Photosynthèse

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Traduction

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

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Traductions

Définition

Domaine, Discipline, Thématique

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

Définition écrite

• La photosynthèse (du grec phōs « lumière » et sýnthesis « combinaison ») est un ensemble de processus bioénergétiques grâce auxquels certaines plantes (chlorophylliennes) et bactéries (photo-autotrophes) utilisent l'énergie lumineuse pour synthétiser des molécules organiques à partir de molécules inorganiques (gaz carbonique, eau) en utilisant l'énergie lumineuse. Les organismes qui utilisent ces processus sont qualifiés d'autotrophes.

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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. La photosynthèse a pour but de créer de l'énergie (sous forme de glucide) à partir de l'énergie lumineuse provenant du soleil. L'énergie solaire est utilisée pour oxyder l'eau et réduire le gaz carbonique afin de synthétiser des substances organiques (glucides). Ce phénomène a lieu dans les choloroplastes, au niveau des membranes des thylacoïdes où se situent les photosystèmes I et II et les cytochromes.

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 / Elément minéraux / Production agricole / Engrais / Agriculture / Phosphore / Autotrophe / Energie 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 / Electron / 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 / Energie / Lumière / Proton / Racine / Bactéries / Oligo-éléments / Engrais verts / Engrais organiques

Exemples, applications, utilisations

Biosynthèse des molécules organiques La photosynthèse est un processus, métabolique et photochimique complexe, qui chez les végétaux et certaines bactéries (et certaines actions biochimiques) et, en présence de lumière et à partir de molécules minérales simples (CO2, H2O…), produit des molécules organiques glucidiques de masse molaire relativement faible. Certaines de ces molécules sont polymérisées en glucides de masse molaire élevée (amidon), d’autres enfin s’unissent à des molécules azotées. Le phénomène est caractérisé par une absorption de dioxyde de carbone et par un dégagement d’oxygène. Les molécules glucidiques initialement produites sont ensuite utilisées dans la biosynthèse de diverses molécules organiques, protides, lipides et glucides. 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. REMARQUE: Certains animaux utilisent le mécanisme de la photosynthèse ; La limace de mer, Elysia chlorotica, est le premier animal découvert capable d'utiliser la photosynthèse pour produire de l'énergie. Cette photosynthèse est effectuée par les chloroplastes de sa principale source de nourriture, l'algue Vaucheria litorea. De nombreux autres animaux peuvent établir une symbiose avec une algue : vers plats, coraux, anémones de mer, éponges, limaces de mer… La salamandre maculée est toutefois le seul vertébré connu à ce jour (2011) qui établisse une symbiose avec une algue, en l'occurrence Oophila amblystomatis. (+)

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

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Questions possibles

• Que se passe-t-il dans la phase claire et dans la phase obscure ?
• Quel est le rôle des chloroplastes ?
• Quel est le rôle de la chlorophylle ?
• Quel est le rôle de la photosynthèse ?
• Quelles sont les conditions de la photosynthèse ?
• Comment optimiser les conditions de la photosynthèse ?
• Quel est la différence entre sève brute et sève élaborée ?
• Comment optimiser la productivité ?
• Pourquoi qualifier la plante verte d’autotrophie ?
• De quoi est formée la lumière blanche ?
• Comment se fait l’extraction de la chlorophylle ?
• Quel est le mécanisme de la photosynthèse ?
• Quelles sont les équations de la photosynthèse ?
• Quelles sont les échanges gazeux photosynthétiques ?
• Quelles sont les résultats de la photosynthèse ?

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Liaisons enseignements et programmes

Education: Liens, sites et portails

• URL :

• Photosynthèse - Aquaportail
• Photosynthèse - Futura-sciences
• Feuille - Universcience.tv
• Photosynthèse - ckneanah
• Photosynthèse - cnrs
• Photosynthèse - Books.Google
• Photosynthèse - inrp-acces
• Photosynthèse - Cours-mss.qc.ca

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 ou permettant de calculer le bilan de la photosynthèse (vidéo, exao, logiciels, applications...)
• 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.
• Discuter et réfléchir sur des éventualités:

• Un écosystème sans photosynthèse
• Systèmes de photosynthèse artificiels et/ou les articuler à la pollution et/ou aux énergies renouvelables

Bibliographie

• Images via Google
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