Terminale · SVT, spécialité

Contrôle n°4 — Photosynthèse et production de matière organique

Évaluation des mécanismes de la phase photochimique et de la phase chimique de la photosynthèse.

1h · Moyen · 3 exercices · Barème sur 20 points

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Sujet

Travaille d’abord sans consulter le corrigé. Note tes réponses et les étapes de ton raisonnement.

Exercice 1 — Les étapes de la photosynthèse (5 points)

Associez chaque terme à sa définition ou son rôle. 1. Photosystème II (PSII) 2. Rubisco 3. Chaîne transporteur d'électrons 4. Stroma 5. NADPH A. Enzyme fixant le CO2 dans le cycle de Calvin. B. Lieu du cycle de Calvin. C. Complexe où a lieu la photolyse de l'eau. D. Pouvoir réducteur utilisé dans la phase chimique. E. Transfert des électrons avec création d'un gradient de protons.

Exercice 2 — Problème : Influence de la lumière sur la synthèse d'amidon (9 points)

On réalise une expérience sur une feuille de plante. Une partie est masquée par un cache opaque, l'autre est éclairée. Après plusieurs heures, on teste la présence d'amidon avec de l'eau iodée. Résultats : Zone éclairée → bleu-noir (amidon présent). Zone masquée → jaune-brun (amidon absent). 1. Formulez une hypothèse expliquant ces résultats. 2. Décrivez la chaîne de causalité, des réactions photochimiques jusqu'à la synthèse d'amidon, justifiant l'absence de production dans la zone masquée. 3. Que se passerait-il si on plaçait la plante sous une lumière monochromatique rouge lointain (700 nm) ? Justifiez.

Exercice 3 — Rédaction : Bilan énergétique et matière de la photosynthèse (6 points)

Rédigez un paragraphe argumenté présentant la photosynthèse comme un processus couplant des réactions d'oxydoréduction à la production de matière organique et à un bilan énergétique positif pour la plante.

Corrigé et barème

Le total du barème est de 20 points. Les réponses rédigées admettent plusieurs formulations pertinentes ; compare le raisonnement, pas seulement les mots.

Exercice 1 — Les étapes de la photosynthèse : 5 points

1-C (PSII : photolyse de l'eau). 2-A (Rubisco : fixation CO2). 3-E (Chaîne transporteurs : gradient H+). 4-B (Stroma : cycle de Calvin). 5-D (NADPH : pouvoir réducteur).

Exercice 2 — Problème : Influence de la lumière sur la synthèse d'amidon : 9 points

1. La lumière est nécessaire à la synthèse d'amidon dans la feuille. 2. Sans lumière, pas d'excitation des chlorophylles des PSI et PSII. Donc pas de photolyse de l'eau, pas de transfert d'électrons, pas de production de NADPH et d'ATP (pas de gradient protonique). Le cycle de Calvin (phase chimique) ne peut pas fonctionner faute de pouvoir réducteur (NADPH) et d'énergie (ATP). Le triose-phosphate, produit final du cycle, n'est pas formé. Sans triose-phosphate, pas de synthèse de glucose puis de polymérisation en amidon dans le stroma des chloroplastes. 3. Sous une lumière rouge lointain (700 nm), principalement absorbée par le PSI, le PSII serait peu excité. La photolyse de l'eau et le transfert linéaire d'électrons seraient très limités, réduisant fortement la production de NADPH et d'ATP. La photosynthèse serait très faible, voire nulle, car les deux photosystèmes doivent coopérer pour le transfert non cyclique efficace.

Exercice 3 — Rédaction : Bilan énergétique et matière de la photosynthèse : 6 points

La photosynthèse est un processus anabolique qui convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique stockée dans la matière organique. Elle repose sur des réactions d'oxydoréduction couplées. Durant la phase photochimique, dans les thylakoïdes, l'eau est oxydée (donneuse d'électrons) et le NADP+ est réduit en NADPH. Le transfert d'électrons crée un gradient protonique utilisé pour phosphoryler l'ADP en ATP. Ainsi, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique sous forme de NADPH (pouvoir réducteur) et d'ATP. Durant la phase chimique (cycle de Calvin dans le stroma), cette énergie est utilisée pour réduire le CO2, minéral et oxydé, en glucides (comme le G3P), matière organique réduite et énergétique. Le bilan est positif : la plante produit sa propre biomasse en stockant de l'énergie.

Comprendre, puis réessayer

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