Exercice 1 — Vocabulaire et connaissances
1. Définition de la photosynthèse (1 pt)
La photosynthèse est le processus par lequel les plantes vertes fabriquent leur propre matière organique (du glucose) à partir de dioxyde de carbone (CO₂), d'eau (H₂O) et d'énergie lumineuse. Ce processus se déroule dans les chloroplastes des cellules des feuilles et libère du dioxygène (O₂) comme sous-produit.
2. Les trois éléments nécessaires à la photosynthèse (1,5 pt)
- L'eau (H₂O) : absorbée par les racines depuis le sol, elle monte jusqu'aux feuilles sous forme de sève brute.
- Le dioxyde de carbone (CO₂) : prélevé dans l'air par les stomates des feuilles.
- La lumière : captée par la chlorophylle dans les chloroplastes des feuilles ; elle fournit l'énergie nécessaire à la réaction.
3. Compléter les phrases (1 pt)Le gaz rejeté par les plantes lors de la photosynthèse est le
dioxygène (O₂). Ce gaz entre dans les feuilles par les
stomates.
Justification : lors de la photosynthèse, le CO₂ entre par les stomates et l'O₂, sous-produit de la réaction, ressort également par les stomates.4. Définition d'un organisme autotrophe + exemple (0,5 pt)Un organisme
autotrophe est un être vivant capable de fabriquer sa propre
matière organique à partir de
matière minérale (CO₂, eau, sels minéraux) et d'une source d'énergie (la lumière pour les plantes).
Exemple : une plante verte (ex. : le blé, un chêne, une algue verte).
Exercice 2 — Légender un schéma
1. Légendes de la cellule végétale (2 pts)
Les quatre éléments à identifier et placer sur le schéma sont :
- Noyau : sphère centrale, souvent arrondie, qui contient le matériel génétique (ADN) de la cellule.
- Paroi cellulaire : enveloppe rigide à l'extérieur de la membrane plasmique, propre aux cellules végétales ; elle donne la forme à la cellule.
- Chloroplaste : organite de forme ovale, de couleur verte, siège de la photosynthèse ; contient la chlorophylle.
- Vacuole : grande cavité centrale remplie de sève vacuolaire ; elle occupe une grande partie du volume de la cellule végétale.
Barème indicatif : 0,5 pt par légende correctement placée et orthographiée.2. Organite responsable de la photosynthèse (1 pt)L'organite à entourer est le
chloroplaste.
Justification : le chloroplaste contient la chlorophylle, le pigment vert qui capte l'énergie lumineuse pour réaliser la photosynthèse. C'est donc dans cet organite que se déroule la fabrication de matière organique.
Exercice 3 — Analyse d'une expérience
Rappel du protocole : une moitié de feuille est recouverte de papier aluminium (zone à l'obscurité), l'autre est exposée à la lumière pendant 48 h. On teste ensuite les deux zones à la liqueur de Lugol.
a) Résultat attendu dans la zone couverte (1,5 pt)
Résultat : la zone couverte ne vire pas au bleu-noir ; elle reste de couleur jaune-brun (couleur de la liqueur de Lugol non réagissante).
Justification : le papier aluminium empêche la lumière d'atteindre cette zone. Sans lumière, la plante ne peut pas réaliser la photosynthèse ; elle ne fabrique donc pas de glucose ni d'amidon. L'absence d'amidon explique l'absence de coloration bleu-noir.
b) Résultat attendu dans la zone éclairée (1,5 pt)
Résultat : la zone éclairée vire au bleu-noir.
Justification : la zone exposée à la lumière a reçu toute l'énergie nécessaire pour réaliser la photosynthèse. Elle a donc fabriqué du glucose, qui a été stocké sous forme d'amidon. La liqueur de Lugol, en présence d'amidon, se colore en bleu-noir.
c) Conclusion et variable testée (2 pts)
Variable testée : la présence ou l'absence de lumière. C'est l'unique variable qui diffère entre les deux zones (même feuille, même plante, même durée, même température).
