Photosynthèse

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Traduction

Photosynthèse (Français) / photosynthesis (Anglais) / التركيب الضوئي (Arabe)

Définition

Domaine, Discipline, Thématique

SVT / Physiologie végétale / Biochimie / Chimie / Physique / Environnement / Biologie végétale / Ecologie / Education à l'environnement / Botanique

Définition écrite

La photosynthèse est un ensemble de processus métaboliques grâce auxquels certaines plantes et bactéries utilisent l'énergie lumineuse pour synthétiser des molécules organiques à partir de molécules inorganiques (gaz carbonique, eau, sels minéraux,...). Les organismes qui utilisent ces processus sont qualifiés d'autotrophes.

On distingue diverses photosynthèses : la photosynthèse oxygénique chez les végétaux et les cyanobactéries où du dioxygène issu de la photolyse de l'eau est dégagé ; la photosynthèse anoxygénique chez les bactéries phototrophes autres que les cyanobactéries, synonyme d'assimilation chlorophyllienne ; la photosynthèse artificielle qui entame une voie de laboratoire, au travers d'une membrane mécanique, pour la production de biocarburant.

Photosynthèse - Historique (+)

Définition graphique

Mécanisme de la photosynthèse
Photosynthèse
Chloroplaste

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Concepts ou notions associés

Organite / glucide / Energie lumineuse / chloroplaste / chlorophylle / Croissance / CO2 / matière organique / matière minérale / culture / croissance / élément minéraux / production agricole / engrais / agriculture / phosphore / autotrophe / énergie chimique / plante verte / photolyse / photon / phase obscure / phase claire / Eau / liaison chimique / protide / lipide / autotrophe / thylacoide / cytochrome / vaisseaux conducteurs / xylème / phloème / feuille / fruit / température / spectre / O2 / amidon / saccharose / fructose / électron / hydrogène / pigment / intensité photosynthétique / transporteurs / cytochrome / stomate / nutriment / spectre d’absorption de la lumière / spectre d’absorption de la chlorophylle / bactériochlorophylle / phototrophe / biosynthèse / photosynthèse / oxygénique / anoxygénique / photosystème I / photosystème II / énergie / Lumière / proton

Exemples, applications, utilisations

Exemple explicatif chez les végétaux: Les végétaux synthétisent leur matière organique à partir de molécules simples et de l'énergie lumineuse (soleil). Ce processus s'appellent la photosynthèse. L'énergie solaire est utilisée pour oxyder l'eau et réduire le gaz carbonique afin de synthétiser des substances organiques. Ce phénomène a lieu dans les chloroplastes, un organite spécifique des plantes, au niveau des membranes des thylakoïdes où se situent les photosystèmes I et II et les cytochromes. L'énergie lumineuse est captée par des pigments assimilateurs : les chlorophylles (du grec : "khloros" - vert et "phullon" - feuille). Les chlorophylles sont situés dans les chloroplastes des cellules végétales ou dans des régions spécialisées de la membrane cellulaire des bactéries photosynthétiques. La formule générale de la photosynthèse est : CO2 + H2O + hν (énergie lumineuse) --------> (CH2O) + O2 Chez les plantes photosynthétiques: La photosynthèse a lieu dans les feuilles dont l’anatomie est spécialisée dans cette fonction : les cellules des feuilles renferment de nombreux chloroplastes (jusqu’à 50 par cellule) qui contiennent un pigment vert, la chlorophylle, capable de capter l’énergie lumineuse qui sert à fabriquer des molécules de sucre à partir du l’eau puisée du sol par les racines et du gaz carbonique de l’atmosphère, capté par les feuilles. Les sucres produits par photosynthèse sont ensuite distribués dans toute la plante. Les végétaux sont donc des organismes phototrophes (autotrophes), comme le sont également les Cyanobactéries (algues bleu - vert), les Algues, les plantes avasculaires et les plantes vasculaires (supérieures). La photosynthèse est un phénomène physiologique d'une importance capitale car il est indispensable (directement ou indirectement) à toute forme de vie bactérienne, végétale, animale et humaine. Les 2 principaux "réservoirs" de carbone sont le CO2 atmosphérique et le carbone constitutfs des êtres vivants. Photolyse : rupture des liaisons entre l’hydrogène et l’oxygène et dégagement de l’énergie. (+)

Erreurs ou confusions éventuelles

Confusions possibles:

Confusion entre phase claire et phase obscure de la photosynthèse
Confusion entre respiration et photosynthèse
Confusion entre sève brute et sève élaborée
Confusion entre autotrophe et hétérotrophe
Confusion entre électron, proton et photon
Confusion entre photolyse et hydrolyse

Erreurs fréquentes:

Il n’y a pas de respiration chez les plantes pendant le jour.
La plante respire le CO2 pendant la phase claire.
Le chloroplaste donne une coloration verte aux plantes.
Equilibre chimique de l’équation bilan de la photosynthèse.
Bilan respiratoire et bilan photosynthétique
La photolyse de l’eau libère des produits (hydrogène et oxygène) qui sont riches en énergie chimique

Généralisations abusives:

Les explications et les exemples sont réduites:

Aux plantes photosynthétiques
A l'anatomie des plantes à feuilles

Les réactions sont focalisées sur:

La création d'énergie
La synthèse des glucides

Les substrats sont réduits aux gaz carbonique et à l'eau

Questions possibles

Liaisons enseignements et programmes

Education: Liens, sites et portails

URL :

Idées ou Difficultés liées à son enseignement

Manque de matériel (spectroscope) au laboratoire pour voir le spectre de la lumière blanche.
Manque de produits chimiques pour la réalisation des expériences de mise en évidence de la matière organique dans la plante.
Difficulté d'imagination des liaisons chimiques entre les différents atomes.
Difficulté de compréhension de la formule chimique de certains composés et de l’équilibration des réactions chimiques.
Difficulté de comprendre le spectre de la lumière blanche, la diffraction de la lumière, les radiations lumineuses →l’interdisciplinarité n’est pas tenu en considération.
Difficulté logistique au niveau de l’organisation des sorties aux pépinières.

Aides et astuces

Apporter en classe des produits de la photosynthèse : orange, pomme, poire…
Réaliser des expériences de mise en évidence de la matière organique dans la plante.
Programmer une sortie à une pépinière où il y a des serres pour découvrir comment on peut maitriser les conditions de la photosynthèse.
Exploiter l’arc en ciel pour expliquer la diffraction d’un rayon lumineux en 7 couleurs.
Utiliser des modèles d’atome d’hydrogène, de carbone et oxygène pour expliquer la photolyse d’eau.
Exploiter des vidéos, des simulations expliquant le bilan de la photosynthèse.
Utiliser un stylo feutre sur tableau magique pour marquer la fluorescence au niveau d’un atome constituant une molécule (exemple le carbone du CO2) dans l’équation bilan de la photosynthèse et la suivre dans les produits de la photosynthèse.
Utiliser des interfaces de simulations

Bibliographie

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