au phosphoénolpyruvate pour former de l’oxaloacétate qui sera réduit en malate qui libère le CO₂ qui prend la voie du cycle de Calvin

Question 11

Comment se différencie le processus de photosynthèse chez les plantes de type C₃, C₄ et CAM?

Answer 11

• C₃
  
  • un seul type de cellule photosynthétique
  • le premier composé a trois atomes de carbone
• C₄
  
  • deux types de cellule photosynthétique
  • le premier composé a quatre atomes de carbone
  • la fixation du CO₂ et le cycle de Calvin ont lieu dans des cellules différentes
  • peuvent concentrer davantage le CO₂ dans le chloroplaste et réduire l’activité oxygénase et le processus de photorespiration
  • dans les régions chaudes
  • stomates partiellement fermés durant la journée
• CAM
  
  • deux types de cellule photosynthétique
  • le premier composé a quatre atomes de carbone
  • la fixation du CO₂ et le cycle de Calvin ont lieu dans la même cellule, mais à des moments différents de la journée
  • peuvent concentrer davantage le CO₂ dans le chloroplaste et réduire l’activité oxygénase et le processus de photorespiration
    
    • dans les régions chaudes
    • stomates complètement fermés durant la journée

Question 12

Que se passe-t-il avec les principaux photosynthétats?

Answer 12

• Le PGAL (glucide à trois atomes de carbone formé au cours du cycle de Calvin) est soit stocké dans le chloroplaste ou exporté dans le cytosol
• au niveau du cytosol, le PGAL est transformé en glucose puis en saccharose
• au niveau du chloroplaste, le PGAL peut être transformé en glucose qui sera stocké sous forme d’amidon

Question 13

Quelle est l’équation de la respiration cellulaire, les trois étapes (incluant les sites où a lieu chaque étape) qui la composent et son rôle?

Answer 13

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ => 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie (emmagasinée en partie sous forme d’ATP)

• la glycolyse: dans le cytoplasme, une molécule de glucose est scindée en deux molécules de pyruvate qui produit de l’ATP et transfert des électrons. Le pyruvate pénètre ensuite dans la mitochondrie
• le cycle de l’acide citrique (cycle de Krebs): dans la mitochondrie, production d’ATP, de CO₂ et transfert d’électron
• le phosphorylation oxydative: les électrons sont relâchés dans la membrane interne de la mitochondrie et il y a production d’ATP, consommation d’O₂ et formation de H₂O

Question 14

Quels sont les facteurs environnementaux qui affectent la photosynthèse et la façon dont ils impactent celle-ci?

Answer 14

• qualité spectrale de la lumière: les rayonnements bleu et rouge permettent une forte activité photosynthétique, mais pas les rayonnements vert et jaune
• quantité de lumière: plus il y a de lumière, plus il y a de photosynthèse, jusqu’à un point
• concentration de CO₂ dans l’air: augmentation de la photosynthèse en augmentant la concentration de CO₂, jusqu’à un certain point
• température: l’effet de la température suit une parabole concave
• stress hydrique: la fermeture des stomates réduit la photosynthèse
• éléments essentiels, agents phytopathogènes et polluants: une carence en éléments essentiels, une infection ou la présence de certains polluants environnementaux réduisent la photosynthèse

Question 15

Quels sont les points de saturation lumineuse et de compensation de la lumière?

Answer 15

• point de saturation lumineuse: point où la photosynthèse nette arrête d’augmenter
• point de compensation de la lumière: point où la photosynthèse nette est égale à 0 (autant de CO₂ absorbé que émis)

Question 16

Quels sont les concepts de rendement photosynthétique, de photosynthèse nette et de productivité?

Answer 16

• productivité: accroissement de la biomasse sèche de la plante qui est principalement du carbone (provenant du CO₂)
• le rendement photosynthétique est la quantité de CO₂ net capturé
• photosynthèse nette: la différence entre le CO₂ absorbé et le CO₂ émis, c’est-à-dire la photosynthèse brute - photorespiration et la respiration cellulaire