Lycée · 1ʳᵉ · Enseignement scientifique
La photosynthèse
Comment les plantes captent et convertissent l'énergie solaire — thème « Le Soleil, notre source d'énergie » (programme de 1re générale)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Quel est le rôle principal de la photosynthèse ?
- A. Dégrader le glucose pour produire de l'énergie
- B. Synthétiser du glucose à partir de CO₂ et H₂O grâce à la lumière
- C. Absorber l'O₂ atmosphérique
- D. Décomposer la matière organique
Réponse
B. Synthétiser du glucose à partir de CO₂ et H₂O grâce à la lumière — La photosynthèse produit du glucose (matière organique) à partir de CO₂ et H₂O en utilisant l'énergie lumineuse.
Où se déroule la photosynthèse dans la cellule végétale ?
- A. Dans la mitochondrie
- B. Dans le noyau
- C. Dans le chloroplaste
- D. Dans la vacuole
Réponse
C. Dans le chloroplaste — Les chloroplastes sont les organites spécialisés dans la photosynthèse.
Quel est le principal pigment photosynthétique ?
- A. La mélanine
- B. La chlorophylle
- C. Le carotène
- D. La xanthophylle
Réponse
B. La chlorophylle — La chlorophylle est le pigment principal qui absorbe la lumière pour la photosynthèse.
Quel gaz les plantes absorbent-elles lors de la photosynthèse ?
- A. O₂
- B. N₂
- C. CO₂
- D. H₂
Réponse
C. CO₂ — Le dioxyde de carbone (CO₂) est le réactif carboné de la photosynthèse.
Quel gaz est libéré lors de la photosynthèse ?
- A. CO₂
- B. N₂
- C. H₂
- D. O₂
Réponse
D. O₂ — Le dioxygène (O₂) est libéré comme sous-produit de la photolyse de l'eau.
De quelle couleur est la chlorophylle ?
- A. Rouge
- B. Bleue
- C. Verte
- D. Jaune
Réponse
C. Verte — La chlorophylle réfléchit le vert, c'est pourquoi les feuilles nous apparaissent vertes.
La photosynthèse utilise l'énergie…
- A. Chimique des glucides
- B. Lumineuse du Soleil
- C. Thermique de l'environnement
- D. Électrique des cellules
Réponse
B. Lumineuse du Soleil — La photosynthèse convertit l'énergie lumineuse solaire en énergie chimique.
La formule brute du glucose est :
- A. C₁₂H₂₂O₁₁
- B. C₆H₁₂O₆
- C. C₃H₆O₃
- D. C₂H₅OH
Réponse
B. C₆H₁₂O₆ — Le glucose a pour formule C₆H₁₂O₆ (6 carbones, 12 hydrogènes, 6 oxygènes).
L'équation-bilan de la photosynthèse produit :
- A. CO₂ et H₂O
- B. Glucose et O₂
- C. ATP et NADPH
- D. Acides aminés et lipides
Réponse
B. Glucose et O₂ — La photosynthèse produit du glucose (énergie stockée) et du dioxygène (rejeté).
La phase lumineuse se déroule dans :
- A. Le stroma
- B. La matrice mitochondriale
- C. Les thylakoïdes
- D. Le noyau
Réponse
C. Les thylakoïdes — Les thylakoïdes sont les membranes internes du chloroplaste où a lieu la phase lumineuse.
Quel type d'organisme réalise la photosynthèse ?
- A. Les hétérotrophes
- B. Les décomposeurs
- C. Les autotrophes
- D. Les carnivores
Réponse
C. Les autotrophes — Les autotrophes (plantes, algues, cyanobactéries) synthétisent leur matière organique par photosynthèse.
La chlorophylle absorbe principalement les longueurs d'onde :
- A. Verte et jaune
- B. Verte et rouge
- C. Rouge et bleue
- D. Jaune et orange
Réponse
C. Rouge et bleue — La chlorophylle absorbe surtout le rouge (~680 nm) et le bleu (~450 nm).
Niveau moyen — 12 questions
Quelle enzyme fixe le CO₂ lors du cycle de Calvin ?
- A. ATP synthase
- B. RuBisCO
- C. Hélicase
- D. ADN polymérase
Réponse
B. RuBisCO — La RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase) est l'enzyme clé de la fixation du CO₂.
Quel est le produit principal de la phase lumineuse utilisé dans le cycle de Calvin ?
