La photosynthèse

Exercice 1 — L'équation-bilan et les réactifs de la photosynthèse
Corrigé :
Q1. $6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{lumière + chlorophylle}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$
Conditions : présence de lumière (source d'énergie) et de chlorophylle (pigment absorbant). (1 pt pour l'équation équilibrée, 1 pt pour les conditions)
Q2. Le CO₂ entre par les stomates des feuilles depuis l'atmosphère. L'eau (H₂O) est absorbée par les racines et transportée jusqu'aux feuilles via le xylème. (1 pt par réactif)

Exercice 2 — Structure du chloroplaste et localisation des phases
Corrigé :
Q1. Le chloroplaste possède :

• Les thylakoïdes : membranes internes aplaties organisées en empilements (grana), baignant dans le stroma. Leur lumen (espace interne) se remplit de H⁺ lors de la phase lumineuse.
• Le stroma : matrice aqueuse entourant les grana, contenant les enzymes du cycle de Calvin.

• Thylakoïdes → phase lumineuse : la lumière est absorbée, l'eau est scindée (photolyse) → production d'ATP et de NADPH, libération d'O₂.
• Stroma → phase sombre (cycle de Calvin) : le CO₂ est fixé par la RuBisCO, ATP et NADPH sont consommés → production de glucose.

Exercice 3 — Analyse de l'influence des facteurs sur la photosynthèse
Corrigé :
Q1. C'est le phénomène de saturation lumineuse : la lumière n'est plus le facteur limitant. C'est désormais la concentration en CO₂ (ou les enzymes) qui limite la vitesse. D'après la loi de Blackman, c'est le facteur le plus limitant qui contrôle la vitesse. (1 pt pour le nom du phénomène, 1 pt pour l'identification du facteur limitant)
Q2.

• Mécanisme 1 — photorespiration : à 40 °C, la RuBisCO fixe préférentiellement l'O₂ au lieu du CO₂ → gaspillage d'énergie, baisse du rendement. (1,5 pt)
• Mécanisme 2 — fermeture des stomates : le stress hydrique (faible humidité + chaleur) provoque la fermeture des stomates → le CO₂ ne peut plus entrer → la phase sombre manque de son réactif, la photosynthèse ralentit. (1,5 pt)

Exercice 4 — La phase lumineuse et la synthèse d'ATP
Corrigé :
1. L'absorption de lumière par les chlorophylles excite des électrons, qui sont transférés le long de la chaîne de transport d'électrons dans la membrane des thylakoïdes. (1 pt)
2. Ce transfert d'électrons pompe des protons H⁺ du stroma vers le lumen du thylakoïde, créant un gradient électrochimique (forte concentration de H⁺ dans le lumen). (1 pt)
3. Les H⁺ reviennent vers le stroma en traversant l'ATP synthase : l'énergie libérée par ce flux est utilisée pour phosphoryler l'ADP en ATP. C'est la chimiosmose. (1 pt)

Exercice 5 — Importance écologique de la photosynthèse
Corrigé :
La forêt constitue un puits de carbone : elle absorbe le CO₂ atmosphérique par photosynthèse et le stocke dans la biomasse (troncs, racines, humus). (1 pt)
La déforestation supprime cette capacité d'absorption et libère de surcroît le carbone stocké (par combustion ou décomposition des arbres abattus), augmentant la concentration atmosphérique en CO₂. (1 pt)
Le CO₂ est un gaz à effet de serre : son accumulation renforce l'effet de serre et accentue le réchauffement. Ainsi, la déforestation transforme un puits de carbone en source de CO₂, amplifiant le changement climatique. (1 pt)