À la fin, vous saurez
- Localiser réactions photochimiques et cycle de Calvin.
- Identifier l’origine du dioxygène libéré.
- Distinguer production brute, respiration et échange net.
Avant de commencer
Cellule végétale, chloroplaste, ATP, oxydoréduction et quantité de matière.
Comprendre
Deux ensembles couplés
Dans les chloroplastes, les réactions photochimiques ont lieu au niveau des membranes des thylakoïdes. Elles utilisent l’énergie lumineuse pour former ATP et NADPH, et l’oxydation de l’eau libère du dioxygène. Le cycle de Calvin, dans le stroma, utilise ATP et NADPH pour fixer du CO₂ et produire des molécules carbonées.
Lire un bilan sans en faire un mécanisme
Un bilan simplifié de formation d’un équivalent glucose est 6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂, avec apport d’énergie lumineuse. Ce bilan global ne décrit pas toutes les étapes ni les échanges d’eau intermédiaires. Le dioxygène libéré provient de l’eau et non directement du CO₂ ; les premiers produits carbonés du cycle ne sont pas immédiatement une molécule de glucose libre.
Mesurer un échange net
Une cellule végétale photosynthétique respire aussi. La production nette de O₂ mesurée à la lumière correspond à la production photosynthétique brute moins la consommation respiratoire dans un modèle simple. À l’obscurité, les réactions photochimiques cessent ; les réactions de fixation ne sont pas pour autant des réactions réservées à la nuit, car elles dépendent des produits de la phase photochimique.
Exemple guidé
À la lumière, une préparation libère 6,0 µmol de O₂ par heure. À l’obscurité, elle consomme 2,0 µmol/h. En supposant une respiration identique dans les deux conditions, estimer la production photosynthétique brute.
- À la lumière, le bilan mesuré est net : production brute moins consommation respiratoire.
- On utilise la mesure obscure comme estimation de la respiration, uniquement sous l’hypothèse donnée.
- Production brute=6,0+2,0=8,0 µmol de O₂ par heure.
- Sans l’hypothèse d’une respiration comparable, cette addition ne constitue pas une mesure certaine de la production brute.
À vous de jouer
Exercice 1
Dans le bilan simplifié, quelle quantité de CO₂ faut-il pour former 0,010 mol d’équivalent glucose ?
Un indice
Le rapport stœchiométrique est 6:1.
Voir la correction
Il faut 6×0,010=0,060 mol de CO₂ dans ce bilan idéal.
Exercice 2
Une préparation produit photosynthétiquement 5,0 µmol de O₂ par heure et en consomme 5,0 par respiration. Quel échange net de O₂ mesure-t-on ?
Un indice
Soustraire la consommation à la production.
Voir la correction
L’échange net est nul. Cela ne signifie pas que photosynthèse et respiration sont arrêtées.
Exercice 3
On marque l’eau avec un isotope de l’oxygène dans un modèle de suivi atomique. Dans quel gaz photosynthétique peut-on retrouver ce marquage ?
Un indice
Le dioxygène provient de l’oxydation de l’eau.
Voir la correction
On peut retrouver le marquage dans O₂ libéré. Un bilan global seul ne permet pas de déduire l’origine des atomes sans connaissance du mécanisme ou suivi expérimental.
Les erreurs à éviter
- Ne pas attribuer directement au CO₂ l’oxygène du O₂ libéré.
- Un échange gazeux nul peut masquer deux flux non nuls.
- Le cycle de Calvin ne signifie pas une photosynthèse réalisable seulement la nuit.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — SVT ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.