- A. CO₂ et H₂O
- B. Glucose et fructose
- C. ATP et NADPH
- D. O₂ et CO₂
Réponse
C. ATP et NADPH — La phase lumineuse produit ATP et NADPH, utilisés comme source d'énergie et de pouvoir réducteur dans le cycle de Calvin.
Combien de molécules de CO₂ faut-il fixer pour produire un glucose ?
- A. 3
- B. 6
- C. 12
- D. 18
Réponse
B. 6 — Il faut 6 CO₂ (un par tour du cycle de Calvin, donc 6 tours) pour produire un glucose (C₆).
La photolyse de l'eau produit :
- A. CO₂ et ATP
- B. H⁺, e⁻ et O₂
- C. Glucose et NADPH
- D. ATP et ADP
Réponse
B. H⁺, e⁻ et O₂ — La photolyse de l'eau : 2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂. L'O₂ est rejeté, H⁺ et e⁻ alimentent la chaîne de transport.
Dans quel compartiment du chloroplaste se déroule le cycle de Calvin ?
- A. Dans les thylakoïdes
- B. Dans le stroma
- C. Dans la membrane externe
- D. Dans le lumen
Réponse
B. Dans le stroma — Le cycle de Calvin se déroule dans le stroma, la matrice aqueuse du chloroplaste.
La chlorophylle b absorbe principalement :
- A. Le rouge et le vert
- B. Le vert et le jaune
- C. Le bleu et le rouge-orangé
- D. L'infrarouge
Réponse
C. Le bleu et le rouge-orangé — La chlorophylle b a des pics d'absorption vers 450 nm (bleu) et 640 nm (rouge-orangé).
Qu'est-ce que le point de compensation lumineux ?
- A. Le maximum de photosynthèse
- B. Le seuil où photosynthèse = respiration
- C. La saturation en CO₂
- D. La température optimale
Réponse
B. Le seuil où photosynthèse = respiration — Au point de compensation, la photosynthèse nette est nulle : la plante ne gagne ni ne perd de matière organique.
Quel facteur provoque la fermeture des stomates et limite l'entrée de CO₂ ?
- A. Excès de lumière
- B. Faible température
- C. Stress hydrique
- D. Excès de CO₂
Réponse
C. Stress hydrique — Le manque d'eau (stress hydrique) déclenche la fermeture des stomates pour éviter la déshydratation.
L'ATP est synthétisée dans la phase lumineuse par :
- A. La RuBisCO
- B. La phosphofructokinase
- C. L'ATP synthase (chimiosmose)
- D. Le complexe NADPH
Réponse
C. L'ATP synthase (chimiosmose) — L'ATP synthase utilise le gradient de protons H⁺ (chimiosmose) pour synthétiser l'ATP.
La productivité primaire nette (PPN) est égale à :
- A. PPB + R
- B. PPB – R
- C. R – PPB
- D. PPB × R
Réponse
B. PPB – R — PPN = PPB − R (où R = respiration des végétaux). La PPN est la biomasse réellement disponible.
La photorespiration est favorisée par :
- A. Faible température et fort CO₂
- B. Forte température et faible CO₂
- C. Forte humidité
- D. Forte concentration en chlorophylle
Réponse
B. Forte température et faible CO₂ — À haute température et faible [CO₂], la RuBisCO fixe préférentiellement l'O₂ → photorespiration.
Quel pigment accessoire protège les chlorophylles d'un excès de lumière ?
- A. La mélanine
- B. L'hémoglobine
- C. Les caroténoïdes
- D. La phycocyanine
Réponse
C. Les caroténoïdes — Les caroténoïdes (carotènes et xanthophylles) dissipent l'excès d'énergie lumineuse et protègent les chlorophylles.
Niveau difficile — 12 questions
Lors de la phase lumineuse, quel est le donneur ultime d'électrons pour réduire le NADP⁺ ?
- A. Le CO₂
- B. Le glucose
- C. L'eau (H₂O)
- D. L'O₂
Réponse
C. L'eau (H₂O) — L'eau est scindée par photolyse : ses électrons remplacent ceux perdus par les chlorophylles excitées.
La molécule de départ du cycle de Calvin (accepteur du CO₂) est :
- A. Le pyruvate
- B. L'acide phosphoglycérique (3-PGA)
- C. Le ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP)
- D. L'acétyl-CoA
Réponse
C. Le ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) — Le RuBP (à 5C) est carboxylé par la RuBisCO pour donner 2 molécules de 3-PGA (à 3C chacune).
Combien de molécules de NADPH sont nécessaires pour produire un glucose dans le cycle de Calvin ?
