2.2 — La plante, productrice de matière organiqueSpécialité SVT — Terminale — Thème 2A
Les plantes sont autotrophes au carbone : elles produisent leur propre matière organique à partir de matière minérale (CO₂, H₂O, sels minéraux) et d'énergie lumineuse. Elles sont les producteurs primaires à la base des chaînes alimentaires.
I. La photosynthèse : bilan global
6 CO₂ + 6 H₂O ⟶ C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
(en présence d'énergie lumineuse, dans les chloroplastes)
Localisation
- Organe : feuille (parenchyme palissadique)
- Cellule : cellule chlorophyllienne
- Organite : chloroplaste
Structure du chloroplaste
- Double membrane (origine endosymbiotique)
- Thylakoïdes : sacs aplatis empilés en granum, contenant les pigments → siège de la phase claire
- Stroma : matrice fluide → siège du cycle de Calvin
II. Captation de l'énergie lumineuse
Pigments chlorophylliens (chlorophylle a, b ; caroténoïdes ; xanthophylles) situés dans la membrane des thylakoïdes. Spectre d'absorption : maxima dans le bleu (~450 nm) et le rouge (~660 nm), faible absorption dans le vert → spectre d'action de la photosynthèse qui suit le spectre d'absorption (preuve du rôle des pigments).
III. Deux phases couplées
① Phase photochimique (claire) — thylakoïdes
- Photolyse de l'eau : H₂O → 2 H⁺ + 2 e⁻ + ½ O₂
→ libération du O₂ atmosphérique
- Réduction : NADP⁺ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → NADPH,H⁺
- Synthèse d'ATP à partir d'ADP + Pi
Nécessite la lumière
② Cycle de Calvin (sombre) — stroma
- Fixation du CO₂ par la RuBisCO
- Réduction du CO₂ en trioses puis en glucose, grâce à l'ATP et au NADPH,H⁺ produits en ①
- Bilan : CO₂ + énergie chimique → glucides
N'a pas besoin de lumière directe
Couplage : la phase ① fournit ATP et NADPH,H⁺ à la phase ② → la photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique stockée dans les molécules organiques.
IV. Devenir des produits de la photosynthèse
Glucose→
Saccharose (transport)→
Phloème (sève élaborée)→
Organes puits
| Fonction | Molécules | Rôle |
|---|
| Transport | Saccharose | Forme circulante dans le phloème (sources → puits) |
| Réserve | Amidon, lipides, protéines | Stockage dans tubercules, graines, fruits — alternance jour/nuit : amidon (jour, chloroplaste) ↔ saccharose (nuit, cytoplasme) |
| Structure | Cellulose, lignine | Parois cellulaires, port dressé (vie fixée) |
| Interactions | Anthocyanes, tanins, terpènes | Pollinisation (pigments floraux), défense (toxiques, répulsifs), allélopathie |
V. Importance écologique et alimentaire
Producteurs primaires : seules les plantes (et autres organismes chlorophylliens) fixent le carbone minéral en carbone organique → base de toutes les chaînes alimentaires.
Cycle du carbone & O₂ : la photosynthèse est responsable de l'O₂ atmosphérique et du puits de carbone biosphérique (rôle clé dans le climat).
★ À retenir
- Bilan : 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (lumière, chloroplaste).
- 2 phases couplées : photochimique (thylakoïde, photolyse de l'eau, ATP+NADPH,H⁺) → cycle de Calvin (stroma, RuBisCO, réduction du CO₂).
- Produits transportés sous forme de saccharose dans le phloème, stockés sous forme d'amidon ou redistribués vers structure (cellulose), réserves, interactions.
- Plantes = producteurs primaires autotrophes, base de la biosphère et du cycle du carbone.