Conclusion : cette expérience montre que la lumière est indispensable à la photosynthèse. Sans lumière, la plante ne peut pas fabriquer de matière organique (amidon). La lumière est donc un facteur nécessaire à la nutrition des plantes vertes.
Exercice 4 — Échanges gazeux et respiration
1. Tableau des échanges gazeux (2 pts)
| Moment | Gaz absorbé | Gaz rejeté | Processus actif |
|---|
| Le jour (à la lumière) | CO₂ (dioxyde de carbone) | O₂ (dioxygène) | Photosynthèse (et respiration, mais la photosynthèse est dominante) |
| La nuit (à l'obscurité) | O₂ (dioxygène) | CO₂ (dioxyde de carbone) | Respiration cellulaire uniquement |
Remarque : le jour, la respiration continue d'avoir lieu simultanément, mais la photosynthèse est bien plus intense ; le bilan net est donc une absorption de CO₂ et un rejet d'O₂.2. Différence entre photosynthèse et respiration cellulaire (2 pts)- Photosynthèse : se déroule uniquement le jour, dans les chloroplastes des cellules contenant de la chlorophylle (feuilles principalement). Elle fabrique de la matière organique (glucose) à partir de CO₂ et d'eau, en utilisant l'énergie lumineuse, et libère de l'O₂.
- Respiration cellulaire : se déroule en permanence (jour et nuit), dans toutes les cellules vivantes de la plante. Elle dégrade la matière organique (glucose) en consommant de l'O₂ pour produire de l'énergie, du CO₂ et de l'eau.
En résumé : la photosynthèse
fabrique de la matière organique et
libère de l'O₂ ; la respiration
dégrade la matière organique et
consomme de l'O₂. Ces deux processus sont complémentaires mais inverses.
Exercice 5 — Question de synthèse
Éléments attendus dans la réponse (4 pts) :
- Définir ou utiliser le terme autotrophe : les plantes vertes sont des organismes autotrophes, c'est-à-dire capables de fabriquer eux-mêmes leur matière organique.
- Citer la photosynthèse comme processus central : grâce à la photosynthèse, les plantes transforment le CO₂ de l'air et l'eau du sol en matière organique (glucose), en utilisant l'énergie de la lumière.
- Expliquer que les animaux sont hétérotrophes : ils ne peuvent pas fabriquer leur propre matière organique et doivent la trouver en mangeant d'autres organismes.
- Faire le lien avec la chaîne alimentaire : les plantes constituent le premier maillon des chaînes alimentaires ; les herbivores mangent les plantes, les carnivores mangent les herbivores, etc.
- Utiliser les mots-clés imposés : photosynthèse, autotrophe, matière organique, CO₂, lumière, chaîne alimentaire.
Exemple de réponse rédigée attendue :Les plantes vertes sont des organismes autotrophes : grâce à la photosynthèse, elles fabriquent leur propre matière organique (glucose) à partir de CO₂ puisé dans l'air et d'eau absorbée par leurs racines, en utilisant l'énergie de la lumière. Elles sont les seuls êtres vivants à pouvoir créer de la matière organique à partir de matière minérale. Les animaux, eux, ne peuvent pas réaliser la photosynthèse : ils doivent se nourrir d'autres organismes pour obtenir la matière organique dont ils ont besoin. Ainsi, les plantes vertes constituent le premier maillon de la chaîne alimentaire : elles nourrissent directement les herbivores, qui nourrissent à leur tour les carnivores. Sans les plantes vertes, aucune chaîne alimentaire terrestre ne pourrait exister.Barème :• Utilisation correcte et pertinente des 6 mots-clés : 2 pts
• Explication claire du lien plantes → chaînes alimentaires : 1 pt
• Qualité de la rédaction et organisation du texte (5-8 lignes, idées structurées) : 1 pt