- A. 6
- B. 12
- C. 18
- D. 24
Réponse
B. 12 — Il faut 12 NADPH pour réduire les 12 molécules de 3-PGA en G3P (2 NADPH par CO₂ fixé × 6 tours).
La régénération du RuBP dans le cycle de Calvin consomme :
- A. Du NADPH uniquement
- B. De l'ATP uniquement
- C. De l'ATP et du NADPH
- D. Ni ATP ni NADPH
Réponse
B. De l'ATP uniquement — La régénération du RuBP consomme de l'ATP mais pas de NADPH (contrairement à la réduction du 3-PGA).
Les plantes C4 concentrent le CO₂ grâce à :
- A. Une enzyme différente de la RuBisCO
- B. Un mécanisme de pompe carbonée dans les cellules de la gaine
- C. Un pigment spécial
- D. Une phase lumineuse plus longue
Réponse
B. Un mécanisme de pompe carbonée dans les cellules de la gaine — Les plantes C4 utilisent des cellules en gaine fasciculaire où le CO₂ est concentré, réduisant la photorespiration.
Quel est le rendement énergétique typique de la photosynthèse ?
- A. 50–70 %
- B. 20–30 %
- C. 2–8 %
- D. < 0,5 %
Réponse
C. 2–8 % — Le rendement est faible (2–8 %) mais suffisant pour soutenir la vie sur Terre à l'échelle de milliards d'années.
La chimiosmose dans le chloroplaste implique un flux de H⁺ :
- A. Du stroma vers le lumen des thylakoïdes
- B. Du lumen des thylakoïdes vers le stroma
- C. De la matrice vers l'espace intermembranaire
- D. Du cytoplasme vers le stroma
Réponse
B. Du lumen des thylakoïdes vers le stroma — Les H⁺ s'accumulent dans le lumen puis traversent l'ATP synthase vers le stroma, générant de l'ATP.
Si on inhibe l'ATP synthase des chloroplastes, quel impact direct y a-t-il sur la phase sombre ?
- A. Aucun impact car la phase sombre ne dépend pas de l'ATP
- B. La phase sombre s'arrête faute d'ATP
- C. La phase sombre produit plus de glucose
- D. La concentration en CO₂ augmente
Réponse
B. La phase sombre s'arrête faute d'ATP — Sans ATP, le cycle de Calvin ne peut ni réduire le 3-PGA ni régénérer le RuBP → la phase sombre s'arrête.
L'oxygène produit par la photosynthèse provient exclusivement de :
- A. La décomposition du CO₂
- B. La photolyse de l'eau
- C. L'oxydation du glucose
- D. La dégradation des caroténoïdes
Réponse
B. La photolyse de l'eau — Expériences à l'eau marquée (¹⁸O) : tout l'O₂ produit provient de l'eau, pas du CO₂.
Quelle est l'origine de l'O₂ atmosphérique actuel ?
- A. La respiration des animaux
- B. Le dégazage volcanique
- C. La photosynthèse oxygénique (cyanobactéries puis plantes)
- D. La photodissociation de l'eau par les UV
Réponse
C. La photosynthèse oxygénique (cyanobactéries puis plantes) — L'O₂ atmosphérique est presque entièrement d'origine biologique : photosynthèse oxygénique depuis ~2,4 milliards d'années.
Qu'est-ce que le spectre d'action de la photosynthèse ?
- A. La palette de couleurs réfléchies par la feuille
- B. L'efficacité photosynthétique en fonction de la longueur d'onde
- C. La liste des pigments présents
- D. La gamme de températures favorables
Réponse
B. L'efficacité photosynthétique en fonction de la longueur d'onde — Le spectre d'action mesure la quantité de photosynthèse réalisée pour chaque longueur d'onde : il coïncide avec le spectre d'absorption de la chlorophylle.
Quel phénomène explique que la forêt boréale puisse devenir une source de CO₂ si la température augmente trop ?
- A. Augmentation de la photorespiration uniquement
- B. Accélération de la décomposition de la matière organique du sol + hausse de la respiration > gains de photosynthèse
- C. Disparition des chloroplastes
- D. Diminution de la concentration en CO₂ atmosphérique
Réponse
B. Accélération de la décomposition de la matière organique du sol + hausse de la respiration > gains de photosynthèse — Au-delà d'un seuil thermique, la respiration des sols (libération de C du pergélisol) et la photorespiration dépassent les gains de photosynthèse, inversant le bilan carbone de l'écosystème.
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